THE INFLUENCE OF LIGHT, TEMPERATURE AND NUTRIENT DEFICIENCY ON THE STRUCTURAL AND FUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF THE COCCOLITHOPHORIDE EMILIANIA HUXLEYI (PRYMNESIOPHYCEAE)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

A clonal culture of the coccolithophoreEmiliania huxleyiwas isolated from the plankton of the Black Sea in February 2023. Its species identification was carried out using scanning electron microscopy and it was established that it belongs to type A. The optimal temperature for the development of this culture was revealed to be 20°C. The temperature coefficient (Q10) for the temperature range of 5–15°C was 3.36, and for the range of 10–20°C it was equal to 2.75. The influence of light on the structural and functional parameters of this species was studied. The maximum specific growth rate (1.37 day-1) was achieved at a light intensity of 157 µE/(m2 × s), and then it decreased as a result of light inhibition. The relative content of chlorophyllaper cell and dry weight decreased by 3–5 times as the light intensified from 8.5 to 425 μE/(m2 × s). The transfer ofE. huxleyicells, which have the maximum intracellular pool of nutrients, into seawater depleted in nutrients, caused a decrease in the increase in their number and the efficiency of photosystem II, as well as an increase in cell volume and surface area. The sensitivity of photosystem II to phosphorus deficiency was higher than to nitrogen deficiency. Due to the intracellular pool of nutrients, this type of algae carried out 1.43–1.77 cell divisions.

Sobre autores

L. Stelmakh

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of Russian Academy of Sciences

Email: lustelm@mail.ru
Sevastopol, Russia

O. Alatartseva

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: lustelm@mail.ru
Sevastopol, Russia

Bibliografia

  1. Биооптические характеристики морей, омывающих берега западной половины России, по данным спутниковых сканеров цвета 1998–2017 гг. 2018. М.: ООО “ВАШ ФОРМАТ”.
  2. Стельмах Л.В.2022. Особенности структурных и функциональных характеристик диатомовой водорослиPseudosolenia calcar-avis // Биология внутр. вод. № 3. С. 300. https://dx.doi.org/10.31857/S0320965222030184
  3. Стельмах Л. В.Влияние абиотических факторов на структурные и функциональные характеристики диатомовой водорослиCerataulina pelagicа(Сleve) Hendey// Биология внутр. вод.№ 2.С. 174. https://doi.org/10.31857/S0320965223020237
  4. Balch W.M., Holligan P.M., Ackleson S.G., Voss K.J.1991. Biological and optical properties of mesoscale coccolithophore blooms in the Gulf of Maine // Limnol., Oceanogr. V. 36. P. 629. https://doi.org/10.4319/lo.1991.36.4.0629
  5. Balch W.M., Drapeau D.T., Cucci T.L. et al.1999. Optical backscattering by calcifying algae: Separating the contribution of particulate inorganic and organic carbon fractions // J. Geophys. Res. Oceans. V. 104(C1). P. 1541. https://doi.org/10.1029/1998JC900035
  6. Bratbak G.,Egge J.K.,Heldal M. 1993. Viral mortality of the marine algaEmiliania huxleyi(Haptophyceae) and termination of algal blooms // Mar. Ecol. Prog. Ser.V. 93. P. 39. https://doi.org/10.3354/meps093039
  7. Buitenhuis E.T., Pangerc T., Franklin D.J. et al.2008. Growth rates of six coccolithophorid strains as a function of temperature // Limnology and Oceanography. V. 53. P. 1181. https://doi.org/10.4319/lo.2008.53.3.1181.
  8. Eppley R., Rogers W.J.N., McCarthy J.J.1969. Half-saturation constants for uptake of nitrate and ammonium by marine phytoplankton // Limnol., Oceanogr. V. 14. P. 912.
  9. Gafar N.A., Eyre B.D., Schulz K.G.2018. A conceptual model for projecting coccolithophorid growth, calcification and photosynthetic carbon fixation rates in response to global ocean change // Frontiers in Mar. Sci. V. 4. P. 1. https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00433
  10. Glibert P.M., Wilkerson F.P., Dugdale R.C. et al. 2016. Pluses and minuses of ammonium and nitrate uptake and assimilation by phytoplankton and implications for productivity and community composition, with emphasis on nitrogen-enriched conditions // Limnol., Oceanogr. V. 61. P. 165. https://doi.org/10.1002/lno. 10203
  11. Guillard R.R.L., Ryther J.H.1962. Studies of marine planktonic diatoms. I.Cyclotella nanaHustedt andDetonula confervaceaCleve // Can. J. Microbiol. V. 8. P. 229. https://doi.org/10.1139/m62-029
  12. Harris G.N.2005. Acclimation ofEmiliania huxleyi(Prymnesiophyceae) to photon flux density // J. Phycol. V. 41. P. 851. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2005.00109.x
  13. Kemp A.E.S., Villareal T.A.2018. The case of the diatoms and the muddled mandalas: Time to recognize diatom adaptations to stratified waters // Prog. Oceanogr. V. 167. P. 138. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.08.002
  14. Kopelevich O.V., Burenkov V.I., Sheberstov S.V. et al.2014. Satellite monitoring of coccolithophore blooms in the Black Sea from ocean color data // Remote Sensing Environ. V. 146. P. 113. https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.09.009
  15. Kubryakova E.A., Kubryakov A.A., Mikaelyan A.S. 2021. Winter coccolithophore blooms in the Black Sea: Interannual variability and driving factors // J. Mar. Syst. V. 213. P. 103461. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2020.103461
  16. Loebl M., Cockshutt A.M., Campbell D.A., Finkel Z.V. 2010.Physiological basis for high resistance to photoinhibition under nitrogen depletion inEmiliania huxleyi // Limnol., Oceanogr. V. 55. P. 2150. https://doi.org/10.4319/lo.2010.55.5.2150
  17. Mikaelyan A.S.,Pautova L.A.,Pogosyan S.I.,Sukhanova I.N. 2005. Summer bloom of coccolithophorids in the northeastern Black Sea // Oceanology. V. 45 (Suppl. 1). P. 127.
  18. Mikaelyan A.S., Silkin V.A., Pautova L. A.2011. Coccolithophorids in the Black Sea: their interannual and long-term changes // Russ. Acad. Sci. Oceanol. V. 51. P. 39. https://doi.org/10.1134/S0001437011010127
  19. Mikaelyan A.S., Kubryakov A.A., Silkin V.A. et al.2018. Regional climate and patterns of phytoplankton annual succession in the open waters of the Black Sea // Deep-Sea Res. Pt. I. V. 142. P. 44. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2018.08.001
  20. Nielsen M.V. 1997. Growth, dark respiration and photosynthetic parameters of the coccolithophorid Emiliania huxleyi(Prymnesiophyceae) acclimated to different day lengthirradiance combinations // J. Phycol. V. 33(5). P. 818. https://doi.org/10.1111/j.0022-3646.1997.00818.x
  21. Paasche E.2002. A review of the coccolithophoridEmilinia huxleyi(Prymnesiophyceae) with particular reference to growth, coccolith formation, and calcification – photosynthesis interactions // Phycol. V. 40. P. 503. https://doi.org/10.2216/i0031-8884-40-6-503.1
  22. Perrin L., Probert I., Langer G., Aloisi G.2016. Growth of the coccolithophore Emiliania huxleyi in light- and nutrient-limited batch reactors: relevance for the BIOSOPE deep ecological niche of coccolithophores // Biogeosciences. V. 13. P. 5983. 10.5194/bg-13-5983-2016' target='_blank'>www.biogeosciences.net/13/5983/2016/doi: 10.5194/bg-13-5983-2016
  23. Protocols for the Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS)Core Measurements. JGOFS Report Nr. 19, vi+170 pp. Reprint of the IOC Manuals and Guides No. 29. UNESCO. 1994. https://hdl.handle.net/11329/220
  24. Read B.A., Kegel J., Klute M.J.et al.2013. Pan genome of the phytoplanktonEmilianiaunderpins its global distribution // Nature. V. 499. P. 209. https://doi.org/10.1038/nature12221
  25. Riegman R., Stolte W., Noordeloos A.M. et al.2000. Nutrient uptake and alkaline phosphatase (ec 3:1:3:1) activity ofEmiliania huxleyi(Prymnesiophyceae) during growth under n and p limitation in continuous cultures // J. Phycol. V. 36. P. 87. https://doi.org/10.1046/j.1529-8817.2000.99023.x
  26. Rijssel M., Gieskes W.W.C.2002. Temperature, light, and the dimethylsulfoniopropionate (DMSP) content ofEmiliania huxleyi(Prymnesiophyceae) // J. Sea Res. V. 48. P. 17. https://doi.org/10.1016/S1385-1101(02)00134-X
  27. Rosas-Navarro A., Langer G., Ziveri P. 2016. Temperature affects the morphology and calcification ofEmiliania huxleyistrains // Biogeosciences. V. 13. P. 2913. https://doi.org/10.5194/bg-13-2913-2016
  28. Silkin V., Pautova L., Podymov O. et al.2023.Phytoplankton dynamics and biogeochemistry of the Black Sea // J. Mar. Sci. Eng. V. 11. P. 1196. https://doi.org/10.3390/jmse11061196
  29. Steele J. H.1962. Environmental control of photosynthesis in the sea // Limnol., Oceanogr. V. 7. P. 137. https://doi.org/10.4319/lo.1962.7.2.0137
  30. Stelmakh L.V., Georgieva E.Yu. 2014. Microzooplankton: the trophic role and involvement in the phytoplankton loss and bloom-formation in the Black Sea // Turkish J. Fish. Aquat. Sci. V. 14. P. 955. https://doi.org/10.4194/1303-2712-v14_4_15
  31. Stelmakh L., Gorbunova T.2018.Emiliania huxleyiblooms in the Black Sea: influence of abiotic and biotic factors // Bot. (Bot. Lith.). V. 24(2). P. 172. https://doi.org/10.2478/botlit-2018-0017
  32. Strom S., Wolfe G., Slajer A. et al.2003. Chemical defence in the microplankton II: Inhibition of protist feeding by bdimethylsulfoniopropionate (DMSP) // Limnol., Oceanogr. V. 48. P. 230. https://doi.org/10.4319/lo.2003.48.1.0230
  33. Taylor A.R.,Brownlee C.,Wheeler G. 2017. Coccolithophore cell biology: chalking up progress // Ann. Rev. Mar. Sci. V. 9. P. 283. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-122414-034032
  34. Tyrrell T., Merico A.2004.Emiliania huxleyi: bloom observations and the conditions that induce them // Coccolithophores. Berlin; Heidelberg: Springer. P. 75. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06278-4_4
  35. Yasakova O.N., Okolodkov Y.B., Chasovnikov V.K.2017. Increasing contribution of coccolithophorids to the phytoplankton in the northeastern Black Sea // Mar. Pollut. Bull. V. 124(1). P. 526. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.07.037
  36. Young J.R., Geisen M., Cros L., et al.2003. A guide to extant coccolithophore taxonomy // J. Nannoplankton Res. Special Is. 1. https://doi.org/10.58998/jnr2297
  37. Yunev O.A., Carstensen J., Stelmakh L.V. et al. 2021. Reconsideration of the phytoplankton seasonality in the open Black Sea // Limnol., Oceanogr. Lett. V. 6. P. 51. https://doi.org/10.1002/lol2.10178
  38. Ziveri P., Baumann K.-H., Boeckel B. et al.2004. Biogeography of selected holocene coccoliths in the Atlantic Ocean // Coccolithophores. Berlin; Heidelberg: Springer. P. 403. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06278-4_15

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».