The role of turbulence and mixing in the control of the activity and community structure of marine phytoplankton

Abstract

Turbulence and mixing influence the activity and composition of phytoplankton over a broad range of temporal and spatial scales. This control could be directly, by determining the residence time of cells at particular depths, and indirectly by influencing the availability of light and nutrients. In order to investigate the nature of this control, a large data set of simultaneous observations of microstructure turbulence and phytoplankton properties collected in open-ocean and coastal regions will be used. Data collected in the outer part of the Ría de Vigo during two cruises conducted in summer 2013, supported by SAR images, will allow investigating the role of internal waves mixing on nutrient supply and phytoplankton composition. In order to understand the relevance of this short-term variability in the system, data collected inside the Ría de Vigo from February 2012 to January 2013 will be investigated. The specific role of turbulence in the vertical distribution of phytoplankton cells, and in particular in the formation of thin layers, will be studied by using a 36-hours high resolution sampling carried out in the Ría de Pontevedra in June 2013. Finally, data collected in contrasting hydrographic regimes (open ocean and coastal waters) will be combined in order to investigate the role that mixing, by influencing light and nutrient availability, play in the community composition of microphytoplankton groups.

La turbulencia y la mezcla influyen en la actividad y en la composición de la comunidad de fitoplancton en un amplio rango de escalas espaciales y temporales. Este control puede ser directo, mediante la determinación del tiempo de residencia de las células a determinadas profundidades, o indirecto al influir en la disponibilidad de luz y nutrientes. Con el fin de investigar la naturaleza de este control se plantea utilizar un gran conjunto de datos de observaciones simultáneas de turbulencia de microestructura y propiedades de fitoplancton obtenidos en océano abierto y zonas costeras. Los datos recogidos en la parte externa de la ría de Vigo durante dos campañas llevadas a cabo en verano de 2013, junto con el análisis de imágenes SAR, permitirá investigar el papel de las ondas internas en la mezcla, el suministro de nutrientes y en la composición del fitoplancton. Para entender la importancia de esta variabilidad a corto plazo en este sistema, serán empleados datos recogidos dentro de la Ría de Vigo desde febrero de 2012 hasta enero de 2013. La función específica de la turbulencia en la distribución vertical de las células de fitoplancton, y en particular en la formación de capas finas, se investigará mediante el estudio de los datos de un muestreo de alta resolución de 36 horas llevado a cabo en la ría de Pontevedra, en junio de 2013. Por último, se combinarán datos recogidos en regímenes hidrográficos diferentes (mar abierto y zonas costeras) con el fin de investigar el papel que la mezcla, al influir en la luz y la disponibilidad de nutrientes, juega en la composición de la comunidad de grupos microfitoplancton.

A turbulencia e a mestura inflúen na actividade e na composición da comunidade de fitoplancto nun amplo rango de escalas espaciais e temporais. Este control pode ser directo, mediante a determinación do tempo de residencia das células a determinadas profundidades, ou indirecto ao influír na dispoñibilidade de luz e nutrientes. Co fin de investigar a natureza deste control exponse utilizar un gran conxunto de datos de observacións simultáneas de turbulencia de microestructura e propiedades de fitoplancto obtidos en océano aberto e zonas costeiras. Os datos recolleitos na parte externa da ría de Vigo durante dúas campañas levadas a cabo no verán de 2013, xunto coa análise de imaxes SAR, permitirá investigar o papel das ondas internas na mestura, a subministración de nutrientes e na composición do fitoplancto. Para entender a importancia desta variabilidade a curto prazo neste sistema, serán empregados datos recolleitos dentro da Ría de Vigo desde febreiro do 2012 ata xaneiro de 2013. A función específica da turbulencia na distribución vertical das células de fitoplancto, e en particular na formación de capas finas, investigarase mediante o estudo dos datos dunha mostraxe de alta resolución de 36 horas levado a cabo na ría de Pontevedra, en xuño de 2013. Por último, combinaranse datos recolleitos en réximes hidrográficos diferentes (mar aberto e zonas costeiras) co fin de investigar o papel que a mestura, ao influír na luz e a dispoñibilidade de nutrientes, xoga na composición da comunidade de grupos microfitoplancto.