North Aegean Sea (Eastern Mediterranean)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "North Aegean Sea (Eastern Mediterranean)"

Κύμα Παπαντωνίου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 115 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΦΥΤΟΠΛΑΓΚΤΟΝΙΚΩΝ ΟΜΑΔΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΛΥΜΕΝΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΔΙΜΕΘΥΛΟΣΟΥΛΦΟΝΙΟΠΡΟΠΙΟΝΙΚΟΥ ΙΟΝΤΟΣ (DMSP) ΚΑΙ ΔΙΜΕΘΥΛΟΣΟΥΛΦΟΞΕΙΔΙΟΥ (DMSO), ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ Β. ΑΙΓΑΙΟΥ Π. Μάρα 1, Σ. Ψαρρά 2, Α. Τσελεπίδης 2, Ν. Μιχαλόπουλος 1 1 Εργαστήριο Χημικών Περιβαλλοντικών Διεργασιών (Ε.ΠΕ.ΧΗ.ΔΙ.), Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Κρήτης 2 Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών Κρήτης (ΕΛ.ΚΕ.ΘΕ. Κρήτης) Περιληψη Το διμεθυλοσουλφίδιο DMS, είναι μια ένωση η οποία προέρχεται τόσο από βιολογικές όσο και από χημικές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στην υδάτινη στήλη και έχει αναφερθεί ότι μπορεί να έχει σημαντική συμβολή στην ρύθμιση του κλίματος. Οι κυριότερες δεξαμενές της ένωσης στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι το διμεθυλοσουλφονιοπροπιονικό ιόν (DMSP), το οποίο διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στην ωσμορύθμιση και στην κρυοπροστασία των φυτοπλαγκτονικών κυττάρων και το διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO) το οποίο παράγεται από το DMS μέσω φωτοχημικών και/ή βακτηριακών δραστηριοτήτων. Η παρουσία των μορφών DMSP και DMSO στην περιοχή του Β. Αιγαίου καθορίζεται από ένα σύνολο βιολογικών και χημικών διαδικασιών που φαίνεται να επιδρούν στην περιοχή. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο το DMSP όσο και το DMSO, συσχετίζονται σημαντικά με τα δινομαστιγωτά (κυρίως με το γένος Gymnodinium sp.) και τα κοκκολιθοφόρα, όχι όμως με τα διάτομα. Όσον αφορά τη χλωροφύλλη και τη θερμοκρασία, φαίνεται ότι στην περίπτωση του DMSP και του DMSO, δεν εμφανίζονται σημαντικές συσχετίσεις. Influence of phytoplankton taxonomic profile on the distribution of total and dissolved DMSx species in the North Aegean Sea (Eastern Mediterranean) ABSTRACT During the last few years, the biogeochemical cycling of seawater and atmospheric dimethylsulfide (DMS) has received increased attention. The main precursor of DMS is the DMSP which is thought to play a very important role in the regulation of the osmotic pressure in phytoplankton cells, and the DMSO which derives through the photochemical oxidation and the bacterial transformation/consumption of DMS. The spatial occurrence of DMSP and DMSO in the North Aegean Sea is determined by a number of biogeochemical factors controlling the area such as the abundance of specific phytoplankton species. The abundance of Gymnodinium sp. and generally small sized dinoflagellates as well as coccolithophores, were highly correlated with both forms of DMSP and DMSO, while diatoms didn t show any significant correlation with the above DMSx species. Concerning temperature and chlorophyll a, (Chl-a) no significant correlations were observed with DMSP and DMSO. Key Words: DMS, DMSP, DMSO, Eastern Mediterranean, phytoplankton abundance, Spearman correlations

2 116 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Εισαγωγη Το διμεθυλοσουλφίδιο (CH3-S-CH3, DMS) είναι μία σημαντική αέρια θειούχος ένωση που εμφανίζεται στις υδάτινες μάζες. Οι κυριότερες πηγές της ένωσης στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι το διμεθυλοσουλφοπροπιονικό ιόν ((CH 3 ) 2 - S + -CH 2 -CH 2 -COO- DMSP), το οποίο παράγεται στο θαλάσσιο νερό από ορισμένες ομάδες φυτοπλαγκτονικών οργανισμών (Scarratt et al., 02), και το διμεθυλοσουλφοξείδιο ((CH 3 ) 2 - S=O, DMSO), το οποίο προέρχεται από την φωτοχημική και/ή τη μικροβιακή οξείδωση του DMS στην θαλάσσια στήλη (Kiene, 1993). Το οικοσύστημα της Μεσογείου, αποτέλεσε πολλές φορές αντικείμενο έρευνας για την παρακολούθηση και την καταγραφή των συγκεντρώσεων του DMSP, του DMSO και του DMS, σε συνδυασμό με παραμέτρους όπως είναι η χλωροφύλλη, και η πρωτογενής παραγωγή (Simo et al., 1998; Bardouki, 00) καθώς και με φυτοπλαγκτονικούς (Jean et al., 05) και ζωοπλαγκτονικούς οργανισμούς (Besiktepe et al., 05), οι οποίοι φαίνεται να είναι υπεύθυνοι για την παραγωγή των παραπάνω ενώσεων. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας, εκτός από την μελέτη της χωρικής µεταβολής των συγκεντρώσεων του DMSP και DMSO στο Βόρειο Αιγαίο, είναι και η διερεύνηση σημαντικών ερωτημάτων τα οποία αφορούν την: 1. Επίδραση των διαφορετικών ειδών και τάξεων μεγέθους των φυτοπλαγκτονικών ομάδων, στην παραγωγή του DMSP και του DMSO στην αναφερόμενη περιοχή 2. Αξιοποίηση της χλωροφύλλης ως ένδειξη για την κατακόρυφη κατανομή των παραπάνω ενώσεων στην υδάτινη στήλη του Βορείου Αιγαίου 3. Επίδραση της Μαύρης Θάλασσας στην κατανομή και παραγωγή των παραπάνω ενώσεων στο Β. Αιγαίο Υλικα και Μεθοδοι Η συλλογή των δειγμάτων έγινε με το ωκεανογραφικό σκάφος «ΑΙΓΑΙΟ» στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος ANREC (ANchovy RECruitment). Η πρώτη δειγματοληπτική αποστολή, πραγματοποιήθηκε τον Σεπτέμβριο Χάρτης 1. Κόκκινο χρώμα : 1 η δειγματοληψία, Μπλε χρώμα: 2 η δειγματοληψία, Πράσινο χρώμα: Κοινοί σταθμοί

3 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 117 1η δειγματοληψία 2η δειγματοληψία 19% 13% 9% 39% 52% 68% Διάτομα Δινομαστιγωτά Λοιπές ομάδες Σχήμα 1. Η συνολική αφθονία των φυτοπλαγκτονικών ομάδων που ταυτοποιήθηκαν στην 1η και 2η δειγματοληψία του 03 ενώ η δεύτερη τον Ιούλιο του 04 (χάρτης 1). Τα δείγματα που συλλέχτηκαν αφορούσαν καταρχήν στον προσδιορισμό των ολικών (total) και διαλυμένων (dissolved) μορφών DMSP, και DMSO. Παράλληλα με τη λήψη δειγμάτων DMSP και DMSO, πραγματοποιήθηκε συλλογή δειγμάτων με σκοπό την καταμέτρηση και τον ταξινομικό προσδιορισμό του μικρο- και νανο- πλαγκτού (κυτταρικό μέγεθος 5-0 μm). Οι αναλύσεις των δειγμάτων DMSP και DMSO πραγματοποιήθηκαν με την χρήση Αέριου Χρωματογράφου (GC), Hewlett Packard 5890 Series II µε ανιχνευτή φωτοµετρίας φλόγας (FPD) με την τεχνική της κρυοπαγίδευσης, ενώ του φυτοπλαγκτού με την χρήση μικροσκοπίου ανάστροφου φωτισμού Olympus IΧ70 (μεγέθυνση: x0). Βάθος (m) DMSOt (nm) στ στ.18 στ στ στ Βάθος (m) DMSPt (nm) στ.17 στ.18 στ.19 στ.28 στ.42 στ. 1 Σχήμα 2. Κατακόρυφη κατανομή DMSO(t) και DMSP(t) στους βαθύτερους σταθμούς της 1ης δειγματοληψίας

4 118 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας DMSP (nm) DMSPt Αφθονία Σχήμα 3. Χαρακτηριστικό παράδειγμα της κατακόρυφης κατανομής του DMSPt και της συνολικής φυτοπλαγκτονικής αφθονίας (σταθμός 42) Αποτελeσματα-Συζhτηση Η συνολική αφθονία και η παρουσία των φυτοπλαγκτονικών ειδών διαφοροποιήθηκε έντονα μεταξύ των 2 δειγματοληψιών. Πιο συγκεκριμένα στην 1 η δειγματοληψία παρατηρήθηκε επικράτηση της ομάδας των δινομαστιγωτών (κυρίως Gymnodinium sp.) σε αντίθεση με την 2 η, όπου παρατηρήθηκε έντονη επικράτηση των διατόμων (κυρίως Nitzschia, Chaeotceros, Rhizosolenia sp.) (σχήμα 1). Η κατακόρυφη κατανομή του ολικού DMSP(t) και DMSO(t) εμφάνισε υψηλές τιμές στο επιφανειακό στρώμα της υδάτινης στήλης (σχήμα 2), ενώ παρατηρήθηκε ότι αρκετοί σταθμοί της 1 ης δειγματοληψίας εμφάνιζαν παρόμοιο πρότυπο κατακόρυφης κατανομής DMSP με την φυτοπλαγκτονική αφθονία (σχήμα 3). Οι συσχετίσεις Spearman που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ του DMSP και του DMSO στις δύο δειγματοληψίες, εμφανίστηκαν σημαντικά υψηλές (R s 0.8, 0.01<p 0.05) µε συγκεκριμένες ομάδες φυτοπλαγκτονικών οργανισμών, όπως είναι τα δινομαστιγωτά και τα κοκκολιθοφόρα. Επιπλέον οι συσχετίσεις ήταν ιδιαίτερα σημαντικές με κύτταρα των παραπάνω ομάδων των οποίων το μέγεθος κυμαίνεται από 5 έως μm, (R s 0.9, 0.001<p 0.01) συνηγορώντας στη διαπίστωση ότι το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής DMSP στην Μεσόγειο οφείλεται σε κύτταρα που το μέγεθός τους κυμαίνεται μεταξύ 5-90μm (Jean et al., 05). Αντίθετα η ομάδα των διατόμων, στην περιοχή του Β. Αιγαίου, δεν εμφάνισε καμία συσχέτιση με τις συγκεντρώσεις των μορφών του DMSP και του DMSO, καθώς, όπως έχει αναφερθεί, ο ουσιαστικός ρόλος τους στην παραγωγή της ένωσης αμφισβητείται. Η παραπάνω παρατήρηση υποστηρίζεται κυρίως από τα αποτελέσματα της 2 ης δειγματοληψίας, όπου η χαρακτηριστική παρουσία των διατόμων και κυρίως των γενών Nitzschia, Chaeotceros, Rhizosolenia sp., δεν φαίνεται να επιδρά στην παραγωγή της ένωσης. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι και στις δύο δειγματοληψίες δεν εμφανίστηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ της χλωροφύλλης (Chl-a) και των μορφών του DMSP και του DMSO. Βιβλιογραφiα Bardouki H., 00. Μελέτη της χωρικής και εποχιακής μεταβολής του διμεθυλοσουλφιδίου, διμεθυλοσουλφονιοπροπιονικού ιόντος και του διμεθυλοσουλφοξειδίου, στο

5 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 119 θαλάσσιο περιβάλλον, στην περιοχής της Ανατολικής Μεσογείου. Μεταπτυχιακή Διατριβή, Πανεπιστήμιο Κρήτης. Besiktepe S., Tang K.W., Vila M., Simo R., 04. Dimethylated sulfur compounds in seawater, seston and mesozooplankton in the seas around Turkey. Deep-Sea Research I, 51: Jean N., Boge G., Jamet J.L., Richard S., Dominique Jamet D., 05. Annual contribution of different plankton size classes to particulate dimethylsulfoniopropionate in a marine perturbed ecosystem. Journal of Marine Systems, 53: Kiene R. P., Microbial sources and sinks for methylated sulfur compounds in the marine environment. In: Murrell JC Kelly DP (eds). Microbial growth on C1 compounds, Intercept, Andover, Scarratt, M.G., Levasseur, M., Michaud, S., Cantin, G., Gosselin, M., de Mora, S.J., 02. Influence of phytoplankton taxonomic profile on the distribution of dimethylosulfide and dimethylsulfoniopropionate in the northwest Atlantic. Marine Ecology Progress Series, 244: Simo R., Review: Trace chromatographic analysis of dimethyl sulfoxide and related methylated sulfur compounds in natural waters. Journal of Chromatography A, 807:

Σχετικά έγγραφα

Μεταπτυχιακή Διατριβή

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Μεταπτυχιακή Διατριβή Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ ΑΦΑΛΑΤΩΣΗΣ ΣΤΟ ΒΑΣΙΛΙΚΟ ΣΤΟ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ Κατερίνα