Maximum efficiency of charge separation of photosystem II of the phytoplankton community in the Eastern Tropical North Pacific off Mexico: A nutrient stress diagnostic tool?
A Almazan-Becerril, E Garcia-Mendoza
Abstract
Phytoplankton growth in oligotrophic regions might be constrained by a low photosynthetic capacity related to nutrient stress. A reduced photosynthetic capacity has been documented by low values of the maximum quantum efficiency of charge separation (Fv /Fm) of photosystem II (PSII). In the present work, spatial and temporal variations of Fv /Fm in phytoplankton samples of the Eastern Tropical North Pacific (ETNP) off Mexico were characterized to explore the potential of this parameter as a nutrient stress indicator. Our results show that Fv /Fm was lower than 0.5 in most of the samples and that in surface waters this parameter was highly variable. The variability of Fv /Fm was related to the time of sampling, and Fv /Fm changes followed a day/night cycle with maximum values at dawn and a strong reduction at noon related to down-regulation of PSII activity. Enrichment experiments showed that Fv /Fm did not increase after nitrate addition to surface samples. These results suggest that photosynthesis of the phytoplankton community in the ETNP dominated by picoplankton, of which 60â??80% was represented by prokaryote biomass (Prochloroccocus and other cyanobacteria), was not rate-limited under natural conditions. Therefore, low Fv /Fm values associated with PSII down-regulation and inherent of specific phytoplankton species are not indicative of nutrient stress in picoplankton-dominated environments such as the ETNP off Mexico. These sources of variability that are not directly associated with the nutritional status of the phytoplankton community should be taken into account when using Fv /Fm as a diagnostic tool for nutrient limitation.
El crecimiento del fitoplancton en zonas oligotróficas del océano puede estar restringido por una baja capacidad fotosintética asociada a una limitación por nutrientes. Se ha documentado la reducción de la capacidad fotosintética como valores bajos de la eficiencia cuántica máxima de separación de carga del fotosistema II (PSII, Fv /Fm). En el presente trabajo se caracterizó la variación espacial y temporal de Fv /Fm en muestras de fitoplancton de la región oceánica del Pacifico Nororiental Tropical (PNOT) ubicado frente a la costa de México para explorar el potencial de este parámetro como indicador de estrés nutricional. Los resultados mostraron que Fv /Fm fue menor de 0.5 en la mayorÃa de las muestras y presentó una alta variabilidad en muestras de agua recolectadas en la superficie. Esta variabilidad estuvo relacionada con la hora de muestreo. Los cambios de Fv /Fm siguieron un patrón dÃa-noche con valores máximos al final de la tarde y una marcada disminución durante el mediodÃa asociada a la regulación en la actividad del PSII. En experimentos de enriquecimiento con diferentes nutrientes en muestras de agua superficial no se observó un aumento en Fv /Fm. La comunidad del PNOT estuvo dominada por picoplancton, del cual entre 60 y 80% estuvo constituido por biomasa procariota (Prochlorococcus y otras cianobacterias), y no se encontró evidencia de limitación de la tasa fotosintética por estrés nutricional en condiciones naturales. Por lo tanto, los valores bajos de Fv /Fm relacionados con la regulación de la actividad del PSII e inherentes a especies fitoplanctónicas especificas, no indican un estrés nutricional en ambientes dominados por el picoplancton, como es el caso del PNOT de México. La variabilidad que no está directamente asociada con el estado nutricional de la comunidad fitoplanctónica debe de tomarse en cuenta al usar Fv /Fm como herramienta diagnóstica de limitación por nutrientes.
El crecimiento del fitoplancton en zonas oligotróficas del océano puede estar restringido por una baja capacidad fotosintética asociada a una limitación por nutrientes. Se ha documentado la reducción de la capacidad fotosintética como valores bajos de la eficiencia cuántica máxima de separación de carga del fotosistema II (PSII, Fv /Fm). En el presente trabajo se caracterizó la variación espacial y temporal de Fv /Fm en muestras de fitoplancton de la región oceánica del Pacifico Nororiental Tropical (PNOT) ubicado frente a la costa de México para explorar el potencial de este parámetro como indicador de estrés nutricional. Los resultados mostraron que Fv /Fm fue menor de 0.5 en la mayorÃa de las muestras y presentó una alta variabilidad en muestras de agua recolectadas en la superficie. Esta variabilidad estuvo relacionada con la hora de muestreo. Los cambios de Fv /Fm siguieron un patrón dÃa-noche con valores máximos al final de la tarde y una marcada disminución durante el mediodÃa asociada a la regulación en la actividad del PSII. En experimentos de enriquecimiento con diferentes nutrientes en muestras de agua superficial no se observó un aumento en Fv /Fm. La comunidad del PNOT estuvo dominada por picoplancton, del cual entre 60 y 80% estuvo constituido por biomasa procariota (Prochlorococcus y otras cianobacterias), y no se encontró evidencia de limitación de la tasa fotosintética por estrés nutricional en condiciones naturales. Por lo tanto, los valores bajos de Fv /Fm relacionados con la regulación de la actividad del PSII e inherentes a especies fitoplanctónicas especificas, no indican un estrés nutricional en ambientes dominados por el picoplancton, como es el caso del PNOT de México. La variabilidad que no está directamente asociada con el estado nutricional de la comunidad fitoplanctónica debe de tomarse en cuenta al usar Fv /Fm como herramienta diagnóstica de limitación por nutrientes.
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