SEDIMENTARY ORGANIC MATTER LABILITY ALONG THE RIVER – SHELF TRANSITION ZONE 

IN A SEMI-ENCLOSED BAY (MALIAKOS BAY, AEGEAN SEA, GREECE).

Akoumianaki I.

1*

and Nikolaidou A.

2

1

University of Crete, Biology Department, Voutes, Iraklion, Crete, Greece - * akoum@edu.biology.uoc.gr

2

University of Athens, Biology Department, Panepistimiopolis, Athens, Greece - anikol@uoa.gr

Abstract

Sedimentary organic matter lability was estimated along a river-shelf transition zone by measuring the concentrations of biolymeric

compounds (proteins, carbohydrates, lipids) in a semi-enclosed bay in Eastern Mediterranean. Samples were taken in three stations, River,

River Mouth and Shelf, in Winter 2000 and 2001. Biopolymeric concentrations displayed a seaward increase. Contribution of Labile

Carbon to Total Organic Carbon ranged from about 15% (River) to about 35 % (River Mouth, Shelf). These results indicate the presence

of a benthic trophic gradient along the transition zone with a seaward increase in nutritional quality of sedimenaty OM. 

Keywords: biopolymers, lability, river-shelf transition zone

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

165

The sum of proteins (PRT), carbohydrates (CBH) and lipids (LIP),

referred as biopolymers, is used as a measure of the amount of food

potentially available for heterotrophic metabolism [1]. The

contribution of Labile Carbon (LC) to Total Organic Carbon (TOC)

was assessed along a transect in the mixing zone between Sperheios

River and Maliakos Bay (Aegean Sea, Greece) in relation to the

quality of suspended organic material (OM) in the water column.

Samples were taken in three stations, River, River Mouth and Shelf, 1

mile apart, at 2.5, 4 and 22 m depth, respectively, in winter 2000 and

2001. Sediment samples were taken by Ponar grab, water column

samples by Limnos bottles and salinity profiles by Aandera CTD.

Biopolymer and sedimentary chloroplastic pigment concentrations

were measured and converted to carbon equivalents as in [2] and [3]

and to carbon content in the top 6 cm of sediment (g/m

2

) assuming

specific density of 2.6 g/cm

3

. 

LC content displays considerable spatial differences along the

mixing zone, with definite seaward increase (Fig. 1), which coincides

with an increase in silt-clay % from River (< 30%) to Shelf (>90%).

Carbohydrate to Protein concentrations ratio, a measure of the relative

contributions of phytodetrital and living material, ranged from 0.88 –

096 in River to less than 0.56 in River Mouth and Shelf stations.

Contribution of sedimentary Chlorophyll aCarbon equivalent to LC

was less than 10% with a peak in River Mouth in both sampling

periods. Suspended Particulate Organic Material (SPOM) and

Chloroplastic Pigment Equivalent (CPE) in water column did not

exhibit consistent spatial trends (Fig. 2), with higher OM inputs in

River in Winter 2000 and low phytodetrital inputs along the transition

zone in Winter 2001. The temporal differences in CPE levels may be

attributed to the fact that sampling in winter 2000 coincided with the

phytoplankton bloom in the area. With respect to salinity, River

station represents a fresh water environment whereas River Mouth

and Shelf are virtually marine.

Fig. 1. Sedimentary Labile Carbon distribution to Total Organic Carbon.

Fig. 2. Suspended Particulate Organic Material and Chloroplastic

Pigment Equivalent along the river-shelf transition zone.

The results of the present study indicate that River sediments are

mainly dominated by refractory material. River station corresponds to

a high energy environment that does not allow the settling and

accumulation of riverine OM while autochthonous primary

production is negligible during winter. In contrast, water mixing in the

estuaries and low hydrodynamic regime in Maliakos Bay favour the

sedimentation of fine suspended material and the accumulation of OM

in the sediments of the River Mouth and the Shelf stations. Although,

primary OM production in water column is relatively high, especially

during the bloom period, the low CBH:PRT ratio provides evidence

that the labile fraction of sedimentary OM along the transect is mainly

composed of living material or freshly derived detritus rather than old

phytodetrital material. Provided that sedimentary chlorophyll a

contributes a small amount to bioplymeric fraction it is assumed that

the high percentage of proteins corresponds to heterotrophic

microbial populations that take advantage of the high OM inputs in

the topsets and the delta front. Concluding, there is a trophic gradient

along the river – shelf transition zone in Maliakos Bay with low

nutritional quality OM in the riverine end and high nutritional quality

OM in the marine end. The consistency of this gradient during winter,

despite temporal variation in the occurrence of phytoplankton bloom

in the area, indicate that benthic processes are not solely coupled to

water column productivity. 

References

1-Danovaro R. and Fabiano M., 1995. Seasonal and inter-annual

variation of bacteria in a seagrass bed of the Mediterranean Sea:

relationship with labile organic compounds and other environmental

factors. Aquat. Microb. Ecol.,9:17-26.

2-Puscedu A., Sara G., Armeni M., Fabiano M. and Mazzola A., 1999.

Seasonal and spatial changes in the sediment organic matter 

of a semi-enclosed marine system (W-Mediterranean Sea). Hydrobiologia,

397: 56-70.

3-Akoumianaki I., 2003. Effects of riverine inputs to the benthic

communities of a semi-enclosed bay (Maliakos Bay, Aegean Sea). PhD

Dissertation, 300 p. University of Crete, (in Greek).