THE EFFECT OF NUTRIENTS AND IRON ADDITIONS ON THE PHYTOPLANKTON DYNAMIC 

IN THE NORTHWESTERN MEDITERRANEAN SEA

Bonnet S.*, Guieu C., Chiaverini J., Ras J. 

Laboratoire d’Océanographie de Villefranche-sur-mer, Villefranche-sur-mer, France - *sbonnet@obs-vlfr.fr

Abstract

The impact of atmospheric inputs on phytoplankton dynamic was investigated in the Northwestern Mediterranean Sea. Using microcosms

incubation experiments performed with surface seawater collected during the stratified period, we studied the impact of macronutrients,

iron and Saharan dust on the primary production and composition of the phytoplankton community. By using taxonomic pigments as size

class markers of phototroph groups we show that different degree of limitation control pico-, nano- and microphytoplankton growth.

Considering the whole community, the primary production was maximum both when adding macronutrients and simultaneously

macronutrients and iron suggesting that iron was not a limiting factor.

Keywords: atmospheric inputs, phytoplankton dynamic, iron limitation, taxonomic pigments.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

175

Studying the impact of atmospheric inputs in the water column is

essential to understand the biogeochemical cycles in the ocean. The

atmosphere is actually an important way for the nutrients to enter the

ocean. Indeed, it is one of the major sources of iron in the ocean and

probably the dominant one (1). 

The impact of atmospheric inputs on phytoplankton dynamic was

investigated in the Northwestern Mediterranean Sea. The cruise took

place the 1

st

and 2

nd

August 2003 at the permanent time-series

DYFAMED station (France-JGOFS) (43°25’N, 07°52’E) in the

Ligurian Sea. This station, located at 28 nautic miles off Nice, France,

is an open-sea site (2350m depth) protected from coastal inputs by the

presence of the coastal Ligurian current. This date were chosen

because this is the period characterized by a stratified water column

and a low primary productivity: during this period, the surface mixed

layer is isolated from deeper waters, and the atmosphere is the main

source of nutrients such as iron and phosphorus to the surface waters

(2).

Incubation experiments were performed with surface seawater

collected at 10 meter depth with acid-cleaned polyethylene tubes

using an Osmonics solid Te?on diaphragm pump. Unfiltered seawater

was transferred to 4L polycarbonate microcosms under a laminar ?ow

hood. The 44 microcosms were immediately amended with Fe, N, P,

Si, Saharan dust with different combinations reported in Table 1. One

unamended treatment served as control. Each fertilization were

realized in duplicates. 

Table 1. Different combinations of additions in the microcosms. The con-

centrations of nutrients added were those encountered in the winter sea-

son in the mixed layer at the DYFAMED site in order to obtain non limit-

ing conditions.

By using taxonomic pigments as size class markers of phototroph

groups we show that different degree of limitation control pico-, nano-

and microphytoplankton growth. Considering the whole community,

chorophyll aand primary production were both maximum when

adding macronutrients and simultaneously macronutrients and iron,

suggesting that iron was not a limiting factor (Fig. 1, Fig. 2). Indeed,

the concentration of dissolved iron before additions was surprisingly

high (1nM) as only a very small Saharan event have been recorded

since the beginning of the stratified period. We suspect a ‘fertilization’

of the water column by the smokes originating from the huge biomass

burnings that occurred in South of France and in Corsica at this time.

This hypothesis was tested by analysing the concentrations of total

iron and labile iron (dissolution experiments) in aerosols collected in

Corsica and in South of France during this summer.

Fig. 1. Concentrations of Chlorophyll-a in the course of the incubation.

The error bar represents the standard deviation from duplicates incuba-

tions.

Fig. 2. Primary production along the time of incubation. The error bar

represents the standard deviation from duplicates incubations.

References

1-Duce, R., Liss, P. S., Merrill, J. T., Atlas, E. L., Buat-Ménard, P., Hicks,

B. B., Miller, J. M., Prospero, J. M., Arimoto, R., Church, T. M., Ellis, W.,

Galloway, J. N., Hansen, L., Jickells, T. D., Knap, A. H., Reinhardt, K. H.,

Schneider, B., Soudine, A., Tokos, J. J., Tsunogai, S., Wollast, R. and

Zhou, M., 1991. The atmospheric input of trace species to the world

ocean. Glob. Biogeochem. Cycles, 5:193-259.

2-Migon, C., & V. Sandroni, 1999. Phosphorus in rainwater: partitioning,

inputs and impact on the surface coastal ocean. Limnol. Oceanogr.,44:

1160-1165.