Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

217

PIGMENTS IN ALGAL-MATS OF A SMALL AND SHALLOW BAY IN GREECE

M. Ladakis, M. Dassenakis* and A Pantazidou

University of Athens, Dept of Chemistry, Section III, Laboratory of Environmental Chemistry, Panepistimiopolis 157 71 Athens, Greece

Abstract

This paper describes the identification and measurement of pigments in coastal organosedimentary forms, using HPLC. Various types of

pigments were determined but Chlorophyll 

a

was the dominant one. An increasing trend was observed during spring and autumn and a

decreasing one during summer and winter. Chlorophyll-b, Pheophytyn-a and Carotenoids were also detected in considerable amounts.

Traces of Foucoxanthine and Luteine were identified in some cases. Microscopic study of the system revealed that Cyanobacteria was the

dominant group; Chlorophytes and diatoms were also present

Keywords : Pigment, chlorophyll, HPLC, algal-mat

Introduction

Photosynthetic pigments are of great importance for several

biochemical procedures in the marine environment. Chlorophylls are

the most important group of such compounds and probably the most

frequently measured biochemical parameter in oceanographic studies.

The concentration of chlorophylls re?ects the primary production and

eutrophication level in marine systems. Photosynthetic pigments also

appear in marine sediments coming from benthic ecosystems that

include many algal species. An interesting case is that of recent

stromatolites developed in some shallow Mediterranean coasts. They

are defined as organosedimentary structures produced by sediment

trapping, binding, and/or precipitation due to the growth and

metabolic activity of benthic microorganisms principally cyano-

bacteria (1). These structures consist of various colored layers. Most

of the organisms can be found in the surface layer (algal-mat). 

The concentrations of various pigments and their seasonal

?uctuation were studied in such organosedimentary structures from a

small enclosed, shallow bay near Athens, where environmental

conditions are favorable for them (Mesotrophic level, low tides,

shallow and warm waters, sunlight)(2).

Methodology

Sediment cores of about 10 cm long, were collected on monthly

basis from July 2000 to June 2001 from three different points of the

bay. Samples were fractionated in three layers: the upper one, 

0.5-1.2 mm thick that includes the algal-mat; the middle one, up to 5

cm thick, of dark color, anoxic; the third one 5 to 10 cm represents the

background sediment of the bay. 

After freeze-drying, the separated layers were sieved through

0.24mm sieves and stored under inert atmosphere, in darkness at 

–18

o

C. 

The HPLC technique was selected for the detection and

measurement of the pigments as the most accurate and reliable one.

The measurement of pigments by a Waters HPLC instrument

(600/60F) with a 996 Diode Array Detector and a C18 column,

followed their extraction procedure (3). The separation and

measurement of pigments was achieved using a system of three

eluants in a gradient elution procedure (4). Identification of

cyanobacteria was carried out by light microscope on live field and

cultured material. 

Results and discussion

The microscopic analysis of natural and cultured material taken

from the surface layer or the samples revealed that cyanobacteria was

the dominant group of the system phototrophs. Chlorophytes and

diatoms were also present but in a lesser degree. The composition of

the cyanobacteria communities of the surface layer does not differ

significantly among the samples. Six taxa of cyanobacteria were

identified. Among them the filamentous Lyngbyaaestuarii and

Microcoleus chthonoplasteswere the most abundant. Evidently, there

is a reduction of phototrophs occurring in the second black layer.

However specimens from its upper part (aprox. 1 cm deep) when put

in culture, shown growth of cyanobacteria.

A representative chromatograph of the pigments is shown in Fig. 1.

The seasonal mean values of Chlorophyll 

a

, Chlorophyll-b,

Pheophytin-a and Carotenoids are presented in Table 1.

Foucoxanthine and Luteine were detected only in traces. Increase of

all pigment concentrations was observed during springtime and

autumn and decrease during summer and winter. The relevant

concentrations in the second dark colored layer were found to be

about one order of magnitude lower.

The distribution and fluctuations of pigments in this

organosedimentary system indicate its complexity and ecological

significance. This rarely observed in Greek coasts system, is probably

affected by changes in environmental conditions and marine

pollution. These in?uences are under research in our laboratory. 

Table 1. Seasonal concentration of pigments in the upper layer of the

sediment core (in µg / g)

References

1-Lucas J.S., 2000. The Ecology of Cyanobacteria. Kluwer Academic

Publishers, pp. 63-64.

2-Ladakis M. and Dassenakis M., 2002. Physicochemical study of a

small, closed, and shallow bay‘s waters in Saronikos gulf. First Scientific

Conference of EFMS: Oceanographical aspects for a sustainable

Mediterranean. Athens 27–29 September 2002.

3-Jeffrey S.W, Mantura R.F.C., and Wright S.W., 1997. Phytoplankton

pigments in oceanography. UNESCO Publishing, pp. 269-271.

4-Jeffrey S.W, Mantura R.F.C., and Wright S.W., 1997. Phytoplankton

pigments in oceanography. UNESCO Publishing, pp. 330-333, 453-456.