SHORT-TERM VARIABILITY OF ZOOPLANKTON BIOMASS AND SIZE STRUCTURE 

IN THE NORTHWESTERN MEDITERRANEAN

M. Alcaraz

1

*, A. Calbet

1

, X. Irigoien

2

, I. Trepat

1

and E. Saiz

1

1

Institut de Cičncies del Mar, CSIC, Barcelona, Spain - * miquel@icm.csic.es

2

AZTI, Herrera Kaia portualdea z/g 20110 Pasaia (Gipuzkoa), Spain

Abstract

The short-term variability of phyto- and mesozooplankton biomass and size structure was estimated at different time and space scales in

the NW Mediterranean. Three stations representative of contrasting hydrographic structures were repeatedly sampled for zooplankton,

hydrographic parameters and phytoplankton (chlorophyll a

) in a 12 day period. Although the variability for all the parameters was higher

at the shorter time- and space scales (hours, meters), the rate of change at larger scales must be carefully considered.

Key Words: Plankton biomass, variability, Catalan Sea

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

306

Introduction

Plankton production models require reliable parameterisations of

extensive properties like biomass and size spectrum, both known to

display changes at broad time and space scales. At some scales,

variability can be interpreted according to Stommel’s classical

diagram of plankton variability (1). In the case of zooplankton, part of

this variability, mainly that derived from predictable sources (i.e., tidal

currents, light-induced activity rhythms, etc.) is generally considered

to be avoided by adequate sampling schedules, while other sources of

variability are seldom considered. In this study, the variability at

different spatial (meters - tens of Km) and temporal (hours - weeks)

scales of phyto- and zooplankton biomass and size are estimated and

discussed in the light of the contrasting hydrographic properties

related to a persistent density front in the Catalan Sea (NW Mediter-

ranean).

Study area and methodology

Plankton was studied along a transect (VARIMED-95 cruise, June

1995) off Barcelona (Fig. 1), crossing the Catalan density front (2).

Three stations, representative of contrasting hydrographic structures

(Coastal C, Frontal F,and Offshore Ostations, Fig. 1), were sampled

every four days during the 12 days cruise, at 4-6 hr interval.

Zooplankton was collected using a Longhurst-Hardy Plankton

Recorder net fitted with 200 µm-mesh. Four to seven depths from

surface to 100 m were sampled in each cast. Hydrographic data were

simultaneously obtained with a Seabird CTD installed in the net.

Chlorophyll a

(Chl a

) data were obtained from the in vivo?uorescence

profiles after adequate ?uorometer calibration. 

Fig. 1. Map showing the position of Coastal, Frontal Offshore stations in

the study area.

Zooplankton biomass (as organic C and N) was analysed on

aliquots from the corresponding depth-samples obtained on each cast

using a Carlo-Erba C – H - N analyser. Zooplankton community size

structure was obtained by image analysis. Zooplankton biomass data

have been expressed as µg C l

-1

, and average individual size as

µgC/ind., according the distribution of organisms in 13 biomass-

classes in a doubling scale (log

2

) (3). 

Results and discussion

Zooplankton biomass and individual size showed similar trends,

increasing from coastal to offshore stations (Table 1), while the

highest concentrations of chlorophyll corresponded to the front. All

structural properties here considered (Table 1) were significantly more

variable at front, as expected by the higher dynamism in frontal areas

as observed and discussed in (4). 

Zooplankton and Chl a

tended to vary inversely with time and space

scales, the first being less variable during the night than during

daylight hours (Table 2). At all time and space scales, the highest

variability corresponded to individual size, particularly for 12 hr –tens

of meters time-space scales due to the arrival in the sampling area of

larger individuals during the night (vertical migration). Apart from

this relatively high frequency variability, other variability sources

acting at different time- and space scales are particularly important,

and must be carefully considered in plankton production models. 

Acknowledgements

This work has been financially supported by Spanish grants

AMB94-1019 and REN2001-1693/MAR to M.A. and E.S. We thank

all the participants to the VARIMED-95 cruise.

References

1-Haury I.R., Mc Gowan J.A., and Wieve P.H., 1978. Patterns and

processes in the time-space scales of plankton distributions. In: Steele J.H.

(ed.), Spatial pattern on plankton communities. Plenum Press, N.Y.

2-Estrada M., and Margalef R., 1988. Supply of nutrients to the

Mediterranean photic zone along a persistent front. In: Minas H.J., and

Nival P. (eds.), Océanographie pélagique méditerranéenne. Oceanol. Acta.

3-Alcaraz M., Saiz E., Calbet A., Trepat I. and Broglio E., 2003.

Estimating zooplankton biomass through image analysis. Mar. Biol., 143:

307-315.

4-Calbet A., Alcaraz M., Saiz E. and Estrada M., 1996. Planktonic

herbivorous food webs in the Catalan Sea (NW Mediterranean): temporal

variability and comparison of indices of phyto-zooplankton coupling

based in state variables and rate processes. J. Plankton Res., 18: 2329-

2347.

Table I. Average values

and variability (C.V., %,

in parenthesis) at the

Coastal (C), Frontal (F)

and Offshore (O) stations

for Zooplankton biomass

(µgC/l), Individual size

(µgC/ind) and Chloro-

phyll a (µg/l), at time-

and space scales of 

102 h and 102 m).

Table II. Variability (C.V., %) of Zooplankton biomass (µgC/l), Individual

size (µgC/ind) and Chlorophyll a (µg/l) at different time- and space scales.

In parenthesis (day – night) values.