PHYSICAL-BIOLOGICAL INTERACTIONS IN SURFACE WATERS OF THE 

NORTHERN CATALAN SHELF-SLOPE (NW MEDITERRANEAN) AT THE END OF SPRING

Elisa Berdalet*, Cristina Roldán, Mikel Latasa, Cèlia Marrasé, Montse Vidal, 

Marta Estrada, Andrea Malits, Jordi Salat, Mikhail Emelianov, Ana Sabatés

Institut de Ciències del Mar (Centre Mediterrani d’Investigacions Marines i Ambientals, CSIC), Barcelona, Catalunya, 

Spain - * berdalet@icm.csic.es

Abstract

We studied physico-chemical (temperature, salinity, inorganic nutrients) and biological (phytoplakton pigment composition, bacterial

numbers, protein, DNA, RNA, and POM) characteristics of a hydrographically diverse area of the northern Catalan sea during the

stratification period (June 2000). The sampled stations were affected by a) continental shelf (coastal waters), and b) low salinity surface

waters from the Gulf of Lions in?uenced by the Rhone runnoff (called Plume), carried by the shelf-slope Catalan current. We compared

these areas with oceanic waters. The relative fertilising effect of the Plume for the plankton communities is discussed.

Keywords: nutrients, pigments, plankton, Rhone plume

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

313

The objective of the cruise was to study the fertilising effect of

Rhone in?uenced waters on plankton communities structure and

function at the end of the spring. Such water masses may constitute a

nutrient input to otherwise nutrient depleted layers when the seasonal

thermocline is well stablished (1). 

Three drifters launched at the northern part of the Gulf of Lions

were used to identify the presence of low salinity surface waters

(above 10 m depth) from the Gulf of Lions in?uenced by the Rhone

runnoff, carried by the shelf-slope Catalan current (2). Samples for

biological, physical and chemical parameters were taken from 0-100

m depth. The study presented here concerns only the samples

collected at 5 m, where the Rhone Plume waters were clearly

identified.

As expected, higher nitrate and phosphate concentrations along

with higher chlorophyll concentrations were found at the coastal and

Plume waters (Fig. 1). Surprisingly, low silicate concentrations were

measured at the Plume and coastal waters, likely related to a high

development of diatoms (fucoxanthin estimated by HPLC, 3). In

oceanic waters, relatively low diatom and high dino?agellate (i.e.,

oxyperidinin) biomasses were observed. Cyanobacteria (i.e.,

zeaxanthin) and diatom abundance showed similar patterns with

highest abundances in the Plume, especially in the northermost sites

and decreasing towards the south. Haptophytes (i.e.

19’hexanoiloxyfucoxanthin) were more abundant in both coastal and

Rhone Plume waters than in oceanic ones. The highest bacterial

numbers (epi?uorescence microscopy counts) were found in the

relatively nutrient rich coastal waters, specially southwards (in front

of Barcelona). Taken together, the relative distribution of different

phytoplankton groups, bacterial numbers and inorganic nutrients

indicate ecological preferences and competition processes resulting in

characteristic zonal patterns and a temporal sucession within the

Plume.

Fig. 1. Distribution of chlorophyll concentrations (i.e. monovinyl-chloro-

phyll a plus chlorophyllide a, estimated by HPLC) at 5 m depth. The

Plume is indicated by the white line.

The concentrations of POC, PON, protein and DNA (biomass

indicators, 4, 5, 6) and RNA (activity indicator) in the seston were

estimated. Protein concentration distribution matched the autotrophic

biomass, specially that of diatoms, while DNA were more related to

bacterial abundances (Fig. 2). RNA were higher at the coastal and

southwards stations, associated to bacteria.

Fig. 2. Distribution of the DNA concentrations at 5 m depth. The Plume

is indicated by the white line.

The data obtained from this cruise showed that at surface (above

10m) the waters affected by the Rhone Plume had similar or slightly

higher biomass than the coastal waters, and in any case higher than the

closer oceanic stations. It suggests the Rhone Plume contribution to

the enlargement of the coastal zone production in the Catalan sea area.

Further sudies must be conducted in the area to understand the

temporal and spatial variability of the Rhone input in the NW

Mediterranean waters. 

References

1-Estrada M., 1985. Deep phytoplankton and chlorophyll maxima in the

Western Mediterranean. Pp. 247-277. In: Moraitou-Apostolopoulou M.

and Kiortsis. V. (eds), Marine Mediterranean Ecosystems. Plenum Press,

New York and London.

2-Font J., Salat J., Tintoré J., 1988. Permanent features of the circulation

in the Catalan Sea. Oceanol. Acta.SP: 51-57.

3-Zapata M., Rodríguez F., Garrido, J.L., 2000. Separation of

chlorophylls and carotenoids from marine phytoplankton: a new HPLC

method using reversed phase C-8 column and pyridine-containing mobile

phases. Mar. Ecol. Prog. Ser., 195: 29-45.

4-Ehrhardt M., Koeve W., 1999. Determination of particulate organic

carbon and nitrogen. Pp. 437-444. In: Grasshoff, K., Kremling, K.,

Ehshardt, M. (ed.) Methods of Seawater analysis.

5-Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Farr A.L., Randall, R.J., 1951. Protein

measurement with the Folin Phenol reagent. J. Biol. Chem., 193: 265-275.

6-Berdalet E., 2002. Quantization of nucleic acids in marine

microplankton samples. Pp. 269-289. In: Subba Rao D.V. (ed.), Pelagic

Ecology Methodology. A.A.Balkema Publishers, Lisse, Abindong, Exton

(PA), Tokyo.