ENVIRONMENTAL FACTOR TRIGGERING THE LATE-WINTER DIATOM BLOOM 

IN THE NORTH ADRIATIC SEA

Bastianini M.

1 *

, Acri F.

1

, Bernardi Aubry F.

1

, Casotti R.

2

, D’Ortenzio F.

2

, Miralto A.

2

, Socal G.

1

1

Istituto di Scienze Marine, CNR, Venezia, Italy - mauro.bastianini@ismar.cnr.it

2

Stazione Zoologica “A. Dohrn”, Napoli, Italy

Abstract

A late-winter diatom bloom (Skeletonema costatum) typically occurs in the NW Adriatic Sea, triggered by nutrient inputs from the Po

River and by increasing irradiance and temperature. In 2002, the onset of the bloom was delayed with respect to previous years, due to

light limitation caused by cloud coverage in the form of fog. Therefore, phytoplankton could not efficiently use the available (and

abundant) nutrients originating from the river out?ow until the weather conditions and the total amount of irradiance improved to the point

of triggering cell growth. In fact, when at the end of February an increased rainfall boosted Po river discharge, dissolved nutrients became

available in significant amount, but irradiance was still low due to the fog. Only in March, mutated climatic conditions allowed sufficient

light availability, which, coupled with available nutrients, triggered the S. costatumbloom. The temporal dynamics of bloom initiation may

be fundamental in determining species composition, which, in turn, has been shown to have a strong impact on consumers recruitment.

Keywords: diatoms, bloom, Skeletonema costatum, fronts, Adriatic Sea

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

487

The annual cycle of phytoplankton populations in the Northern

Adriatic Sea is mainly driven by thermal and irradiance ?uxes. A key

role is also played by the dilution processes that affect the distribution

of water masses and the selection of phytoplankton populations (1).

The NW Adriatic shows a strong variability in duration and

extension of phytoplankton patchiness, driven by river out?ows and

seasonal dynamics. Phytoplankton blooms can be observed all over

the year in the area in?uenced by river discharge, but diatoms are the

first group to burst in late winter, when the light availability increases,

and dominate the phytoplankton community, both relatively and

absolutely. Usually Skeletonema costatumis the dominant species in

these late-winter blooms, followed by other species (e.g.

Chaetoceros) later on (2).

The new production processes related to these blooms in?uence the

entire basin and have a great impact on the evolution of plankton

community for the whole year (3).

In February-March 2002 six stations, along a coast-to-offshore

transect in correspondence to the Po river delta (Fig. 1), were sampled

on a weekly basis. The phytoplankton and picoplankton community,

was studied using ?ow cytometry, microscopy, and remote sensing

(SeaWifs). Data on hydrology (temperature, salinity, dissolved

oxygen, turbidity, ?uorescence, dissolved nutrients) and meteorology

(air temperature, pressure, wind direction and speed, irradiance) were

also obtained using standard oceanographic methods.

During the first 45 days of 2002 precipitations in the whole

northern Italy were very scant and the Po river discharge, which

usually accounts for 1500 m

3

s

-1

in the same period, was as low as

700m

3

s

-1

(Fig. 2). Dissolved nutrients and phytoplankton abundance

were very low (Fig. 2).

During the second half of February, the rainfall increased

significantly, and correspondingly river discharge increased. Even if

higher concentrations of dissolved nutrients were measured,

phytoplankton abundances were low along the whole transect. Finally,

during the first weeks of March, meteorological conditions were

favorable and the increased solar irradiation, conjugated with the

constant relevant river discharge, triggered the beginning of the

bloom. Therefore, light represented the ultimate triggering factor for

the diatom bloom, and strongly favored S. costatum, a typical 

r-selected species (4). This species reached the maximum abundance

(5.3 x 10

6

cells dm

-3

) on 20

th

of March, in the station (N3), situated

10 miles offshore the Po river (Fig. 1). Here, the growth of S. costatum

was enhanced by the most suited hydrologic conditions (low

turbidity-sufficient nutrient concentration). The bloom was evident in

all the three most offshore stations (N1 to N3 in Fig. 2). The spatial

variability of phytoplankton abundance along the transect could be

explained by the interdependence of microalgal growth from the main

forcing factors: nutrient concentration and light availability. On the

other side N6 is constantly supplied with nutrients that, therefore,

never became a limiting factor, microalgal abundance is always quite

high with a freshwater species composition, although high turbidity

usually limits its growth.

References

1-Harding L.W., Degobbis D., Precali R., 1999. Production and fate of

phytoplankton: annual cycles and interannual variability. Ecosystem at the

land-sea margin: drainage basin to coastal sea. Coastal and Estuarine

Studies, 55: 131-172.

2-Bernardi Aubry F., Berton A., Bastianini M., Socal G., Acri F., 2003.

Phytoplankton succession in a coastal area of the NW Adriatic, over a 10-

year sampling period. Continental Shelf Researchin press.

3-Fonda Umani S., Franco P., Ghirardelli E., Malej A., 1992. Outline of

oceanography and the plankton of the Adriatic Sea. Proceedings of the

25

th

EMBS: 347-365.

4-Gallagher J.C. (1980). Population Genetics of Skeletonema costatum

(Bacillariophyceae) in Narragansett Bay. J. Phycol., 16, 3: 464-474.

Fig. 1. Location of sampling stations.

Fig. 2. Po river discharge, irradiance and S. costatum abundance.