Variation of planktonic community structure along the Orinoco River plume

Abstract

The planktonic biomass size structure of tropical and subtropical oceans exerts significant control on the ocean’s atmospheric carbon sequestering potential. Understanding the spatial distribution of such structure in the Eastern Caribbean waters, under the influence of the Orinoco River Plume (ORP), may provide further insight on the role of the latter in carbon sequestration. Phytoplankton and zooplankton biomass, size structure and taxonomic composition were estimated in surface waters at stations ranging from near-estuarine conditions, from the Gulf of Paria (GOP) in the southeastern Caribbean, to open ocean conditions off the southern coast of Puerto Rico. Plankton near the Gulf of Paria was dominated by microphytoplankton and mesozooplankton indicating the occurrence of an herbivorous-metazoan food chain; conditions favorable for net carbon flux into the ocean. A sharp decrease in planktonic biomass was observed along the ORP. Such reduction in biomass was followed by changes in predominant planktonic cell sizes with nanozooplankton, largely composed by heterotrophic flagellates, and nanophytoplankton becoming dominant at the northernmost stations farthest removed from riverine influence. Moreover these changes in the planktonic community from large to small cells suggest a continuum in the trophic pathways from an herbivorous food web to a multivorous food web to a microbial food web. Our findings document the spatiotemporal evolution of river-influenced tropical planktonic communities and suggest significant spatial variability of potential carbon sequestration along the ORP.

La estructura planctónica de los océanos tropicales y subtropicales, en términos de biomasa y tamaño de células, ejerce un control significativo en su potencial para el secuestro de carbono atmosférico. El estudio de la distribución espacial de esa estructura planctónica en el Caribe oriental, influenciado por la pluma de descarga del Rió Orinoco (PRO), puede proveer un mayor conocimiento sobre su rol en el secuestro de carbono. La biomasa de fitoplancton y de zooplancton al igual que su distribución por tamaño y composición taxonómica fueron estimadas en aguas superficiales. Las estaciones consistieron desde condiciones cercanas a las de un estuario, cerca del Golfo de Paria, hasta condiciones oceánicas al sur de Puerto Rico. El plancton cerca del Golfo de Paria estuvo dominado por micro fitoplancton y mesozooplankton indicando la prevalecía de una cadena alimenticia herbívora; condiciones apropiadas para un flujo neto de carbono hacia el océano. Una marcada disminución en la biomasa planctónica a lo largo de la PRO estuvo acompañada por cambios en tamaño de los componentes prevalecientes hasta las estaciones mas hacia el norte donde el nanozooplankton (mayormente compuesto por flagelados heterotróficos), y el nano fitoplancton fueron dominantes. Estos cambios en tamaño de células en la comunidad planctónica de células grandes a células pequeñas sugieren un continuo cambio en la cadena trófica de una cadena herbívora a una multi-herbívora a una microbiana. Estas observaciones documentan la respuesta de comunidades planctónicas tropicales a la influencia masiva de ríos y sugieren una marcada heterogeneidad en la capacidad de secuestro de carbono en la PRO.