Name: Comprendre Dissous Matière organique biogéochimie Grâce In Situ Manipulations éléments nutritifs dans les cours deau Écosystèmes (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 38 s
Description: Découvrez la méthode de pulse de nutriments pour manipuler la matière organique dissoute dans les écosystèmes de cours d'eau. Cette technique permet d'étudier les réponses biogéochimiques et les cycles du carbone et de l'azote.

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Les auteurs remercient le Water Quality Analysis Laboratory de l’Université du New Hampshire pour son aide dans l’analyse des échantillons. Les auteurs remercient également deux relecteurs anonymes dont les commentaires ont contribué à améliorer le manuscrit. Ce travail est financé par la National Science Foundation (DEB-1556603). Un financement partiel a également été fourni par le projet EPSCoR Ecosystems and Society (NSF EPS-1101245), la station d’expérimentation agricole du New Hampshire (contribution scientifique #2662), le projet de l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture (McIntire-Stennis) de l’USDA (1006760), l’école supérieure de l’Université du New Hampshire et le Centre de recherche sur les ressources en eau du New Hampshire.

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<li>Lutz, B. D., Bernhardt, E. S., Roberts, B. J., Mulholland, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Examining+the+coupling+of+carbon+and+nitrogen+cycles+in+Appalachian+streams%3A+the+role+of+dissolved+organic+nitrogen%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">Examining the coupling of carbon and nitrogen cycles in Appalachian streams: the role of dissolved organic nitrogen.</a> Ecology. 92 (3), 720-732 (2011).</li>
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<li>Solinger, S., Kalbitz, K., Matzner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controls+on+the+dynamics+of+dissolved+organic+carbon+and+nitrogen+in+a+Central+European+deciduous+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Controls on the dynamics of dissolved organic carbon and nitrogen in a Central European deciduous forest.</a> Biogeochemistry. 55 (3), 327-349 (2001).</li>
<li>Kaushal, S. S., Lewis, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+in+chemical+fractionation+of+organic+nitrogen+in+Rocky+Mountain+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Patterns in chemical fractionation of organic nitrogen in Rocky Mountain streams.</a> Ecosystems. 6 (5), 483-492 (2003).</li>
<li>Kaushal, S. S., Lewis, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+and+transport+of+organic+nitrogen+in+minimally+disturbed+montane+streams+of+Colorado%2C+USA%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Fate and transport of organic nitrogen in minimally disturbed montane streams of Colorado, USA.</a> Biogeochemistry. 74 (3), 303-321 (2005).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

L&#39;objectif de la méthode d&#39;impulsion des éléments nutritifs, tel que présenté ici, est de caractériser et quantifier la réponse de la piscine très diversifiée de la température ambiante DOM de l&#39;eau des cours d&#39;eau à travers une gamme dynamique d&#39;un nutriment inorganique ajouté. Si le soluté ajouté augmente suffisamment la concentration du soluté réactif, un grand espace déductive peut être créé pour comprendre comment le cycle biogéochimique des DOM est liée à des concentrations en éléments nutritif...

La matière organique dissoute (DOM) fournit une source d&#39;énergie et de nutriments importants écosystèmes d&#39;eau douce et est définie comme la matière organique qui passe à travers un filtre de 0,7 um. Dans les écosystèmes aquatiques, DOM peut également influer sur l&#39;atténuation de la lumière et de complexation de métal. DOM est un mélange très diverse et hétérogène de composés organiques avec divers groupes fonctionnels, ainsi que des éléments nutritifs essentiels tels que l&#39;azote (N) et du phosphore (P). Bien que le terme &quot;DOM&quot; décrit toute la piscine, y compris son C, N et P composantes, sa concentration est mesurée en carbone organique dissous (COD). Cependant, la complexité moléculaire inhérente à la piscine DOM crée des défis à son étude. Par exemple, il n&#39;y a aucun moyen direct de mesurer la fraction de la piscine DOM totale composée de nutriments organiques tels que l&#39;azote organique dissous (DON) et phosphore organique dissous (DOP). Au lieu de cela, la concentration des nutriments organiques doit être déterminée par la différence ( <em&gt; par exemple [DON] = [azote total dissous] - [azote inorganique dissous]). Ajout d&#39;un amendement DOM réaliste à un flux est difficile en raison de la diversité de la piscine DOM ambiante. Des études antérieures ont ajouté des sources de carbone simples (par exemple le glucose, l&#39; urée 1) ou une source particulière telle que la litière de feuilles lixiviat 2 à manipuler des concentrations dans le domaine. Toutefois, ces sources ne sont pas particulièrement représentatif de la piscine DOM ambiante. Essayer d&#39;affiner ou de concentré DOM ambiante pour l&#39; expérimentation ultérieure est également forgé avec des difficultés , y compris la perte de certaines fractions (par exemple des composants hautement labiles) au cours du traitement. En conséquence, il est difficile de comprendre les contrôles sur la piscine DOM ambiante que nous ne possédons actuellement pas de méthode pour manipuler directement la piscine DOM ambiante. Cependant, étant donné que la biogéochimie des DOM est liée aux nutriments couramment dans l&#39;environnement (par exemple nittaux [NO 3 -] 3), nous pouvons ajouter d&#39; autres solutés à flux écosystèmes et de mesurer la réponse de la piscine DOM à ces manipulations. En examinant la façon dont la piscine DOM répond à une large gamme de concentrations en nutriments expérimentalement imposées, nous espérons acquérir une meilleure visibilité sur la façon dont DOM répond aux fluctuations des conditions environnementales. Une méthode couramment utilisée dans le courant biogéochimie est la méthode d&#39;ajout d&#39;éléments nutritifs. Expériences d&#39;addition d&#39; éléments nutritifs ont traditionnellement été utilisés pour comprendre la cinétique absorption ou le sort de la 4,5,6,7 soluté ajouté. Ajouts d&#39;éléments nutritifs peuvent être à court terme sur l&#39;heure 6 à l&#39; échelle de jour 4 ou manipulations à long terme au cours de plusieurs années 8. Ajouts d&#39;éléments nutritifs peuvent également inclure des éléments nutritifs isotopiquement marqué (par exemple 15 N-NO 3 -) pour tracer des éléments nutritifs ajoutés par des réactions biogéochimiques. Cependant, les études sur la base isotopes sont souvent EXPEnsive et nécessitent des analyses difficiles (par exemple les digestions) des compartiments multiples benthiques où les nutriments marqués par des isotopes peuvent être conservés. L&#39; expérimentation récente a révélé l&#39;utilité des impulsions de nutriments à court terme afin d&#39; élucider les contrôles sur les solutés non-ajoutée et ambiantes telles que DOM 9,10, révélant une nouvelle façon par laquelle d&#39;examiner en temps réel dans les réactions biogéochimiques in situ. Nous décrivons ici et de démontrer les principales étapes méthodologiques à mener des impulsions de nutriments à court terme dans le but de comprendre la biogéochimie couplée de C et N et en particulier les contrôles sur la piscine DOM très diversifié. Cette méthode consiste à ajouter facilement reproductible d&#39; une impulsion de nutriments dans un flux portée expérimentale et mesurer les variations de la concentration à la fois du soluté et de la variable manipulée de réponse d&#39;intérêt (par exemple , DOC, le DON, DOP). En manipulant directement les concentrations de nutriments in situ , nous sommes en mesure de modifier indirectement les DOMpiscine et examiner comment DOM changements de concentration à travers une gamme dynamique de concentrations en éléments nutritifs 10.

<table><tbody><tr><td>Nitrate de sodium</td><td>N’importe quel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>chlorure de sodium</td><td>N’importe quel</td><td></td><td>sel de table acheté en magasin peut également être utilisé, cependant, il contient des traces d’impuretés</td></tr><tr><td>Filtres en fibre de verre Whatman GFF</td><td>N’importe</td><td>quelle</td><td></td></tr><tr><td>seringue filtrante BD</td><td>N’importe quel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>porte-filtre EMD Millipore Swinnex</td><td>N’importe quel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Robinet d’arrêt de seringue</td><td>N’importe Quel</td><td>N’importe quelle</td><td></td></tr><tr><td>sonde multi-paramètres</td><td>YSI Yellow Springs International</td><td>556-01</td><td></td></tr><tr><td>Goulotte large PEHD 125 ml</td><td>N’importe</td><td>Quel N’importe quel</td><td></td></tr><tr><td>Flacon PEHD de 60 ml</td><td>N’importe Quel</td><td>Seau</td><td></td></tr> de <tr><td>20 L</td><td>N’importe</td><td>Quel N’importe</td> Ruban <td></td></tr><tr><td>à mesurer de terrain</td><td>N’importe</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ruban d’étiquetage de laboratoire</td><td>N’importe</td><td>quel</td><td></td></tr><tr><td>bâtonnet à mélanger</td><td>N’importe</td><td>quel</td><td></td></tr><tr><td>Glacière</td><td>N’importe quel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>stylo Sharpie</td>, <td>n’importe quel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cahier de terrain</td>, <td>n’importe</td><td>quelle</td><td></td></tr><tr><td>pince à épiler</td>, <td>n’importe</td><td>quel</td><td></td></tr><tr><td>sac à fermeture éclair,</td><td>n’importe quel</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

comprendre dissous matière organique biogéochimie grâce<em&gt; in situ</em&gt; manipulations éléments nutritifs dans les cours d&#39;eau Écosystèmes

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

La matière organique dissoute (MOD) est un mélange très diversifié de molécules fournissant l’une des plus grandes sources d’énergie et de nutriments pour les écosystèmes fluviaux. Pourtant, l’étude in situ de la MOD est difficile car la complexité moléculaire du pool de MOD ne peut pas être facilement reproduite à des fins expérimentales. Cependant, il a été démontré que les ajouts de nutriments aux cours d’eau modifient à plusieurs reprises le bassin de MOD in situ et ambiant. Nous démontrons ici une méthode basée sur le terrain facilement reproductible pour manipuler le pool ambiant de MOD à l’échelle de l’écosystème. Au cours des expériences d’impulsion de nutriments, les changements dans la concentration de carbone organique dissous et d’azote organique dissous peuvent être examinés sur une large gamme de concentrations de nutriments. Cette méthode permet aux chercheurs d’examiner les contrôles sur le pool de DOM et de faire des inférences concernant le rôle et la fonction que certaines fractions du pool de DOM jouent au sein des écosystèmes. Nous préconisons l’utilisation de cette méthode comme technique pour aider à développer une compréhension plus profonde de la biogéochimie du DOM et de la façon dont elle interagit avec les nutriments. Avec le développement ultérieur, cette méthode pourrait aider à élucider la dynamique de la MOD dans d’autres écosystèmes.

<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/54704/54704fig3.jpg" /> Figure 3: Exemple. Les résultats de Nitrate (NO 3 -) Additions avec Dissous azote organique (DON) comme variable de réponse Des analyses sont des régressions linéaires. Les astérisques représentent une signification statistique à α = 0,05. Noter que la plage dynamique de NO 3 - concentration qui a été obten...

La matière organique dissoute constitue une importante source d&#39;énergie et de nutriments aux flux écosystèmes. Ici , nous démontrons une méthode sur le terrain pour manipuler la piscine ambiante de la matière organique dissoute in situ par des impulsions de nutriments facilement réplicables.

Comprendre Dissous Matière organique biogéochimie Grâce<em&gt; In Situ</em&gt; Manipulations éléments nutritifs dans les cours d&#39;eau Écosystèmes

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

L'objectif général de cette méthode de pulsation nutritive est de manipuler indirectement le réservoir ambiant de matière organique dissoute afin de comprendre comment ce réservoir réagit aux variations de concentration en nutriments. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la biogéochimie fluviale, telles que les liens entre le recyclage de la matière organique et celui des nutriments. Le principal avantage de cette méthode réside dans le fait qu'elle constitue une manipulation de l'écosystème entier et qu'elle peut être facilement répliquée.Les implications de cette technique s'étendent à l'exportation par le bassin versant du carbone et de l'azote, car l'interaction de ces éléments détermine la manière dont ils sont retenus dans le cours d'eau. Nous avons eu pour la première fois l'idée de cette technique en réalisant que l'approche par apport ponctuel de nutriments créait une gamme dynamique de concentrations en nutriments et que les concentrations en matière organique dissoute étaient sensibles à ces variations. Pour commencer, déployez le conductimètre de terrain en choisissant un emplacement situé approximativement entre 0,5 et 1,0 mètre e

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