Enzyme activities of phytoplankton in the South Shetland Islands (Antarctica) in relation to nutrients and primary production Actividad enzimática en ensambles fitoplanctónicos en las Islas Shetland del Sur (Antártica) en relación a los nutrientes y producción primaria

• Main Authors: JOSÉ L IRIARTE, RODRIGO R GONZÁLEZ, RENATO A QUIÑONES, SUNG-HO KANG, JAE H SHIM, CYNTHIA P VALENZUELA
• Format: Article
• Language: English
• Published: BMC 2006-12-01
• Series: Revista Chilena de Historia Natural
• Subjects: nitrato reductasa; fosfatasa alcalina; producción primaria; clorofila; Antártica; nitrate reductase; alkaline phosphatase; primary productivity; chlorophyll; Antarctica
• Online Access: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716-078X2006000400009
• ISSN: 0716-078X; 0717-6317

Given the potential significance of enzyme activities as a link between internal metabolic pathways and environmental nutrients, we investigated the relationships of nitrate reductase (NR) and alkaline phosphatase (AP) with primary production and inorganic nutrients in South Shetland Islands, Antarctica. Enzymatic activities of the phytoplankton (0.7-210 µm), primary productivity, autotrophic biomass and inorganic nutrients were studied in the upper 100 m depth at nine stations during a cruise in the northwestern area of South Shetland Islands (Antarctica), during late austral spring (December 2000). NR activities fluctuated between 0 and 42.8 nmol L-1 h-1 (mean = 10.08 nmol L-1 h-1, SD = 10.42 nmol L-1 h-1), AP activities between 0.81 and 5.67 nmol L-1 h-1 (mean = 2.68 nmol L-1 h-1, SD = 0.95 nmol L-1 h-1). Stations with primary productivity (PP) and chlorophyll a greater than 2 mg C m-3 h-1 and 0.75 mg chlorophyll a L-1, respectively, presented higher enzymatic activities of nitrate reductase, alkaline phosphatase than those stations characterized by primary productivity and chlorophyll a less than 2 mg C m-3 h-1 and 0.17 mg chlorophyll a L-1, respectively. The AP specific activity was negatively correlated with orthophosphate concentrations lower than 2.0 µM, which indicates that the microplankton were under phosphate deficient environment condition. Our results indicated that NR specific activity was positively associated with autotrophic biomass and primary productivity estimates, giving evidence of the use of nitrate by phytoplankton as external nitrogen source in surface waters. In addition, high NR activities were positively correlated with NO3-, suggesting the occurrence of nitrate respiration in the well oxygenated surface waters of Antarctica<br>Dada la potencial importancia de la actividad enzimática de ensambles fitoplanctónicos, como indicador de su metabolismo interno dominante respecto de los nutrientes, este estudio investigó las relaciones entre la nitrato reductasa (NR) y la fosfatasa alcalina (FA) con la producción primaria y nutrientes inorgánicos en las Islas Shetland del Sur, Antártica. Las variables de actividad enzimática del fitoplancton (0,7-210 µm), producción primaria, biomasa autotrófica y nutrientes inorgánicos fueron analizadas en nueve estaciones en los primeros 100 m de profundidad durante un crucero oceanográfico en el área noroeste de las Islas Shetland del Sur (Antártica), durante la primavera austral (diciembre 2000). Las actividades enzimáticas de NR fluctuaron entre 0 y 42,8 nmol L-1 h-1 (promedio = 10,08 nmol L-1 h-1, DE = 10,42 nmol L-1 h-1) y de FA entre 0,81 y 5,67 nmol L-1 h-1 (promedio = 2,68 nmol L-1 h-1, DE = 0,95 nmol L-1 h-1). Aquellas estaciones con estimaciones de productividad primaria (PP) y clorofila a mayores que mg C m-3 h-1 y 0,75 mg clorofila a L-1, respectivamente, presentaron mayores actividades enzimáticas de nitrato reductasa y fosfatasa alcalina que aquellas estaciones caracterizadas por estimaciones de producción primaria y clorofila a menores que 2 mg C m-3 h-1 y 0,17 mg clorofila a L-1, respectivamente. La actividad específica de FA fue negativamente correlacionada con ortofosfato a concentraciones menores que 2,0 µM, lo que sugiere que el fitoplancton se encontraba en condiciones ambientales de deficiencia de fosfato. Nuestros resultados indican que la actividad específica de NR estuvo positivamente asociada a la biomasa autotrófica y producción primaria en la zona fótica, lo que evidencia el uso de nitrato como nutriente nitrogenado por el fitoplancton en aguas superficiales. Además, altas actividades de NR fueron positivamente correlacionadas con NO3-, lo que sugiere la ocurrencia del proceso de respiración de nitrato en aguas superficiales bien oxigenadas de la Antártica