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The fate of C4 and C3 macrophyte carbon in central Amazon floodplain waters: Insights from a batch experiment

Authors :
Cédric Hubas
Luciana O. Vidal
P. Albéric
Gwenaël Abril
Marc F. Benedetti
Najet Thiney
Claire Passarelli
Tarik Meziane
Marcela A.P. Pérez
Patricia Moreira-Turcq
Jean-Michel Mortillaro
Luis Felipe Artigas
Direction régionale à Madagascar (Dgdrs-Dre)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA)
Sorbonne Université (SU)-Université des Antilles (UA)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC)
Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universidade Federal Fluminense [Rio de Janeiro] (UFF)
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biogéosystèmes Continentaux - UMR7327
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - UMR 8187 (LOG)
Université de Lille-Université du Littoral Côte d'Opale-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut de recherche pour le développement (IRD [Burkina Faso])
Laboratório de Ecologia Aquática
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
CNPq (National Council for Scientific and Technological Development – Brazil, Universal Program grant number 477655/2010-6)
it was conducted within an international cooperation agreement between the CNPq (Brazil) and the IRD (Institute for Research and Development – France), and under the auspices of the Environmental Research Observatory Hydrology and Geochemistry of the Amazon Basin (HYBAM), supported by the INSU and the IRD
ANR-08-BLAN-0221,CARBAMA,CARBon biogeochemistry and atmospheric exchanges in the AMAzon river system(2008)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (UMR ISEM)
École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)
Université du Littoral Côte d'Opale-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Mécanismes et Transfert en Géologie (LMTG)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Limnologica, Limnologica, Elsevier, 2016, 59, pp.90-98. ⟨10.1016/j.limno.2016.03.008⟩, Limnologica, 2016, 59, pp.90-98. ⟨10.1016/j.limno.2016.03.008⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

The central Amazon floodplains are particularly productive ecosystems, where a large diversity of organic carbon sources are available for aquatic organisms. Despite the fact that C-4 macrophytes generally produce larger biomasses than C-3 macrophytes, food webs in the central Amazon floodplains appear dominantly based on a C-3 carbon source. In order to investigate the respective fate and degradation patterns of C-4 and C-3 aquatic plant-derived material in central Amazon floodplains, we developed a 23-days batch experiment. Fatty acid and carbon concentrations as well as stable isotope compositions were monitored over time in 60 L tanks. These tanks contained Amazon water, with different biomasses of C-3 and C-4 macrophyte, representative of in situ densities occurring in central Amazon floodplains. In the C-4 Paspalum repens treatments, organic (POC, DOC) and inorganic carbon (DIC) got rapidly enriched in C-13, whereas in the C-3 Salvinia auriculata treatments, POC and DOC showed little change in concentration and isotopic composition, and DIC got depleted in C-13. The contribution of P. repens to POC and DOC was estimated to reach up to 94.2 and 70.7%, respectively. In contrast, no differences were reported between the C-3 S. auriculata and control treatments, an observation attributed to the lower C-3 biomass encountered in the field, to a slower degradation rate of C-3 compared to C-4 compounds, and to similar isotopic compositions for river POC and DOC, and C-3 compounds. The C-13 enrichments of POC, DOC, and DIC from P. repens treatments were attributed to an enhanced bacterially-mediated hydrolysis and mineralization of C-4 material. Evolutions of bacterial abundance and branched fatty acid concentrations confirmed the role of heterotrophic microbial communities in the high P. repens decomposition rate. Our experiment highlights the predominant role of C-4 aquatic plants, as a large source of almost entirely biodegradable organic matter available for heterotrophic activity and CO2 outgassing to the atmosphere.

Details

Language :
English
ISSN :
00759511
Database :
OpenAIRE
Journal :
Limnologica, Limnologica, Elsevier, 2016, 59, pp.90-98. ⟨10.1016/j.limno.2016.03.008⟩, Limnologica, 2016, 59, pp.90-98. ⟨10.1016/j.limno.2016.03.008⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....5cd63323389586085364b00b0dfecf03