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Influence of aphotic haloclines and euxinia on organic biomarkers and microbial communities in a thalassohaline and alkaline volcanic crater lake

Authors :
Mylène Hugoni
Cécile Bernard
Ingrid Antheaume
Gérard Sarazin
Hélène Agogué
Christophe Leboulanger
Vincent Grossi
Didier Jézéquel
David Sala
Magali Ader
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE)
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
LIttoral ENvironnement et Sociétés (LIENSs)
La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP (UMR_7154))
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Limniques (CARRTEL)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Molécules de Communication et Adaptation des Micro-organismes (MCAM)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut Universitaire de France (IUF)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Microbiologie, adaptation et pathogénie (MAP)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement [Lyon] (LGL-TPE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)
LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMRi 7266 (LIENSs)
Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Source :
Geobiology, Geobiology, 2022, 20 (2), pp.292-309. ⟨10.1111/gbi.12477⟩, Geobiology (1472-4677) (Wiley), 2022-03, Vol. 20, N. 2, P. 292-309, Geobiology, Wiley, In press, ⟨10.1111/gbi.12477⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; Studies on microbial communities, and their associated organic biomarkers, that are found thriving in the aphotic euxinic waters in modern stratified ecosystems are scarce compared to those undertaken in euxinic photic zones. The Dziani Dzaha (Mayotte,Indian Ocean) is a tropical, saline, alkaline crater lake that has recently been presentedas a modern analog of Proterozoic Oceans due to its thalassohaline classification (having water of marine origin) and specific biogeochemical characteristics. Continuous intense photosynthetic production and microbial mineralization keep most of the water column permanently aphotic and anoxic preventing the development of a euxinic (sulfidic and anoxic) photic zone despite a high sulfide/sulfate ratio and the presence of permanent or seasonal haloclines. In this study, the molecular composition of the organic matter in Lake Dziani Dzaha was investigated and compared to the microbial diversity evaluated through 16S rRNA gene amplicon sequencing, over two contrasting seasons (rainy vs. dry) that influence water column stratification. Depth profiles of organic biomarker concentrations (chlorophyll-a and lipid biomarkers) and bacterial and archaeal OTU abundances appeared to be strongly dependent on the presence of aphotic haloclines and euxinia. OTU abundances revealed theimportance of specific haloalkaliphilic bacterial and archaeal assemblages in phytoplanktonic biomass recycling and the biogeochemical functioning of the lake, suggesting new haloalkaline non-phototrophic anaerobic microbial precursors for some of the lipid biomarkers. Uncultured Firmicutes from the family Syntrophomonadaceae (Clostridiales), and Bacteroidetes from the ML635J-40 aquatic group, emerged as abundant chemotrophic bacterial members in the anoxic or euxinic waters and were probably responsible for the production of short-chain n-alkenes, wax esters, diplopterol, and tetrahymanol. Halocline-dependent euxinia also had a strong impact on the archaeal community which was dominated by Woesearchaeota in the sulfide-free waters. In the euxinic waters, methanogenic Euryarchaeota from the Methanomicrobia, Thermoplasmata, and WSA2 classes dominated and were likely at the origin of common hydrocarbon biomarkers of methanogens (phytane, pentamethyl-eicosenes, and partially hydrogenated squalene).

Details

Language :
English
ISSN :
14724677 and 14724669
Database :
OpenAIRE
Journal :
Geobiology, Geobiology, 2022, 20 (2), pp.292-309. ⟨10.1111/gbi.12477⟩, Geobiology (1472-4677) (Wiley), 2022-03, Vol. 20, N. 2, P. 292-309, Geobiology, Wiley, In press, ⟨10.1111/gbi.12477⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9b1f0118064c6f00b69b956f5c1adaf7
Full Text :
https://doi.org/10.1111/gbi.12477⟩