Biogeosciences Plankton in the open Mediterranean Sea: a review

I. Siokou-Frangou et al.: Mediterranean plankton

1573

the DYFAMED site, other long term offshore stations should

be established in key geographical locations to investigate

seasonal patterns, fluxes of the major components, and re-

sponses of the planktonic biota to anthropogenic and climatic

changes.

Not all the components of the pelagic system have been

addressed with comparable efforts, also because of the lack

of appropriate sampling and identification tools. The diver-

sity and distribution patterns of autotrophic and heterotrophic

prokaryotes, viruses, and eukaryotes that are the major com-

ponent of the MS epipelagos are still largely understudied.

The few molecular studies conducted since the late 90 s have

shown their great potential in advancing our knowledge on

the microbial component of the sea. Different communities

likely characterize the spatial and temporal texture of this

diversified basin, playing distinct roles in terms of energy

transfer and food web structure. The proper identification of

their components is a prerequisite for our understanding of

the functioning of the Mediterranean pelagic realm.

The intriguing picture of heterogeneity emerging from this

review points at a difference between the pelagic Mediter-

ranean and other oceanic sites, which might be explained

considering the small scale and the enclosed nature of this

basin.

This “miniature ocean” surrounded by populated

coasts, hosting a surprising and still largely underestimated

variety of planktonic organisms linked together by dynamic

and plastic trophic pathways, is an intriguing system. The

relatively close proximity with land intensifies the effect of

climatic changes and anthropic-driven impacts such as in-

creased nutrient fluxes and/or overfishing. These might af-

fect the biological structure of the basin more rapidly com-

pared to the large oceans, thus strongly supporting the role of

Mediterranean as a sensitive sentinel for future changes. The

question is: which signals the sentinel will send? From our

survey, we speculate that, in such a flexible biome, the first

signals might regard the spatial re-organization of communi-

ties. Indeed, as a consequence of scales much smaller than

in comparable oceanic regions, the MS is highly flexible and

can shift from one regime to another, since all the players are

already present. The MS offers then an attractive marine en-

vironment to study general ubiquitous processes across mul-

tiscale and multidirectional physical, biological and trophic

gradients. In some areas, many pieces of this multidimen-

sional puzzle are already in place, meaning that new research

efforts can grow on some already existing ground and that the

relevance of new results can be amplified in the frame of old

data.

In general, basic exploratory research is still needed, while

gaps in knowledge should be filled taking advantage of mod-

ern technologies and new approaches. Among these, a great

opportunity is represented by a clever merge of modern

oceanographic tools such as Autonomous Systems and the

sophisticated methods of the “omics”, whose results may

feed tentative integrated conceptual models of the system dy-

namics. Such models could be used to approach a broad

range of marine environmental issues such as fisheries, cli-

mate change impact, harmful blooms, emerging diseases and

pollution. All of these could more easily be tested due to

the scale and accessibility of the MS, and inferences later

extended to other less tractable marine systems.

Acknowledgements. The authors wish to thank Fereidoun Ras-

soulzadegan for his help in the data compilation and his contribu-

tions during the first stages of this work, as well as Miquel Alcaraz,

Marta Estrada, Mike Krom and two anonymous referees for their

careful and constructive comments. This review has also benefited

from discussions with Alessandro Crise, Fabrizio D’Ortenzio,

Maria Luz Fernand´ez de Puelles, among other colleagues.

We

finally thank Roland Louis Daguerre for his revision of the English

usage.

This paper was supported by a grant provided by the

European Network of Excellence EUR-OCEANS contract number

511106-2. We thank the authors who directly provided their data.

Additional funds were provided to D. Vaqu´e by the MICROVIS

project (CTM 2007-62140) (Spanish Ministry of Science) and

to M. Ribera d’Alcal´a by the EU IP SESAME (contract number

036949).

Edited by: E. Mara˜n´on

References

Acinas, S., Anton, J., and Rodriguez-Valera, F.: Diversity of Free-

Living and Attached Bacteria in offshore Western Mediterranean

waters as depicted by analysis of genes encoding 16S rRNA,

FEMS Microbiol. Ecol., 65, 514–522, 1999.

Acinas, S., Rodr´ıguez-Valera, F., and Pedr´os-Ali´o, C.: Spatial and

temporal variation in marine bacterioplankton diversity as shown

by RFLP fingerprinting of PCR amplified 16S rDNA, Appl. En-

viron. Ecol., 24, 27–40, 1997.

Agostini, V. and Bakun, A.: Ocean triads in the Mediterranean Sea:

physical mechanisms potentially structuring reproductive habitat

suitability (with example application to European anchovy, En-

graulis encrasicolus), Fish. Oceanogr., 11, 129–142, 2002.

Alcaraz, M.: Summer zooplankton metabolism and its relations

to primary production in the Western Mediterranean, edited

by:

Minas, J. H. and Nival, P., Oc´eanographie p´elagique

m´editerran´eenne, Oceanol. Acta SP 9, 185–191, 1988.

Alcaraz, M.: Vertical distribution of zooplankton biomass during

summer stratification in the Western Mediterranean, Proceedings

of the 19th European Marine Biology Symposium, Plymouth,

Devon, UK, 16–21 September 1984, 135–143, 1985.

Alcaraz, M., Calbet, A., Estrada, M., Marras´e, C., Saiz, E., and

Trepat, I.: Physical control of zooplankton communities in the

Catalan Sea, Prog. Oceanogr., 74, 294–312, 2007.

Alcaraz, M., Saiz, E., and Estrada, M.: Excretion of ammonia by

zooplankton and its potential contribution to nitrogen require-

ments for primary production in the Catalan Sea (NW Mediter-

ranean), Mar. Biol., 119, 69–76, 1994.

Alldredge, A.L.: Discarded appendicularian houses as sources of

food, surface habitats and particulate organic matter in plank-

tonic environments, Limnol. Oceanogr., 21, 14–23, 1976.

www.biogeosciences.net/7/1543/2010/

Biogeosciences, 7, 1543–1586, 2010

---