Formation of seep carbonates along the makran convergent margin, northern Arabian sea and a molecular and isotopic approach to constrain the carbon isotopic composition of parent methane

Authigenic carbonate deposits have been sampled with the remotely operated vehicle ‘MARUM-QUEST 4000 m’ from five methane seeps between 731 and 1823 m water depth along the convergent Makran continental margin, offshore Pakistan (northern Arabian Sea). Two seeps on the upper slope are located within the oxygen minimum zone (OMZ; ca. 100 to 1100 m water depth), the other sites are situated in oxygenated water below the OMZ (below 1100 m water depth). The carbonate deposits vary with regard to their spatial extent, sedimentary fabrics, and associated seep fauna: Within the OMZ, carbonates are spatially restricted and associated with microbial mats, whereas in the oxygenated zone below the OMZ extensive carbonate crusts are exposed on the seafloor with abundant metazoans (bathymodiolin mussels, tube worms, galatheid crabs). Aragonite and Mg-calcite are the dominant carbonate minerals, forming common early diagenetic microcrystalline cement and clotted to radial-fibrous cement. The δ18Ocarbonate values range from 1.3 to 4.2‰ V-PDB, indicating carbonate precipitation at ambient bottom-water temperature in shallow sediment depth. Extremely low δ13Ccarbonate values (as low − 54.6‰ V-PDB) point to anaerobic oxidation of methane (AOM) as trigger for carbonate precipitation, with biogenic methane as dominant carbon source. Prevalence of biogenic methane in the seepage gas is corroborated by δ13Cmethane values ranging from − 70.3 to − 66.7‰ V-PDB, and also by back-calculations considering δ13Cmethane values of carbonate and incorporated lipid biomarkers. These calculations (Δδ13Cmethane–carbonate, Δδ13CANME–methane, Δδ13CMOX–methane) prove to be useful to assess the carbon stable isotope composition of seeping methane if this has not been determined in the first place; such an approach represents a useful tool to reconstruct fluid composition of ancient seeps. AOM is also revealed by lipid biomarkers of anaerobic methane oxidizing archaea such as crocetane, pentamethylicosane (PMI), and sn2-hydroxyarchaeol strongly depleted in 13C (δ13C values as low as − 127‰ V-PDB). Biomarkers of sulphate-reducing bacteria are also abundant, showing slightly less negative δ13C values, but still significantly 13C-depleted (average values as low as − 101‰). Other bacterial biomarkers, such as bacteriohopanepolyols (BHPs), hopanols, and hopanoic acids are detected in most carbonates, but are particularly common in seep carbonates from the non-OMZ sites. The BHP patterns of these carbonates and their low δ13C values resemble patterns of aerobic methanotrophic bacteria. In the shallower OMZ sites, BHPs revealed much lower contents and varying compositions, most likely reflecting other sources than aerobic methanotrophic bacteria. 230Th/U carbonate ages indicate that AOM-induced carbonate precipitation at the deeper non-OMZ seeps occurred mainly during the late Pleistocene-Holocene transition, i.e. between 19 and 15 ka before present, when the global sea level was lower than today.

ECOSCOPA. Evaluer la qualité des écosystèmes conchylicoles en lien avec les pressions climatiques et anthropiques. Rapport annuel campagne 2015

Le réseau ECOSCOPA, co-financé par la DPMA, a pour objectif de développer un outil permettant de mesurer, à plusieurs échelles, des paramètres environnementaux et biologiques en lien avec la croissance et la survie d’huîtres creuses en élevage. Sur l’année 2015 et afin de préparer de façon concertée ce projet, il a été proposé dans un premier temps de renforcer la synergie existante entre les réseaux RESCO et VELYGER afin de disposer d’un suivi proactif du cycle complet de production de l’huître (incluant le captage, la croissance, la reproduction, les éventuelles mortalités) à partir d’animaux communs sur différents sites ateliers, en lien avec l’acquisition de descripteurs environnementaux et physiologiques susceptibles d’influencer chacune de ces traits de vie. En complément du fonctionnement des réseaux VELYGER et RESCO II, le projet ECOSCOPA a donc pris en charge le dispositif de déploiement et de suivi bimensuel d’huîtres sentinelles sur 6 sites (Arcachon, Marennes Oléron, Baie de Bourgneuf, Rade de Brest, Etang de Thau, Rivière de Pénerf). Plus précisément, ECOSCOPA a suivi les paramètres biologiques de survie et de croissance, sur ces six sites ateliers. Les huîtres sentinelles(identiques à celles utilisées par le réseau RESCO II) correspondant à 3 classes d’âge d’huîtres creuses (« 6 mois », « 18 mois » et « 30 mois ») ont été déployées et suivies de manière synchrone sur l’ensemble des sites, selon le même calendrier que celui établie pour RESCO II. Les descripteurs environnementaux ont été obtenus grâce à des enregistrements en haute fréquence de la température, de la pression et de la salinité, réalisés sur l'ensemble des 6 sites au moyen de sondes SMATCH permettant la transmission en temps réel de ces paramètres sur un serveur dédié. La totalité des sites ateliers équipés avec ce type de sondes, en complément des sondes de type STPS prévues par le réseau RESCO II, apermis d'assurer une prise de données sans discontinuité pendant les opérations d'entretien.Les données sur les populations phytoplanctoniques ont été acquises grâce aux points de suivi du réseau REPHY là où ces points existent. Des prélèvements additionnels ont été réalisés dans le cas contraire via des partenaires extérieurs. Enfin, des descripteurs physiologiques ont été acquis dans cette étude afin de qualifier le statut physiologique de l’huître en lien avec les variations de l’environnement. Plus précisément, une étude spécifique permettant d’approfondir les résultats acquis dans le cadre de l’expérimentation PHYSITU en 2014, a été réalisée. En effet, dans cette étude, des mesures d’expression de gènes impliqués dans la réponse des naissains aux mortalités ont été réalisées afin de qualifier l’évolution du statut physiologique de l’huître avant, pendant, et après les mortalités. Cette action a permis, entre autre, d’identifier 4 gènes d’intérêt, dont l’expression varie significativement selon les périodes avant et après mortalité. L’action ECOSCOPA a donc pris en charge la poursuite de cette étude afin de tester l’intérêt de ces marqueurs en tant qu’indicateur précoce de la réponse de l’huître face aux agents pathogènes, et de valider si ces marqueurs pourraient être utilisés à plus large échelle pour la surveillance de la qualité des écosystèmes côtiers.