Response of the Pacific oyster Crassostrea gigas, Thunberg 1793, to pesticide exposure under experimental conditions.

Pesticide run-off into the ocean represents a potential threat to marine organisms, especially bivalves living in coastal environments. However, little is known about the effects of environmentally relevant concentrations of pesticides at the individual level. In this study, the suppression subtractive hybridisation technique was used to discover the main physiological function affected by a cocktail of three pesticides (lindane, metolachlor and carbofuran) in the Pacific oyster Crassostrea gigas. Two oyster populations exposed to different pollution levels in the wild were investigated. The pesticide concentrations used to induce stress were close to those found in the wild. In a time course experiment, the expression of three genes implicated in iron metabolism and oxidative stress as well as that of two ubiquitous stress proteins was examined. No clear regulation of gene or protein expression was found, potentially due to a low-dose effect. However, we detected a strong site- and organ-specific response to the pesticides. This study thus (1) provides insight into bivalve responses to pesticide pollution at the level of the transcriptome, which is the first level of response for organisms facing pollution, and (2) raises interesting questions concerning the importance of the sites and organs studied in the toxicogenomic field.

Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

New palaeontological investigations in the Jurassic of western Thailand

The paleontological investigations of the Jurassic of Western Thailand, districts of Mae Sot (Tak-Mae Sot highway, Padaeng Tak and Ban Mae Kut Luang Zinc mines) and Umphang (Klo Tho), provide age constraints for the Late Indosinian orogeny, the Paleotethys closure and the timing of the marine Jurassic inundation of Sundaland. The basal conglomerate of the Jurassic is derived from the pelagic Triassic Mae Sariang substratum. Stratigraphy, microfacies and paleontology of the Jurassic marine strata focus especially on ammonites, bivalves, large benthic foraminifera and algae. Among ammonites, the Tethyan Catulloceras perisphinctoides Gemmellaro marks the Upper Toarcian (Aalensis Zone) along the Tak-Mae Sot highway and Riccardiceras longalvum (Vacek). Malladaites pertinax (Vacek), Abbasites sp. and Vacekia sp. indicate Middle Aalenian to lowermost Bajocian in the Padaeng Mine (SE of Mae Sot) and Klo-Tho (Umphang). Vacekia sp., Spinammatoceras schindewolfi Linares and Sandoval and Malladaites vaceki Linares and Sandoval indicate Middle Aalenian to lowermost Upper Aalenian at Ban Mae Kut Luang (NE of Mae Sot). Among foraminifers, the large benthic foraminifer Timidonella sarda Bassoullet, Chabrier and Fourcade in the Western Tethys is indicative for Aalenian-Bajocian times, as characterized in the section at the Tak-Padaeng Zinc mine and the Klo-Tho Formation near Umphang. The endemic foraminifer Gutnicella kaempferi characterizes the Pu Khloe Khi Formation near Umphang. Among bivalves, shallow marine, dominantly endemic fauna includes Parvamussium donaiense (Mansuy) and Bositra ornate (Quenstedt), from the Toarcian to the Early Bajocian. A consideration of the faunal affinity shows that the fauna is partly endemic with Northern Tethyan (Eurasian) affinity. Crown Copyright (C) 2010 Published by Elsevier B.V. on behalf of International Association for Gondwana Research. All rights reserved.

A Miocene mud volcano and its plumbing system: A chaotic complex revisited (Monferrato, NW Italy)

Chaotic deposits are frequently reported in the geological literature and are commonly interpreted as olistostromes or tectonic melanges. A chaotic complex in the Cenozoic succession of Monferrato (NW Italy) consists of interbedded mud breccia and burrowed silty clays that are pierced by sheared mud breccias and embed carbonate-cemented blocks. These may be represented by microcrystalline limestones or strongly cemented matrix-supported breccias locally containing remains of chemosymbiotic organisms (lucinid bivalves). Moreover, cylindrical concretions, up to 15 cm in diameter and 1 m long, occur in the chaotic complex and crosscut bedding planes at high angles. The cement of all these lithified portions is mainly dolomite characterized by low delta(13)C values (from -10.3 to -23parts per thousand PDB) and delta(18)O values up to + 7parts per thousand PDB. The delta(13)C values testify to precipitation of carbonates induced by microbial oxidation of methane, whereas the markedly positive delta(18)C signature, ubiquitous in the cylindrical concretions, is the evidence for the presence and destabilization of gas hydrates. The studied section provides a well-exposed example of the geological record of the birth, life, and death of a mud volcano. Unsheared, soft mud breccias represent mud flows along the flanks of the volcano, whereas sheared mud breccias are the result of the injection of unconsolidated overpressured fine-grained sediments, both taking place during ``eruptive'' phases. They were followed by more quiet stages of hemipelagic sedimentation, burrowing, and CH4 seeping. The cylindrical concretions represent the first described ancient example of the chimneys observed in present-day mud-volcano settings. They are the remnants of a cold-seep plumbing network that crosscut the mud volcano edifice. The chimneys were the pathway for the expulsion toward the sea floor of gas- and sediment-charged fluids likely originated from destabilization of methane gas hydrates. The association of mud breccias and methane-derived carbonates may not be due to mass gravity flows but can be primary and, therefore, is a diagnostic criterion for recognizing chaotic deposits due to mud volcano activity in the geological record.

A unique Permian-Triassic boundary section from the Neotethyan Hawasina Basin, Central Oman Mountains

In the Wadi Wasit area (Central Oman Mountains), Dienerian breccias are widespread. These breccias consist mostly of Guadalupian reefal blocks, often dolomitised, and some rare small-sized blocks of lowermost Triassic bivalve-bearing limestones. A unique block, with a size of about 200 m(3), including Permian and earliest Triassic faunas has been studied in detail. The so-called Wadi Wasit block consists of three major lithological units. A basal unstratified grey limestone is rich in various reef-building organisms (rugose corals, calcareous sponges, stromatoporoids) and has been dated as Middle Permian. It is disconformably overlain by well- and thin-bedded light grey to yellowish coloured limestones rich in molluscs. Two major lithologies (Coquina Limestone respectively Bioclastic Limestone unit) characterise the shelly limestones, their contact seems gradual. These two units are well-dated; they are of Griesbachian age and contain three conodont zones, the Parvus Zone, the Staeschei Zone and the Sosioensis Zone, and two ammonoid zones, the Ophiceras tibeticum Zone and an 'unnamed interval'. The third unit consists of a grey marly limestone containing Neospathodus kummeli (basal Dienerian). It is the first record of well-dated basal Triassic sediments in the Arabian Peninsula. The Coquina Limestone is dominated by the bivalve Promyalina with some Claraia and Eumorphotis. This bivalve association is interpreted as a pioneering opportunistic assemblage. Towards the top of the Bioclastic Limestone unit, the faunal diversity increases and contains probably more than 20 taxa of bivalves, microgastropods, crinoids, brachiopods, ammonoids, echinoid spines, ostracods and conodonts. The generic diversity of this biofacies exceeds by far any other Griesbachian assemblage known. Our data give new evidence for the geodynamical history for the distal carbonate shelf bordering the Hawasina Basin. A break in the sedimentation characterises the Late Permian. The basal Triassic shows a steady transgression and the breccias may record a distinct gravitational collapse of platform margins linked with sea-level low stand at the end of Induan time (late Dienerian-basal Smithian). delta(13)C(carb) isotopic analyses were performed and yield typical Permian values of around 4parts per thousand for the Reefal Limestone, with a strong negative shift across the Permian-Triassic boundary. During the Griesbachian values shift positively from 0.5 to 3.1parts per thousand parallel to an increase in faunal diversity and probably primary productivity. The detailed faunal analysis and the discovery of an unexpected diversity give,us a new understanding of the recovery of the Early Triassic marine ecosystem.

Stable isotopes in lake Geneva carbonate sediments and molluscs: Review and new data

New isotopic results on bulk carbonate and mollusc (gastropods and bivalves) samples from Lake Geneva (Switzerland), spanning the period from the Oldest Dryas to the present day, are compared with pre-existing stable isotope data. According to preliminary calibration of modern samples, Lake Geneva endogenic calcite precipitates at or near oxygen isotopic equilibrium with ambient water, confirming the potential of this large lake to record paleoenvironmental and paleoclimatic changes. The onset of endogenic calcite precipitation at the beginning of the Allerod biozone is clearly indicated by the oxygen isotopic signature of bulk carbonate. A large change in delta(13)C values occurs during the Preboreal. This carbon shift is likely to be due to a change in bioproductivity and/or to a `'catchment effect'', the contribution of biogenic CO2 from the catchment area to the dissolved inorganic carbon reservoir of the lake water becoming significant only during the Preboreal. Gastropods are confirmed as valuable for studies of changes in paleotemperature and in paleowater isotopic composition, despite the presence of a vital effect. Mineralogical evidence indicates an increased detrital influence upon sedimentation since the Subboreal time period. On the other hand, stable isotope measurements of Subatlantic carbonate sediments show values comparable to those of pure endogenic calcite and of gastropods (taking into account the vital effect). This apparent disagreement still remains difficult to explain.

Good genes and good luck: Ammonoid diversity and the end-Permian mass extinction

The end-Permian mass extinction removed more than 80% of marine genera. Ammonoid cephalopods were among the organisms most affected by this crisis. The analysis of a global diversity data set of ammonoid genera covering about 106 million years centered on the Permian-Triassic boundary (PTB) shows that Triassic ammonoids actually reached levels of diversity higher than in the Permian less than 2 million years after the PTB. The data favor a hierarchical rather than logistic model of diversification coupled with a niche incumbency hypothesis. This explosive and nondelayed diversification contrasts with the slow and delayed character of the Triassic biotic recovery as currently illustrated for other, mainly benthic groups such as bivalves and gastropods.

Rapid marine recovery after the end-Permian mass-extinction event in the absence of marine anoxia

A new Early Triassic marine fauna is described from the Central Oman Mountains. The fauna is Griesbachian in age, on the basis of abundant conodonts and ammonoids, and was deposited in an oxygenated seamount setting off the Arabian platform margin. It is the first Griesbachian assemblage from a well-oxygenated marine setting and thus provides a test for the hypothesis that widespread anoxia prevented rapid recovery. The earliest Griesbachian (parvus zone) contains a low-diversity benthic fauna dominated by the bivalves Promyalina and Claraia. A similar level of recovery characterizes the immediate postextinction interval worldwide. However, the middle upper Griesbachian sedimentary rocks (isarcica and catinata zones) contain an incredibly diverse benthic fauna of bivalves, gastropods, articulate brachiopods, a new undescribed crinoid, echinoids, and ostracods. This fauna is more diverse and ecologically complex than the typical middle to late Griesbachian faunas described from oxygen-restricted settings worldwide. The level of postextinction recovery observed in the Oman fauna is not recorded elsewhere until the Spathian. These data support the hypothesis that the apparent delay in recovery after the end-Permian extinction event was due to widespread and prolonged benthic oxygen restriction: in the absence of anoxia, marine recovery is much faster.