The impact of fluctuating light on the dinoflagellate Prorocentrum micans depends on NO3- and CO2 availability

Increasing atmospheric pCO2 and its dissolution into oceans leads to ocean acidification and warming, which reduces the thickness of upper mixing layer (UML) and upward nutrient supply from deeper layers. These events may alter the nutritional conditions and the light regime to which primary producers are exposed in the UML. In order to better understand the physiology behind the responses to the concomitant climate changes factors, we examined the impact of light fluctuation on the dinoflagellate Prorocentrum micans grown at low (1 µmol/L) or high (800 µmol/L) [NO3(-)] and at high (1000 µatm) or low (390 µatm, ambient) pCO2. The light regimes to which the algal cells were subjected were (1) constant light at a photon flux density (PFD) of either 100 (C100) or 500 (C500) µmol/m**2/s or (2) fluctuating light between 100 or 500 µmol photons/m**2/s with a frequency of either 15 (F15) or 60 (F60) min. Under continuous light, the initial portion of the light phase required the concomitant presence of high CO2 and NO3(-) concentrations for maximum growth. After exposure to light for 3h, high CO2 exerted a negative effect on growth and effective quantum yield of photosystem II (F'(v)/F'(m)). Fluctuating light ameliorated growth in the first period of illumination. In the second 3h of treatment, higher frequency (F15) of fluctuations afforded high growth rates, whereas the F60 treatment had detrimental consequences, especially when NO3(-) concentration was lower. F'(v)/F'(m) respondent differently from growth to fluctuating light: the fluorescence yield was always lower than at continuous light at 100 µmol/m**2/s, and always higher at 500 µmol/m**2/s. Our data show that the impact of atmospheric pCO2 increase on primary production of dinoflagellate depends on the availability of nitrate and the irradiance (intensity and the frequency of irradiance fluctuations) to which the cells are exposed. The impact of global change on oceanic primary producers would therefore be different in waters with different chemical and physical (mixing) properties.

Growth and yield of red raspberries cultivated under open field condition vs. high tunnel or rain shelter in the northern canadian climate

La culture sous abris avec des infrastructures de type grands tunnels est une nouvelle technologie permettant d’améliorer la production de framboises rouges sous des climats nordiques. L’objectif principal de ce projet de doctorat était d’étudier les performances de ces technologies (grands tunnels vs. abris parapluie de type Voen, en comparaison à la culture en plein champ) et leur effets sur le microclimat, la photosynthèse, la croissance des plantes et le rendement en fruits pour les deux types de framboisiers non-remontants et remontants (Rubus idaeus, L.). Puisque les pratiques culturales doivent être adaptées aux différents environnements de culture, la taille d’été (pour le cultivar non-remontant), l’optimisation de la densité des tiges (pour le cultivar remontant) et l’utilisation de bâches réfléchissantes (pour les deux types des framboisiers) ont été étudiées sous grands tunnels, abris Voen vs. en plein champ. Les plants cultivés sous grands tunnels produisent en moyenne 1,2 et 1,5 fois le rendement en fruits commercialisables que ceux cultivés sous abri Voen pour le cv. non-remontant ‘Jeanne d’Orléans’ et le cv. remontant ‘Polka’, respectivement. Comparativement aux framboisiers cultivés aux champs, le rendement en fruits des plants sous grands tunnels était plus du double pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’ et près du triple pour le cv. ‘Polka’. L’utilisation de bâches réfléchissantes a entrainé un gain significatif sur le rendement en fruits de 12% pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’ et de 17% pour le cv. ‘Polka’. La taille des premières ou deuxièmes pousses a significativement amélioré le rendement en fruits du cv. ‘Jeanne d’Orléans’ de 26% en moyenne par rapport aux framboisiers non taillés. Des augmentations significatives du rendement en fruits de 43% et 71% du cv. ‘Polka’ ont été mesurées avec l’accroissement de la densité à 4 et 6 tiges par pot respectivement, comparativement à deux tiges par pot. Au cours de la période de fructification du cv. ‘Jeanne d’Orléans’, les bâches réfléchissantes ont augmenté significativement la densité de flux photonique photosynthétique (DFPP) réfléchie à la canopée inférieure de 80% en plein champ et de 60% sous grands tunnels, comparativement à seulement 14% sous abri Voen. Durant la saison de fructification du cv. ‘Polka’, un effet positif de bâches sur la lumière réfléchie (jusqu’à 42%) a été mesuré seulement en plein champ. Dans tous les cas, les bâches réfléchissantes n’ont présenté aucun effet significatif sur la DFPP incidente foliaire totale et la photosynthèse. Pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’, la DFPP incidente sur la feuille a été atténuée d’environ 46% sous le deux types de revêtement par rapport au plein champ. Par conséquent, la photosynthèse a été réduite en moyenne de 43% sous grands tunnels et de 17% sous abris Voen. Des effets similaires ont été mesurés pour la DFPP incidente et la photosynthèse avec le cv. Polka. En dépit du taux de photosynthèse des feuilles individuelles systématiquement inférieur à ceux mesurés pour les plants cultivés aux champs, la photosynthèse de la plante entière sous grands tunnels était de 51% supérieure à celle observée au champ pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’, et 46% plus élevée pour le cv. ‘Polka’. Ces résultats s’expliquent par une plus grande (près du double) surface foliaire pour les plants cultivés sous tunnels, qui a compensé pour le plus faible taux de photosynthèse par unité de surface foliaire. Les températures supra-optimales des feuilles mesurées sous grands tunnels (6.6°C plus élevé en moyenne que dans le champ), ainsi que l’atténuation de la DFPP incidente (env. 43%) par les revêtements de tunnels ont contribué à réduire le taux de photosynthèse par unité de surface foliaire. La photosynthèse de la canopée entière était étroitement corrélée avec le rendement en fruits pour les deux types de framboisiers rouges cultivés sous grands tunnels ou en plein champ.