The seasonal dynamics of nutrient and chlorophyll a concentrations on the SE Mediterranean shelf-slope

We report the results of a sequence of twelve research cruises over a two-year period, from June 1996 through May 1998 that examined the seasonal variations in the nutrient (NO(3)(-) PO(4)(3-), and Si(OH)(4)) and in the chlorophyll a (Chl a) concentrations at two permanent stations across the SE Mediterranean continental shelf and slope (120 and 400 m water depth off the Israeli coast). Seasonally-dependent Chl a concentrations ranged between 0.003 and 0.415 mg m(-3). Following autumn and winter a distinct biomass phytoplankton peak was produced (similar to 30 mg Chl a m(-2) in the upper 120 m) and a subsequent moderate spring peak was observed. In the decomposition zone (120-400 m), an opposite pattern was observed with decreasing amounts of NO(3)(-) and PO(4)(3-) during winter. The integrated Si(OH)(4) pattern in the euphotic zone indicates that diatoms grow during spring and summer and that their frustules are rapidly settled during the breakdown of stratification. At depths between 150 and 400 m, the geometric mean NO(3)(-)/PO(4)(3-) ratio (similar to 24) was significantly higher than in the upper 150 m (similar to 7), where it varied seasonally with low ratios (3, 5) during autumn and winter compared to summer and spring (9, 11). At the present time, it is not possible to reconcile the relatively low ( 20) ratios of exogenous upwelling and atmospheric inputs. The determination of the possible presence of additional nutrient phases and preferential uptake of nutrients by the phytoplankton is an important next step toward the understanding of nutrient limitation in such ultra-oligotrophic systems. (Ce travail présente les résultats d'une série de douze campagnes (juin 1996 à mai 1998) portant sur les nutriments (nitrates, phosphates et silicates) et la chlorophylle a. L’étude a porté sur deux stations permanentes, l'une sur la plate-forme (profondeur 120 m), l'autre sur la pente continentale (400 m) au SE de la Méditerranée. Les variations de la chlorophylle a s’étendent de 0,003 à 0,415 mg m–3. Un pic de chlorophylle apparaı̂t aussi bien en fin d'automne qu'en fin d'hiver (≠ 30 mg Chl a m–2 dans les 120 premiers mètres) avec un maximum secondaire à la fin du printemps. Dans la zone de décomposition (120 m à 400 m), les variations de nitrates et de phosphates présentent une allure opposée avec une diminution durant l'hiver. Le modèle intégré de Si(OH)4 dans la couche euphotique souligne la rupture de la stratification verticale. Entre 150 m et 400 m, la moyenne géométrique du rapport NO3–/PO43– (≠ 24) est nettement plus élevée que dans les cent cinquante premiers mètres (≠ 7) où il varie avec les saisons avec des valeurs basses (respectivement 3 et 5) en automne – hiver comparé à l’été et au printemps (respectivement 9 et 11). Actuellement, il est impossible de relier les rapports nitrates/phosphates relativement bas ( 20) des apports atmosphériques et de l'upwelling extérieur. L'apport additionnel de nutriments, ainsi que les préférences éventuelles du phytoplancton, constituent la prochaine étape pour la compréhension de la limitation par les nutriments dans les systèmes ultra-oligotrophes