Title: Some aspects of the ecophysiology of cyanobacteria
Abstract: Fresh waters rich in nutrients often show mass development of cyanobacteria. The kind of cyanobacteria to be found depends on the properties of the lake. In non-stratified shallow lakes, the most common species is Oscillatoria agardhii. In stratified lakes, cyanobacteria can be found in restricted zones of the deeper part of the lakes, and always possess cells with very active gas vacuoles. The most common species are Microcystis aeruginosa, Oscillatoria agardhii var isothrix, Oscillatoria «var red and different Anabaena species. In lakes with prolonged nitrogen limitation, genera such as Anabaena and Aphanizomenon are common. Two important factors determine the distribution of these organisms: the light climate and the availability of nutrients. We have limited our discussion in this paper to the influence of the light climate. This influence of the light climate on growth can be determined in different ways. The influence of light intensity on the growth rate of Oscillatoria agardhii can be described using a Monod-like relation with light inhibition at light intensities above 40 W m−2. Studies with other species of cyanobacteria like Microcystis aeruginosa and Aphanizomenon flos-aquae support the assumption that most cyanobacteria living in fresh water are extremely sensitive to high light intensities. The energy balance of phototrophic growth can be described by the equation μ=qE.c−μe where μ is the specific growth rate, μe the specific maintenance energy rate and qE the specific light energy uptake rate; c represents the growth efficiency factor with which light energy is converted into cell material. In this equation, there are two factors which determine the growth of the organisms: μe and c. It was found that the value of μe of Oscillatoria was extremely low (μe ∼0.001 h−1) compared with a eukaryotic organism (Scenedesmus: μe 0.008 h−1). The value of c was found to be dependent on the growth rate, but did not greatly differ from values found in eukaryotic algal cells. Data obtained from cultures of Oscillatoria grown under light-dark cycles, so that total energy input over 24 h was growth-limiting, showed good regulation of both the carbohydrate synthesis rate and the growth rate. In comparing the data of light-limited growth of cyanobacteria, the conclusion can be drawn that these organisms are favoured at low light intensities by their low specific maintenance energy rate and their pigment composition. A number of competition experiments support the conclusion of cyanobacteria in fresh waters. Un développement abondant de cyanobactéries est fréquemment observé dans les eaux douces riches en nutriments. Les espèces de cyanobactéries qui s'y développent varient suivant les propriétés des lacs. Dans les lacs peu profonds non stratifiés, l'espèce la plus commune est Oscillatoria agardhii. Dans les lacs stratifiés, les cyanobactéries sont trouvées dans des zones restreintes dans les parties les plus profondes. Ces organismes possèdent toujours des vacuoles à gaz. Les espèces les plus communnes sont: Microcystis aeruginosa, Oscillatoria agardhii var. isothrix, Oscillatoria «var. rouge et différentes espèces de Anabaena. Dans les lacs qui comportent des périodes prolongées de déficience en aliments azotés les genres Anabaena et Aphanizomenon sont communément rencontrés. Deux facteurs importants déterminent la distribution de ces organismes: le régime lumineux et la disponibilité des nutriments. Dans cet article, seule l'influence du régime lumineux est discutée. L'influence du régime lumineux sur la croissance peut être étudiée de différentes façons: influence de l'intensité lumineuse, du régime obscurité/lumière et de la composition spectrale. L'étude de l'influence de l'intensité lumineuse sur le taux de croissance de Oscillatoria agardhii montre une inhibition à des intensités supérieures à 40 W m−2 Les études portant sur Microcystis aeruginosa et Aphanizomenon flos-aquae sont en accord avec la constatation que la plupart des cyanobactéries d'eau douce sont extrêmement sensibles à de fortes intensités lumineuses. L'équilibre énergétique de la croissance phototrophe peut être décrit par d'équation: μ=qE.c−μe où μ est le taux de croissance spéifique, μe le taux d'énergie de maintenance spécifique, qE le taux de capture d'énergie lumineuse spécifique et c le facteur de rendement de croissance. Dans cette équation, les deux facteurs μe et c déterminent le taux de croissance des organismes. La valeur de μe est extrêment basse pour Oscillatoria (μe∼0,001 h−1) comparée à celle d'algues eucaryotes comme Scenedesmus (μe=0,008 h−1) La valeur trouvée pour c dépend du taux de croissance mais est peu différente de celle trouvée pour les algues eucaryotes. A de faibles intensités lumineuses (<10 W m−2), Oscillatoria a un taux de croissance nettement plus élvé que celui de l'algue eucaryote Scenedesmus, probablement à cause de la différence dans la valeur de μe. A des intensités lumineuses supérieures à 10 W m−2, Scenedesmus croît plus vite grâce à son taux de croissance maximum (μ max) plus élevé et sa plus grande tolérance aux intensités lumineuses élevées. Les études menées sur Oscillatoria cultivée sous des cycles différents de lumière-obscurité, en limitant la croissance par l'énergie totale reçue par 24 h, montrent que le taux de synthèse des réserves carbonées (glucides) est mieux régulé que la synthèse des autres constituants cellulaires. Dans ces conditions, la synthèse des produits de réserve a la priorité sur la synthèse des autres constituats. Les résultats d'un certain nombre d'expériences de compétition entre Oscillatoria et algues eucaryotes sont en accord avec la conclusion que, même dans des conditions où la quantité de nutriments est limitée, c'est le régime lumineux qui est le facteur prépondérant. Ces résultats peuvent expliquer la distribution des cyanobactéries dans les eaux douces.
Publication Year: 1983
Publication Date: 1983-07-01
Language: fr
Type: article
Indexed In: ['crossref', 'pubmed']
Access and Citation
Cited By Count: 37
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