From cells to globe: approaching the dynamics of DMS(P) in the ocean at multiple scales

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Abstract:

Major advances in dimethylated sulfur research are being made by approaching its dynamics at multiple scales. At the molecular to cellular level, single-cell techniques in molecular biology allow us to identify the microbes involved in cycling of dimethylated sulfur. Also, we find that dimethylsulfoxide (DMSO) is as ubiquitous as dimethyl sulfoniopropionate (DMSP) in marine plankton, which supports the recent suggestion that both compounds are involved in coping with oxidative stress. At the community level, there is recent evidence for the role of DMSP as a major carrier in organic sulfur transfer and cycling through trophic levels, from phytoplankton to bacteria and to zooplankton through herbivore protozoans. As a consequence, the food web dynamics drive the oceanic emission of atmospheric sulfur. At the ecosystem level, the diverse and intricate effects of the physicochemical setting (light, wind, nutrients) on the oceanic cycling of dimethylated sulfur are being uncovered. A proposed shortcut to detailed understanding of the individual processes presents the depth of the surface mixed layer as the variable that integrates most of the environmental effects and serves for predicting dimethylsulfide (DMS) concentrations, even at the global ocean level. This opens the door to assessing the strength of the DMS biogeophysical system as a climate regulator.

Des progrès importants dans la recherche sur la dynamique du soufre diméthylé se réalisent actuellement grâce à une approche à plusieurs échelles. À l'échelle moléculaire à cellulaire, des techniques utilisant une seule cellule en biologie moléculaire ont permis d'identifier les microorganismes impliqués dans le recyclage du soufre diméthylé. DE plus, le sulfoxyde de diméthyle (DMSO) est aussi omniprésent que le diméthylsulfoniopropionate (DMSP) dans le plancton marin, ce qui appuie les suggestions récentes selon lesquelles les deux composés sont impliqués dans la gestion du stress oxydatif. À l'échelle de la communauté, il y a des indications récentes que le DMSP joue un rôle comme porteur important de soufre organique dans les transferts et le recyclage à travers les différents niveaux trophiques, du phytoplancton aux bactéries et au zooplancton par l'intermédiaire des protozoaires herbivores. En conséquence, la dynamique des réseaux alimentaires contrôle l'émission du soufre atmosphérique par l'océan. À l'échelle de l'écosystème, le cadre physicochimique (lumière, vent, nutriments) a des effets divers et complexes sur le recyclage du soufre diméthylé dans l'océan. Une méthode simplifiée proposée pour la compréhension détaillée des processus individuels utilise la profondeur de la couche de mélange de surface comme la variable qui intègre le mieux la plupart des effets de l'environnement et qui sert à prédire les concentrations de sulfure de diméthyle (DMS), même à l'échelle globale de l'océan. Cela mène à une évaluation de l'importance du système biogéophysique du DMS dans le contrôle du climat.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2004

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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