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Simulation of carbon reserve dynamics in Microcystis and its influence on vertical migration with Yoyo model - 05/07/10

Doi : 10.1016/S1631-0691(03)00123-9 
Sophie Rabouille a, , Jean-Marc Thébault a, Marie-José Salençon b
a Laboratoire d'écologie des hydrosystèmes (LEH), FRE 2630 UPS–CNRS–université Paul-Sabatier, 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex 4, France 
b Électricité de France, R&D, AEE/ENV/GEE, 6, quai Watier BP 49, 78401 Chatou cedex, France 

Corresponding author.

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Abstract

Blue-green algae control their buoyancy depending upon the surrounding conditions. This process is essential for Cyanobacteria development and can account for their dominance in eutrophic waters in summer. In order to determine the main regulating factors of those movements, we developed a mechanistic and deterministic model, based on differential equations, that simulates the vertical migration of Microcystis sp. In Microcystis, buoyancy regulation results from the dynamics of the carbohydrate reserve metabolism during photosynthesis. These fundamental processes are modelled daily by this vertical 1-D model named Yoyo. It describes the movement of colonies with different sizes in response to variations of environmental conditions. This paper presents the model sensitivity analysis. We individually investigated the role of light and temperature upon algal migration with colonies of two different diameters. Under a daily light cycle and a temperature of 20 °C, the model described vertical migration on a 48 h rhythm in colonies with a 300-μm diameter. To cite this article: S. Rabouille et al., C. R. Biologies 326 (2003).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Les cyanobactéries régulent leur flottaison en réponse aux conditions environnementales. Ce processus apparaı̂t être essentiel au développement de ces algues et explique en partie leur dominance dans les eaux eutrophes en période estivale. Aussi, pour mieux comprendre quels sont les facteurs qui régulent ces mouvements, nous avons développé un modèle permettant de simuler la migration verticale de Microcystis sp. Chez Microcystis, la régulation de la flottaison résulte de la dynamique du métabolisme des réserves d'hydrates de carbone lors de la photosynthèse. Ces processus fondamentaux sont simulés au moyen d'un modèle vertical 1-D, qui représente le mouvement de colonies de tailles différentes en réponse aux variations des conditions environnementales. Cet article présente l'analyse de sensibilité du modèle. L'effet de l'éclairement et de la température sur la migration de l'algue sont testés individuellement sur des colonies de deux diamètres différents. Pour un cycle journalier de l'éclairement et une température de 20 °C, le modèle simule, pour des colonies de 300 μm, une migration verticale de période 48 h. Pour citer cet article : S. Rabouille et al., C. R. Biologies 326 (2003).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Cyanobacteria, Microcystis, buoyancy, carbohydrates, eutrophication, modelling

Mots-clé : cyanobactéries, Microcystis, flottaison, hydrates de carbone, eutrophisation, modélisation


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 This paper was presented as a communication at the Eurocyan Congress, Toulouse, France, 12–14 December 2000.


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Vol 326 - N° 4

P. 349-361 - avril 2003 Retour au numéro
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  • Specific perception of ergosterol by plant cells
  • Bénigne-Ernest Amborabé, Stéphanie Rossard, Jean-Michel Pérault, Gabriel Roblin

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