DOI: 10.21966/bw2d-tg65
title: High performance liquid chromatography phytoplankton pigment timeseries for the northern Salish Sea and central coast, British Columbia
title: Séries chronologiques de pigments phytoplanctoniques par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) pour le nord de la mer des Salish et la côte centrale de la Colombie-Britannique

description: High performance liquid chromatography (HPLC) is a method that quantifies concentrations of phytoplankton pigments from bulk water samples. Phytoplankton species groupings (i.e. diatoms, dinoflagellates, etc.) typically contain different pigments, and concentrations of pigments, used for photosynthesis. These differences make it possible to use statistical methods (e.g. chemotaxonomic analysis, CHEMTAX) to estimate phytoplankton group-level biomass contributions within a bulk water sample. These methods provide unique and valuable insight into phytoplankton community dynamics as they quantify the full phytoplankton size-spectrum, are relatively fast and cost-effective and, are directly relatable to remote sensing (i.e. pigments drive differences in light measured by satellites). Furthermore, HPLC is considered the gold-standard for quantifying phytoplankton total chlorophyll a concentrations (TChla, proxy for bulk phytoplankton biomass) required for satellite remote sensing validation.

The Hakai institute has been collecting HPLC samples in the northern Salish Sea (NSS) at the QU39 long-term ecological research (LTER) station and at various stations on the central coast of British Columbia since 2015. These data are used to monitor phytoplankton group level dynamics, build knowledge of different environmental conditions driving their variability (Del Bel Belluz et al., 2021), investigate linkages to the food web and carbonate system, evaluate long-term change and, to build regional remote sensing models (Vishnu et al., 2022). Data from station QU39 within the NSS are collected weekly and from 2015-2019 at 5m depth and afterwards at 0, 5, 10 and 20m depth. On the central coast of British Columbia, data are collected monthly at 5m depth. 

Samples are analyzed at the University of South Carolina Baruch Institute for Marine and Coastal Sciences using the USC method. This method was evaluated and is detailed in the NASA Fourth SeaWiFS HPLC Analysis Round-Robin Experiment (SeaHARRE-4, Hooker et al., 2010).

Phytoplankton form the base of the marine food web and play key roles in biogeochemical cycling and carbon sequestration. The high turnover rates of phytoplankton species make them ideal sentinels of environmental change as they quickly respond to perturbations; however, a paucity of data, notably in terms of community composition, exists across coastal systems hindering the derivation of baseline conditions to assess change. This knowledge gap is especially pertinent when considering that coastal regions are experiencing rapid climate-driven change including increased temperature and acidification, reduced oxygen and altered freshwater dynamics. The synergy of these influences has the potential to alter phytoplankton community and size structure having large downstream implications on ecosystem resiliency, food production and climate regulation.
description: La chromatographie liquide à haute performance (HPLC) est une méthode qui permet de quantifier les concentrations de pigments phytoplanctoniques provenant d'échantillons d'eau en vrac. Les groupes d'espèces de phytoplancton (c'est-à-dire les diatomées, les dinoflagellés, etc.) contiennent généralement différents pigments et concentrations de pigments utilisés pour la photosynthèse. Ces différences permettent d'utiliser des méthodes statistiques (par exemple, analyse chimiotaxonomique, CHEMTAX) pour estimer les contributions à la biomasse au niveau du groupe de phytoplancton dans un échantillon d'eau en vrac. Ces méthodes fournissent des informations uniques et précieuses sur la dynamique des communautés phytoplanctoniques car elles quantifient le spectre granulométrique complet du phytoplancton, sont relativement rapides et rentables et sont directement liées à la télédétection (c'est-à-dire que les pigments entraînent les différences de lumière mesurées par les satellites). En outre, la HPLC est considérée comme la référence absolue pour quantifier les concentrations totales de chlorophylle a du phytoplancton (tchLA, indicateur de la biomasse phytoplanctonique en vrac) requises pour la validation par télédétection par satellite.

L'institut Hakai collecte des échantillons HPLC dans le nord de la mer des Salish (NSS) à la station de recherche écologique à long terme (LTER) QU39 et dans diverses stations de la côte centrale de la Colombie-Britannique depuis 2015. Ces données sont utilisées pour surveiller la dynamique au niveau des groupes de phytoplancton, approfondir les connaissances sur les différentes conditions environnementales qui entraînent leur variabilité (Del Bel Belluz et al., 2021), étudier les liens entre le réseau trophique et le système carbonaté, évaluer les changements à long terme et créer des modèles de télédétection régionaux (Vishnu et al., 2022). Les données de la station QU39 du NSS sont collectées chaque semaine et de 2015 à 2019 à 5 m de profondeur, puis à 0, 5, 10 et 20 m de profondeur. Sur la côte centrale de la Colombie-Britannique, les données sont collectées tous les mois à 5 m de profondeur. 

Les échantillons sont analysés à l'Institut Baruch des sciences marines et côtières de l'Université de Caroline du Sud à l'aide de la méthode USC. Cette méthode a été évaluée et est détaillée dans la quatrième expérience d'analyse HPLC SeaWIFS de la NASA (SeaHarre-4, Hooker et al., 2010).

Le phytoplancton constitue la base du réseau trophique marin et joue un rôle clé dans le cycle biogéochimique et la séquestration du carbone. Les taux de renouvellement élevés des espèces de phytoplancton en font des sentinelles idéales des changements environnementaux, car elles réagissent rapidement aux perturbations ; toutefois, le manque de données, notamment en termes de composition des communautés, existe dans les systèmes côtiers, ce qui empêche de déterminer les conditions de référence pour évaluer les changements. Ce manque de connaissances est particulièrement pertinent si l'on considère que les régions côtières sont confrontées à des changements climatiques rapides, notamment une augmentation de la température et de l'acidification, une réduction de l'oxygène et une modification de la dynamique de l'eau douce. La synergie de ces influences est susceptible de modifier la structure de la communauté et de la taille du phytoplancton, ce qui aurait d'importantes répercussions en aval sur la résilience des écosystèmes, la production alimentaire et la régulation du climat.