An Integrative Model of Carbon and Nitrogen Metabolism in a Common Deep-Sea Sponge (Geodia barretti)
Notice bibliographique
Résumé
Deep-sea sponges and their microbial symbionts transform various forms of carbon (C) and nitrogen (N) via several metabolic pathways, which, for a large part, are poorly quantified. Previous flux studies on the common deep-sea sponge Geodia barretti consistently revealed net consumption of dissolved organic carbon (DOC) and oxygen (O2) and net release of nitrate ( NO3- ). Here we present a biogeochemical metabolic network model that, for the first time, quantifies C and N fluxes within the sponge holobiont in a consistent manner, including many poorly constrained metabolic conversions. Using two datasets covering a range of individual G. barretti sizes (10–3,500 ml), we found that the variability in metabolic rates partially resulted from body size as O2 uptake allometrically scales with sponge volume. Our model analysis confirmed that dissolved organic matter (DOM), with an estimated C:N ratio of 7.7 ± 1.4, is the main energy source of G. barretti. DOM is primarily used for aerobic respiration, then for dissimilatory NO3- reduction to ammonium ( NH4+) (DNRA), and, lastly, for denitrification. Dissolved organic carbon (DOC) production efficiencies (production/assimilation) were estimated as 24 ± 8% (larger individuals) and 31 ± 9% (smaller individuals), so most DOC was respired to carbon dioxide (CO2), which was released in a net ratio of 0.77–0.81 to O2 consumption. Internally produced NH4+ from cellular excretion and DNRA fueled nitrification. Nitrification-associated chemoautotrophic production contributed 5.1–6.7 ± 3.0% to total sponge production. While overall metabolic patterns were rather independent of sponge size, (volume-)specific rates were lower in larger sponges compared to smaller individuals. Specific biomass production rates were 0.16% day–1 in smaller compared to 0.067% day–1 in larger G. barretti as expected for slow-growing deep-sea organisms. Collectively, our approach shows that metabolic modeling of hard-to-reach, deep-water sponges can be used to predict community-based biogeochemical fluxes and sponge production that will facilitate further investigations on the functional integration and the ecological significance of sponge aggregations in deep-sea ecosystems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».