First respiration estimates of cold-seep vesicomyid bivalves from in situ total oxygen uptake measurements

Vesicomyid bivalves are one of the most abundant symbiont-bearing species inhabiting deep-sea reducing ecosystems. Nevertheless, except for the hydrothermal vent clam Calyptogena magnifica, their metabolic rates have not been documented, and only assessed with ex situ experiments. In this study, gathering benthic chamber measurements and biomass estimation, we give the first in situ assessment of the respiration rate of these bivalves. The giant pockmark Regab, located at 3160 m depth along the Congo-Angola margin, is a cold-seep site characterised by dense assemblages of two species of vesicomyids: Christineconcha regab and Laubiericoncha chuni with high dominance of C. regab. Two sites with dense aggregates of vesicomyids were selected to measure total oxygen uptake (TOU), and methane fluxes using IFREMER's benthic chamber CALMAR deployed by the ROV Quest 4000 (MARUM). Photographs were taken and bivalves were sampled using blade corers to estimate density and biomass. Total oxygen uptake was higher at Site 2 compared to Site 1 (respectively 492 mmol.m−2.d−1 and 332 mmol.m−2.d−1). However, given vesicomyid densities and biomass, mean oxygen consumption rates were similar at both sites (1.9 to 2.5 μmol.g total dry mass−1.h−1 at the Site 1 and 1.8 to 2.3 μmol.g total dry mass−1.h−1 at Site 2). These respiration rates are higher than published ex situ estimates for cold-seep or hydrothermal vent bivalves. Although methane fluxes at the base of sulphide production were clearly higher at Site 2 (14.6 mmol.m−2.d−1) than at Site 1 (0.3 mmol.m−2.d−1), they do not seem to influence the respiration rates of these bivalves associated to sulphide-oxidizing symbionts.

RésuméLes bivalves Vesicomyidae sont l’une des familles d’espèce symbiotrophiques dominantes dans les écosystèmes réducteurs profonds. Cependant, à l’exception de l’espèce hydrothermale Calyptogena magnifica, leur métabolisme est peu connu et uniquement estimé à partir d’expérimentations ex situ. Dans cette étude, le taux de respiration de ces bivalves est estimé in situ pour la première fois, à l’aide d’une cloche benthique manipulée par un ROV et de la quantification de leur biomasse. Le pockmark géant Regab, localisé à 3160 m de profondeur le long de la marge Congo-Angolaise, est un site d’émission de fluides froids caractérisé par des agrégats denses de bivalves Vesicomyidae des espèces Christineconcha regab qui domine, et Laubiericoncha chuni plus rare. Deux sites ont été sélectionnés pour mesurer le flux total d’oxygène et le flux de méthane avec la cloche benthique CALMAR (IFREMER) manipulée par le ROV Quest 4000 (MARUM). Des photographies des agrégats ainsi que des prélèvements quantitatifs ont été réalisés pour estimer la densité et la biomasse de bivalves. Le flux total d’oxygène est plus élevé sur le Site 2 que sur le Site 1 (respectivement 492 mmol.m−2.j−1 et 332 mmol.m−2.j−1). Cependant, en prenant en compte la densité de bivalves et leur biomasse, le taux moyen de consommation d’oxygène est similaire sur les deux sites (1,9 to 2,5 μmol.g poids sec total−1.h−1 au Site 1 et 1,8 to 2,3 μmol.g poids sec total−1.h−1 au Site 2). Ces valeurs sont supérieures à celles publiées sur des estimations ex situ de taux de respiration de bivalves hydrothermaux. Bien que les flux de méthane, à la base de la production de sulfure, soient plus élevés sur le Site 2 (14,6 mmol.m−2.j−1) que sur le Site 1 (0,3 mmol.m−2.j−1), ils ne semblent pas influencer le métabolisme des bivalves associés à des bactéries symbiotiques sulfo-oxydantes.