Contributors: Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - UMR 8187 (LOG); Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Ile-de-France]); Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO); Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS); Département de Biologie - ENS-PSL (IBENS); École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Harvard University; Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE); Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Ile-de-France])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-NANTES UNIVERSITÉ - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN); Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili; Naturalis Biodiversity Center [Leiden]; Processus et interactions de fine échelle océanique (LOCEAN-PROTEO); Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN); Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X); Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)); Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité); ANR-21-EXES-0011,IFSEA,Transdisciplinary graduate school for marIne, Fisheries and SEAfood sciences(2021); ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011); European Project: 835067,H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC),10.3030/835067,DIATOMIC(2019); European Project: 862923,10.3030/862923,AtlantECO(2020); European Project: 101082021,MARCO-BOLO; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord]); Département de Biologie - ENS Paris; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-NANTES UNIVERSITÉ - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN); Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X); European Project: 862923,AtlantECO
Abstract: Ocean color remote sensing has been used for more than 2 decades to estimate primary productivity. Approaches have also been developed to disentangle phytoplankton community structure based on spectral data from space, in particular when combined with in situ measurements of photosynthetic pigments. Here, we propose a new ocean color algorithm to derive the relative cell abundance of seven phytoplankton groups, as well as their contribution to total chlorophyll a (Chl a) at the global scale. Our algorithm is based on machine learning and has been trained using remotely sensed parameters (reflectance, backscattering, and attenuation coefficients at different wavelengths, plus temperature and Chl a) combined with an omics-based biomarker developed using Tara Oceans data representing a single-copy gene encoding a component of the photosynthetic machinery that is present across all phytoplankton, including both prokaryotes and eukaryotes. It differs from previous methods which rely on diagnostic pigments to derive phytoplankton groups. Our methodology provides robust estimates of the phytoplankton community structure in terms of relative cell abundance and contribution to total Chl a concentration. The newly generated datasets yield complementary information about different aspects of phytoplankton that are valuable for assessing the contributions of different phytoplankton groups to primary productivity and inferring community assembly processes. This makes remote sensing observations excellent tools to collect essential biodiversity variables (EBVs) and provide a foundation for developing marine biodiversity forecasts.
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