Principales forzantes ambientales de la estructura comunitaria del microfitoplancton de primavera en el océano costero de la Patagonia chilena.

Abstract

Aunque representan una fracción menor del océano global, los márgenes continentales son considerados ambientes que contribuyen significativamente a la productividad primaria marina. El microfitoplancton cumple un rol fundamental en la síntesis de materia orgánica y la fijación del CO2 atmosférico en estos ambientes, contribuyendo así al funcionamiento de la bomba biológica de carbono en el océano. La Patagonia chilena, se extiende desde los 41.5 hasta los 56°S, a los cuales llegan aportes de agua dulce provenientes de ríos, glaciares y precipitaciones, con fuertes gradientes latitudinales y longitudinales en las condiciones oceanográficas. El ecosistema de fiordos de la Patagonia se caracteriza por presentar una dinámica estacional en la productividad primaria, con florecimientos hacia finales de invierno y primavera que impactan el flujo de carbono y contribuyen a que esta región se comporte como un sumidero de CO2 atmosférico. Estos ambientes son temporalmente dinámicos y espacialmente heterogéneos y se encuentran fuertemente influenciados por el ambiente terrestre, la actividad antropogénica y, en las últimas décadas, por el creciente efecto del cambio climático global. El conocimiento actual sobre la estructura de las comunidades de fitoplancton en este ecosistema se basa en observaciones fragmentadas en diferentes áreas y principalmente al interior de fiordos y canales, con escasas observaciones en el margen continental. A pesar de esto, se ha planteado que este extenso ecosistema alberga agrupaciones de fitoplancton que caracterizan diferentes zonas geográficas. En este trabajo se analizó, por primera vez, la distribución espacial de la abundancia y diversidad del microfitoplancton en las aguas del sector norte y central de la plataforma continental de la Patagonia chilena durante la expedición Taitao en noviembre de 2018. Se realizó un muestreo de alta resolución utilizando un Imaging FlowCytobot conectado a la toma de agua continua y al termosalinógrafo del barco, además se complementó con datos biogeoquímicos obtenidos en estaciones oceanográficas ubicadas a lo largo de la zona de estudio. Los resultados evidenciaron dos macrozonas con comunidades específicas de microfitoplancton delimitadas latitudinalmente alrededor de los 45°S e influenciadas por las condiciones hidrográficas de temperatura, salinidad y la abundancia relativa de nutrientes inorgánicos. Se observó una zona de transición en las condiciones hidrográficas hacia el sur de la Boca del Guafo (~43.5°S), la cual registró abundancias relativamente bajas de células fitoplanctónicas, una alta diversidad y cantidad de dinoflagelados y ciliados comparado con las encontradas en el extremo norte y sur de la zona de estudio. En latitudes superiores a 45°S se evidenció la influencia de aguas de deshielo con bajo contenido relativo de ácido silícico provenientes de los campos de hielo patagónicos, que impactarían potencialmente la silicificación de diatomeas y, consecuentemente, la exportación de carbono en el margen continental de la zona de estudio. Se discuten posibles diferencias en los registros obtenidos por el Imaging FlowCytobot (IFCB) con aquellos determinados con métodos de microscopía tradicional, subrayando la necesidad de considerar estas diferencias para mejorar el registro de datos en futuros estudios. En conclusión, los resultados obtenidos representan los primeros registros de alta resolución de fitoplancton en la plataforma continental frente a la Patagonia chilena y contribuyen a la identificación de patrones espaciales en la variabilidad de productores primarios y a comprender mejor la conexión entre los procesos oceanográficos que dominan el intercambio de aguas entre fiordos y el océano. Finalmente, estos hallazgos permiten proyectar el efecto de probables escenarios resultantes de la acción del cambio climático sobre las comunidades fitoplanctónicas en el ecosistema de la Patagonia.

Although representing a small fraction of the global ocean, continental shelves contribute significantly to marine primary productivity. In these environments, the microphytoplankton plays a key role in the synthesis of organic matter and the fixation of atmospheric CO2, thus contributing to the functioning of the biological carbon pump. The Chilean Patagonia (41.5 – 56°S) comprises numerous fjords and channels with significant freshwater inputs from rivers, glaciers, and precipitation, producing strong latitudinal and longitudinal gradients in oceanographic conditions. The fjord ecosystem of Patagonia exhibits a seasonal dynamic in primary productivity, with blooms at the end of winter and spring that influence the carbon fluxes and thus contribute to the sink of atmospheric CO2. This environment is temporally dynamic and is strongly influenced by the terrestrial environment, anthropogenic activity, and global climate change. Current knowledge about the structure of phytoplankton communities in this region is based on fragmented observations in different areas, mainly from fjords and inshore channels, with very limited observations in waters on the continental shelf. To address this gap in knowledge, we analyzed the spatial distribution of microphytoplankton abundance and diversity in waters of the continental shelf off the northern and central regions of Chilean Patagonian. A high-resolution, underway sampling of phytoplankton and hydrographic conditions was carried out during the Taitao expedition in November 2018, using an Imaging FlowCytobot and a thermosalinograph. In addition, biogeochemical data was analyzed at oceanographic stations distributed throughout the study area. The results evidenced two macrozones with specific microphytoplankton assemblages, delimited latitudinally around 45°S and influenced by surface temperature, salinity, and the relative abundance of inorganic nutrients. A transitional zone in hydrographic conditions was observed from the Boca del Guafo (~43.5°S) up to ca. 45ºS, which displayed relatively low cell abundances, high diversity, and a predominant presence of dinoflagellates and ciliates. South of 45°S, the influence of meltwater from the Patagonian icefields was evidenced by fresh and cold surface waters and relatively low silicic acid content, which could potentially affect the silicification of diatoms and, consequently, carbon export on the continental margin of the study area. This study discusses potential discrepancies between records obtained using the Imaging FlowCytobot (IFCB) and those determined with traditional microscopy methods, emphasizing the importance of recognizing these differences for improving data records and analysis in future research. In conclusion, this study represents the first high-resolution survey of phytoplankton in waters of the continental shelf off Chilean Patagonia, contributing with spatial patterns of primary producers, and improving our understanding of the oceanographic processes governing water exchange between fjords and the ocean. The results provide valuable information to project the impact of potential climate change scenarios on phytoplankton communities in the Patagonia ecosystem.