Exportación de carbono debido a la migración vertical diaria del zooplancton y su rol en la eficiencia de la bomba biológica en la región del Pacífico Sur Oriental.

Abstract

En el océano, varios procesos mediados por el zooplancton pueden incrementar o limitar los flujos verticales de carbono (C) y, por lo tanto, regular el funcionamiento de la bomba biológica de C. El transporte pasivo de partículas de carbono orgánico y el transporte activo a través de la migración vertical diaria (MVD) son dos de los procesos principales que contribuyen a esta exportación. El zooplancton migrante transporta la materia orgánica ingerida cada noche desde la superficie hasta las profundidades de residencia diurna, desempeñando así un papel clave en el flujo descendente de C. Sin embargo, los principales esfuerzos de investigación se han centrado principalmente en el transporte pasivo de C, evaluando parcialmente la importancia del transporte activo en la bomba biológica, particularmente en términos del balance global de C. La magnitud y la importancia de este flujo de C también pueden depender del tamaño y la estructura taxonómica del zooplancton migrante. Sin embargo, no se ha abordado adecuadamente el impacto que una estructura comunitaria variable puede tener sobre el flujo descendente de C mediado por el zooplancton. Este efecto taxonómico puede llegar a ser clave en los sistemas de surgencia de borde oriental (altamente productivos), donde se encuentran altos niveles de biomasa de zooplancton en la zona costera los cuales están compuestos por una comunidad diversa con comportamiento variable de MVD. En estos sistemas, la presencia de una zona de mínimo de oxígeno subsuperficial (ZMO) puede imponer una restricción adicional a la migración vertical y, por lo tanto, influir en la exportación descendente de C El objetivo de esta investigación fue determinar la contribución del transporte vertical activo al flujo de C, producto de la MVD del zooplancton y su relación con la estructura comunitaria del Pacífico Sur Oriental (PSO). Este proyecto planteó como hipótesis central que la composición taxonómica y estructura de tamaño del zooplancton migrante determinan la eficiencia del transporte activo de C al flujo total de carbono en la zona de surgencia frente al norte de Chile y como hipótesis alterna que el transporte activo de C producto de la MVD es modulado por la variación espacial-temporal de la Zona mínima de oxígeno (ZMO). Para someter a prueba esta hipótesis, el estudio analizó la información oceanográfica y muestras de zooplancton derivadas de los cruceros LOWPHOX I (2015), y LOWPHOX II (2018). La MVD de la comunidad de zooplancton en diferentes fracciones de tamaño (>2 mm, 2-1 mm, 1-0.5 mm y 0.5 a 0.2 mm) fue evaluada y mediciones de biomasa, fluorescencia de partículas en el sistema digestivo y actividad del sistema de transferencia de electrones (ETS) se estimaron en perfiles verticales (0-800 m). Evaluaciones de las tasas metabólicas fueron realizadas a partir de incubaciones experimentales y relaciones empíricas publicadas. Finalmente se estimó el flujo activo de C en la zona mesopelágica mediado por el zooplancton migratorio, el cual fue comparado con los datos de flujo gravitacional de partículas recopilados en esta región del PSO. El análisis automatizado de las muestras de zooplancton permitió estimar la composición y biomasa migrante por taxa y tamaño, así como su amplitud de migración. Los resultados mostraron que la distribución vertical del zooplancton y la variabilidad diurna de su biomasa fueron determinados por la ZMO, de modo que las mayores abundancias y biomasa se concentraron en las capas superiores, seguidas de una abrupta disminución en el núcleo de la ZMO. Los copépodos y la mayoría de los depredadores fueron capaces de realizar MVD, incluso en hipoxia severa, aunque con una moderada MVD y menor profundización, como ocurrió en los copépodos durante el verano austral. Los migrantes fuertes como los copépodos eucalánidos y los eufáusidos exhibieron una gran amplitud de migración (~500 m), permaneciendo temporal o permanentemente dentro del núcleo de la ZOM y contribuyendo así a la liberación de C por debajo de la termoclina. La distribución vertical de las diferentes clases de tamaño de zooplancton y su migración vertical diaria hacia el núcleo de la ZMO durante períodos prolongados (tanto de día como de noche) proporcionan evidencia del papel ecológico que la zona de mínimo de oxígeno puede desempeñar para el comportamiento de la MVD como mecanismo para reducir el riesgo de depredación. El flujo promedio de C producto de la MVD del zooplancton calculo a través de aproximaciones empericas y aproximaciones experimentales sugiere que en promedio una biomasa migrante promedio de 322 mg C m-2 puede contribuir con aproximadamente 48,11 mg C m-2 d -1 a través de la respiración, el flujo intestinal, la mortalidad parcial y la excreción de C en profundidad, lo que representa aproximadamente 2% de la producción primaria neta y un 33% del flujo pasivo producido en esta región. Estos resultados evidencian la existencia de un mecanismo eficiente para incorporar C recién producido a la ZMO. Sin embargo, este flujo descendente de C mediado por el zooplancton es espacialmente variable y depende principalmente de la variabilidad de la ZMO, así como de la estructura taxonómica debido a la amplitud de migración variable y el comportamiento de MVD.