Tesis Doctorado
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Browsing Tesis Doctorado by Subject "Agua Limpia y Saneamiento"
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Item Mortalidad y degradación bacteriana de copépodos pelágicos asociadas a las zonas de mínimo de oxígeno (ZMOs).(Universidad de Concepción., 2018) Yáñez Tenorio, Sonia Elizabeth; Hidalgo Díaz, PamelaLa mortalidad es tal vez el parámetro menos conocido en la dinámica poblacional de copépodos. Las investigaciones tradicionales por mucho tiempo han asumido que la mortalidad es causada por la depredación, que regula los cambios en la abundancia de sus poblaciones. Las consecuencias de estas prácticas es que simplemente se ignore el estado vital de los animales in situ. Pero es simplemente ilógico creer que todos los copépodos in situ están vivos. Los copépodos y otros miembros del zooplancton están sometidos a mortalidad no-depredatoria, observada como la presencia de carcasas en el ambiente. Un meta-análisis realizado en base a datos de literatura indica que al menos un tercio de la mortalidad de copépodos in situ no puede de ninguna manera ser explicada por depredación. Por lo tanto, ignorar la presencia de estas carcasas también podría provocar errores en otros parámetros poblacionales porque los copépodos muertos obviamente no mudan, crecen o se reproducen. Tanto así, que un modelo de estudio demostró que ignorar, aunque sea en pequeñas magnitudes las abundancias de las carcasas y la mortalidad no-depredatoria podría llevar a proyecciones poco realistas del crecimiento poblacional. Recientes avances en métodos de tinción para distinguir entre individuos vivos y muertos en muestras de campo, junto los ajustes realizados para condiciones locales realizados en este estudio han abierto la oportunidad de realizar una cuantificación detallada de la abundancia de carcasas de copépodos en Sistema de Corrientes de Humboldt (SCH). Así, un alto porcentaje de mortalidad de copépodos asociados a las Zonas de Mínimo de Oxígeno (ZMOs) presentes en el SCH, aumenta la abundancia de carcasas de copépodos, que representan un substrato concentrado de materia orgánica (MO) para hotspots bacterianos. La descomposición por bacterias de la MO en las carcasas de copépodos marinos podría sustentaruna alta producción bacteriana a partir de procesos anaeróbicos en la ZMO, que no ocurren en la capa superficial oxigenada de la columna de agua. Esto, puede darnos indicios de una vía alternativa del flujo de MO y energía en la cadena trófica clásica en la ZMO, mostrando una relación directa entre copépodos y bacterias considerados hasta ahora como independientes. El presente estudio abordó desde la perspectiva experimental, la problemática asociada a las estimaciones de degradación y comunidad bacteriana de carcasas del copépodo Acartia tonsa y desde la perspectiva in situ, los potenciales efectos de las bajas concentraciones de oxígeno en la ZMO sobre las tasas de mortalidad de copépodos pelágicos dominantes en el SCH. Los resultados observados son 1) Usando datos de abundancia de copepoditos vivos y muertos, junto con la duración de estadíos y las tasas de muda, obtuvimos tasas de mortalidad depredatoria y no-depredatoria de las tres especies principales de copépodos marinos dentro del Sistema de Corriente de Humboldt (HCS) de Chile: Paracalanus cf. indicus, Acartia tonsa, y Calanus chilensis, y examinamos por primera vez su relación con factores ambientales. Las tasas de mortalidad total aumentaron con los estadíos de desarrollo en las tres especies. Las tasas de mortalidad total de C5 fueron 3-4 veces más altas que las de C1. En promedio, la depredación representó 53,7 de la mortalidad total en P. cf. indicus, 56,4% en A. tonsa y hasta un 65,2% en C. chilensis. Mientras tanto, la mortalidad no depredadora representa entre 34.8 al 46.3% de la mortalidad total, y esto refleja la importancia del estrés ambiental sobre el control de la dinámica poblacional de copépodos en el HCS; 2) Mediante el uso de experimentos de laboratorio, nosotros seguimos el curso de la degradación de carcasas del copépodo marino A. tonsa. Ambos tratamientos presentaron curvas de degradación diferentes, pero alcanzando máximos similares a las 36 hrs de incubación. Distintas comunidades bacterianas fueron observadas entre los diferentes tratamientos de los experimentos de degradación. Mediante el uso la secuenciación masiva del gen 16S se logró una identificación detallada de los miembros de la comunidad bacteriana asociada a la degradación de carcasas del copépodo marino A.tonsa. Los análisis filogenéticos permiten concluir que las carcasas de A.tonsa están asociados con tres phyla mayoritarios: Proteobacteria, Bacteroidetes y Verrucomicrobia. Vibrionaceae, Pseudoalteromonadaceae, Rhodobacteraceae, Flavobacteriaceae and Verrucomicrobiaceae fueron las familias de bacterias más abundantes. La presencia de los genes nirK y nosZ, marcadores de desnitrificación (producción N2 y N2O, respectivamente) fueron encontrados bajo condiciones anóxicas, principalmente asociados con el estadio final de degradación de lascarcasas de A.tonsa. Entonces, la investigación de bacterias asociadas a carcasas de copépodos es necesaria para entender la funcionalidad de estas carcasas y su degradación bacteriana como hotspots pelágicos que tienen implicancias biogeoquímicas en el ciclo del nitrógeno, a través de la desnitrificación; y 3) En otros estudios de laboratorio se evidenció que, la producción de amonio (NH4+) a partir de la degradación bacteriana de carcasas de A. tonsa fue observada en todos los tratamientos en donde el oxígeno estaba muy bajo y estaría siendo provocada por la mineralización del nitrógeno orgánico; la cual, podría potencialmente contribuir a la reducción disimilatoria del nitrato al amonio (DNRA, del ingles Dissimilatory nitrate reduction to ammonium). Además, aquellas carcasas de copépodos que sedimentan podrían pasivamente transportar nitrógeno orgánico hacia aguas profundas, donde al ser degradadas, este se podría liberar parcialmente como NH4+ y allí las bacterias de vida libre podrían utilizar ese NH4+ y oxidarlo a N2. Por lo tanto, estas carcasas estarían contribuyendo, indirectamente, a procesos de pérdida de N, a través de la oxidación anaeróbica del amonio (anammox, del inglés ANaerobic AMMonium OXidation). Así, la pérdida de N en el pélagos se ve potencialmente incrementada por las carcasas de copépodos tanto directamente a través de la producción de N2 y N2O, como indirectamente a través de la producción de NH4+ que podría contribuir a anammox. Entonces, dado que los copépodos son algunos de los organismos del mesozooplancton más abundantes en el océano, por lo que el ciclo anaeróbico del nitrógeno asociado con estos individuos podría tener grandes implicancias sobre los ciclos biogeoquímicos del océano, y la pérdida de nitrógeno orgánico desde los ecosistemas pelágicos.Item Variabilidad estacional e interanual del transporte de la corriente subsuperficial de Perú-Chile y su relación con el oxígeno disuelto frente a la Zona Central de Chile (30°-38ºS)(Universidad de Concepción., 2021) Pizarro Koch, Matías Bernardo; Pizarro Arriagada, Óscar; Ramos Quezada, Marcel EmilioLa Corriente Subsuperficial de Perú-Chile (CSPC) nace en la región ecuatorial del Pacífico Oriental (~5ºS) y fluye hacia el sur sobre el talud y la plataforma continental de Sudamérica transportando Agua Ecuatorial Subsuperficial (AESS). Esta masa de agua está estrechamente relacionada con la zona de mínimo oxígeno (ZMO) y es la misma que emerge hasta la superficie debido a la surgencia costera frente a Chile central. El AESS se caracteriza por tener un núcleo salino (~35 en su origen y valores cercanos a 34.4-34.6 frente a la costa central de Chile), con bajas concentraciones de oxígeno disuelto (OD) <45µM, altas concentraciones de nutrientes y con altas (bajas) concentraciones de CO2 (pH). A pesar de la conocida relación que existe entre la CSPC y el transporte de AESS hacia el sur, el rol de la variabilidad espacio-temporal de la CSPC sobre la ZMO en la zona central de Chile ha sido poco explorada. Específicamente, los mecanismos físicos y biogeoquímicos que influyen en la intensidad y variabilidad de la ZMO. Esto debido a la insuficiente cantidad de observaciones existentes y al limitado número de estudios en la región, tanto observacionales como de modelación. El objetivo general de este estudio es analizar las contribuciones de la advección (horizontal y vertical), la mezcla y los procesos biogeoquímicos en la variabilidad estacional e interanual del oxígeno disuelto en la columna de agua, frente a la costa central de Chile (30ºS 38ºS). Por tanto, se evalúa el rol de la CSPS y de la actividad de mesoescala subsuperficial sobre la variabilidad estacional e interanual de la ZMO. Para este propósito, se utilizó una simulación numérica de alta resolución (1/12°) que acopla un modelo hidrodinámico de circulación regional del océano (ROMS) con un modelo biogeoquímico (BioEBUS). La validación del modelo en base a observaciones in-situ y con datos climatológicos globales, indican una buena representación de los principales procesos oceanográficos de la región de estudio. Los resultados muestran que el balance estacional e interanual de OD al interior del volumen de la ZMO es dominado por los procesos físicos (principalmente advección) sobre los biogeoquímicos (principalmente respiración oxigénica y nitrificación). En este sentido, la variabilidad estacional e interanual del volumen y la intensidad de la ZMO están altamente correlacionadas con la AESS y la CSPC. A escala estacional, el transporte hacia el sur de la CSPC se relaciona con un mayor volumen de la ZMO, mientras que, a escala interanual la CSPC impacta principalmente la intensidad de la ZMO (es decir, la concentración promedio de OD dentro del volumen de la ZMO) y secundariamente su volumen. No obstante, esta modulación no es homogénea a lo largo de la costa debido a que otros procesos físicos intervienen contribuyendo a modular también la variabilidad del OD; particularmente, procesos como las corrientes (jets) zonales y los flujos turbulentos asociados a los remolinos de mesoescala. Estos jets zonales se observan intercalados (positivos y negativos) a lo largo de la costa cumpliendo un rol clave en la variabilidad del borde exterior de la ZMO. Los jets positivos (hacia el este) están asociados con flujos de OD hacia la costa, ventilando y comprimiendo la ZMO; en contraste, los jets negativos (hacia el oeste) modulan su expansión costa afuera. Adicionalmente, los flujos turbulentos asociados a la actividad de mesoescala, fluyen generalmente en dirección contraria al gradiente de OD (es decir, hacia la costa) y cumplen un rol significativo en la ventilación oceánica de la OMZ en la región. En consecuencia, estos transportes zonales de OD se presentan como un nuevo mecanismo físico de variabilidad que actúa en el límite oceánico de la ZMO modulando su volumen y extensión zonal frente a Chile central.