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.
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Date
2020
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción.
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.
Description
Tesis para optar al grado de Doctor en Oceanografía.
Keywords
Zooplancton, Adaptación (Fisiología), Carbono, VIDA SUBMARINA