Biogeoquímica de la materia orgánica en zonas productivas del Atlántico sudoccidental

Abstract

El Atlántico Sudoccidental contiene una alta diversidad de sistemas hidrográficos, biogeoquímicos y ecológicos. Como consecuencia, la distribución de las propiedades de la materia orgánica muestra sectores con características intrínsecas propias. Dentro de estas regiones existen sectores donde la producción de fito- zooplancton y biomasa bacteriana dependen predominantemente de la regeneración de nutrientes con el nitrógeno como factor limitante; mientras que otros ambientes están más conectados al ingreso de nutrientes a través de zonas frontales de particular importancia como sostén de la producción primaria en la zona costera. De acuerdo a lo expresado precedentemente, la principal hipótesis de la presente tesis, fue que los distintos regímenes de circulación, aportes continentales y nutrientes deberían reflejarse en la firma de isótopos estables de carbono (δ13C) y nitrógeno (δ15N) y en la concentración de carbono y nitrógeno orgánico particulado (POC y PON, respectivamente) en material en suspensión en zonas productivas del Mar Argentino. Se realizaron campañas oceanográficas a bordo del Buque Oceanográfico CONICET-ARA “Puerto Deseado” sobre frentes del talud y estuariales templados de la región Norpatagónica. La identificación y seguimiento de mecanismos de producción de materia orgánica y su rol en la remineralización o inmovilización de nutrientes en la columna de agua y fracciones de seston, se caracterizó con trazadores isotópicos y moleculares de fuentes y sumideros de POC y PON. La disponibilidad de nutrientes inorgánicos, clorofila y la influencia de las propiedades oceanográficas tales como salinidad y temperatura fueron consideradas para comprender el carácter complejo y dinámico de estos sistemas frontales. Variaciones significativas de la temperatura del agua, la predominancia de nutrientes nuevos o regenerados, de aportes frontales o a través de la Corriente de Malvinas produjeron señales características en la composición de la materia orgánica, particularmente en la firma isotópica. La materia orgánica en una región regenerativa –aporte autóctono– tiene características distintivas respecto de aquella producida en sectores con aporte alóctono de nutrientes. δ13C fue en gran medida función de la temperatura, con predominio de material isotópicamente más pesado a temperaturas más elevadas, y esto se evidenció en toda la columna de agua. δ15N tuvo una fuerte dependencia con las diferentes fuentes de nitrógeno que soportan la producción primaria. δ15N marino mostró una amplia variación, causadas por diversos procesos biogeoquímicos/biológicos implicados durante su formación. La dinámica marina actual en estos sectores, se vio reflejada con indicadores biogeoquímicos, sin embargo, dentro de cada región, los efectos son menos obvios y dependió de condiciones hidrográficas, de las interacciones tierra-océano y de eventos a escala global, que parecen afectar la dinámica local y producen patrones característicos en la firma isotópica. Por lo tanto, trazadores isotópicos y moleculares de fuentes y sumideros de carbono y nitrógeno, son fundamentales para la comprensión de los mecanismos biogeoquímicos y el origen de carbono y nitrógeno biogénico en una de las regiones más productivas de los océanos del mundo.

The Southwestern Atlantic contains a high diversity of hydrographic, biogeochemical and ecological systems. Therefore, the distribution of the organic matter properties shows sectors with their own intrinsic characteristics. Within these regions, there are sectors where production of phyto-, zooplankton and bacterial biomass depends predominantly of nutrient regeneration with nitrogen as a limiting factor; while other environments are more connected to the entry of nutrients through frontal areas of particular importance as a support for primary production in the coastal zone. According to the statement above, the main hypothesis of this thesis was that the different circulation patterns, continental and nutrient inputs, should be reflected in the signature of stable carbon isotopes (δ13C) and nitrogen (δ15N) and the concentration of particulate organic carbon and nitrogen (POC and PON, respectively) in productive areas of the Argentine Sea. Oceanographic cruises took place aboard the R/V CONICET-ARA Puerto Deseado on shelf break and temperate estuarine regions of Northpatagonic fronts. The identification and monitoring of organic matter production mechanisms and its role in the remineralization or immobilization of nutrients in the seawater column and seston fractions were characterized with molecular and isotopic tracers of sources and pool of POC and PON. The availability of inorganic nutrients, chlorophyll and the influence of oceanographic properties such as salinity and temperature were considered to understand the complex and dynamic nature of these frontal systems. Significant variations in water temperature, predominance of new or reclaimed nutrient, of frontal contributions or through the Malvinas Current produced characteristic signals in the organic matter composition, particularly in the isotopic signature. Organic matter in a regenerative –autochthonous– region have distinctive characteristics compared to those produced in sectors with allochthonous supply. δ13C was largely a function of temperature, with predominance of heavier isotopically materials at higher temperatures, and this was evident throughout the water column. δ15N had a strong dependency with different nitrogen sources that support primary production. Marine δ15N showed a wide variation caused by diverse biogeochemical/biological processes involved in their formation. The marine dynamics in these sectors was reflected in biogeochemical indicators, however, within each region, the effects are less obvious and depended on hydrological conditions of the land-ocean interactions and global events, which seem to affect local dynamics and produce characteristic patterns in the isotopic signature. Therefore, isotopic and molecular tracers of carbon and nitrogen sources and pools are essential to understanding the biogeochemical mechanisms and origin of biogenic carbon and nitrogen in one of the most productive regions of the world oceans.