New insights on source and sinks of organic matter in the oligotrophic coastal and open ocean

Resumen

Nuevas perspectivas sobre fuentes y sumideros de materia orgánica en sistema oligotróficos costeros y oceánicos Los sistemas oligotróficos cubren aproximadamente el 70% de la superficie del océano y, debido a sus bajas concentraciones de sales nutrientes y clorofila, son básicamente conocidos como desiertos oceánicos. Sin embargo, su enorme extensión hace que jueguen un papel clave en el ciclo del carbono. Mientras que la producción primaria en los giros subtropicales del océano abierto está dominada por el fitoplancton, los sistemas costeros oligotróficos del Mar Mediterráneo están dominados por la producción primaria bentónica de las praderas de la fanerógama marina Posidonia oceanica. Esta tesis doctoral se centra en el estudio de dos compartimentos clave dentro del continuo de la materia orgánica en ecosistemas oligotróficos costeros y oceánicos: la materia orgánica disuelta cromofórica (CMOD) y las partículas exopolimericas transparentes (PET). La CMOD representa la fracción ópticamente activa de la materia orgánica disuelta (MOD) y juega un papel clave en los procesos fotoquímicos y fotobiológicos que ocurren en los ecosistemas marinos. Las PET son partículas de naturaleza adhesiva que se generan tanto de forma abiótica como biótica interviniendo de manera decisiva en la bomba biológica de carbono. Aunque durante los últimos años la comunidad científica ha ido adquiriendo conocimiento sobre la distribución de la CMOD y las PET en los océanos y sobre su papel en los ciclos biogeoquímicos, el nivel de comprensión actual sobre las fuentes y sumideros que rigen sus dinámicas en los sistemas oligotróficos es todavía incompleto. En este contexto, identificar nuevas fuentes hasta ahora poco exploradas de CMOD y PET e investigar más detenidamente los procesos biogeoquímicos que las gobiernan en sistemas oligotróficos es el leitmotive de esta tesis. Para ello se ha combinado la observación de campo con la experimentación de laboratorio. Por un lado, se ha participado en la expedición Malaspina 2010, durante la cual se visitaron 15 provincias biogeográficas tropicales y subtropicales de los grandes océanos. Por otro, se ha tomado como referencia de sistema oligotrófico costero la estación marina de Cap Ses Salines (Mallorca) y se ha comparado con la Playa de Es Caragol, caracterizada por sus extensas praderas de P. oceanica. A escala global se han evaluado, a través del análisis de los espectros de absorción de CMOD en la capa fótica de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico, cuales son las variables biogeoquímicas que más contribuyen a explicar la distribución de las propiedades ópticas de la CMOD. La clorofila y la utilización aparente de oxígeno han resultado ser las variables más relevantes, apuntando a los procesos catabólicos dentro de la red trófica microbiana como la principal fuente de color en el océano oligotrófico. También se ha podido identificar a Prochlorococcus como una fuente potencialmente importante de PET. A escala local, los resultados de las series temporales de observaciones costeras han corroborado la hipótesis de que la P. oceanica es una fuente importante tanto de CMOD como de PET, aunque las estimas de su contribución al ciclo del carbono en el Mediterráneo y los procesos biogeoquímicos requieren estudios adicionales. Los resultados originales y novedosos presentados y discutidos en esta tesis doctoral sugieren nuevas hipótesis para desarrollar en futuras líneas de investigación y comprender en mayor profundidad los procesos bióticos y abióticos que controlan las dinámicas de estos compuestos en sistemas oligotróficos y sus implicaciones en la eficiencia de la bombas del carbono en futuros escenarios de cambio global.