Origin and transformations of the carbon produced in the upwelling system off Cape Blanc – Cape Verde Front (NW Africa): optical and isotopic characterization

Resumen

El objetivo de esta tesis doctoral es abordar el papel de la materia orgánica disuelta y en suspensión en la biogeoquímica del carbono de la Zona Frontal de Cabo Verde (CVFZ), situada en el extremo sur del sistema de afloramiento costero del noroeste de África. Esta región, frente a Cabo Blanco, es el escenario donde se produce la confluencia entre las aguas del Atlántico Norte y Sur, formando un frente termohalino (Frente de Cabo Verde, CVF) con una elevada heterogeneidad y variabilidad físico-biogeoquímica a meso y submesoescala. Además, el sistema de afloramiento junto con la Corriente de Canarias crea durante un filamento gigante asociado a Cabo Blanco (CBGF) que está presente todo el año y que exporta gran cantidad de la materia orgánica producida en la costa de Mauritania hacia el océano abierto a lo largo de cientos de kilómetros. Esta tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto FLUXES que engloba dos muestreos oceanográficos realizados durante 2017 en la CVFZ, abarcando desde la escala regional (crucero FLUXES I) hasta la meso y submesoescala (crucero FLUXES II). Se han analizado las distribuciones de carbono orgánico disuelto (DOC), carbono orgánico particulado en suspensión (POC), materia orgánica disuelta coloreada (CDOM) y fluorescente (FDOM) y la desviación isotópica del DOC (δ13C-DOC) en aguas epipelágicas, mesopelágicas y batipelágicas de la CVFZ. La variabilidad de DOC, POC, CDOM y FDOM en la capa epipelágica está definida por estructuras de mesoescala como meandros, remolinos y frentes, mostrando la estrecha relación que existe entre las propiedades físicas y biogeoquímicas. Además, los aportes atmosféricos de polvo del Sáhara en la zona desempeñan un papel importante al introducir tanto materia orgánica como partículas litogénicas que controlan en cierta medida la biogeoquímica local. En las aguas meso y batipelágicas, la mezcla de masas de agua y los procesos de mineralización a gran escala explican principalmente la distribución observada, aunque se ha observado cierta generación local de CDOM y de la fracción recalcitrante de FDOM (sustancias de tipo húmico) y degradación de la fracción lábil de FDOM (sustancias de tipo proteico). La contribución observada del DOC y del POC en suspensión a la demanda local de oxígeno es muy baja (3.6 ± 2.1% y 4.5 ± 0.7%, respectivamente), lo que sugiere que la demanda de oxígeno es soportada principalmente por la fracción de POC en sedimentación. Se plantea la hipótesis de que la presencia de estructuras verticales de DOC en forma de chimeneas transportan carbono orgánico desde las aguas superficiales hasta el océano profundo mediante procesos de adsorción/desorción en partículas de lastre que pueden ser alóctonas (partículas litogénicas del polvo del Sahara) o autóctonas (partículas biogénicas). Además, se ha observado una conexión entre las aguas productivas costeras superficiales y el océano profundo a través de una columna de alta densidad de partículas que conecta con una capa nefeloide de fondo (BNL) desarrollada a lo largo del talud continental. Los incrementos observados en la CDOM y la FDOM en esta BNL no están acompañados de un incremento de la utilización aparente de oxígeno (AOU) sugiriendo la disolución de DOM de las partículas en sedimentación o bien la resuspensión de DOM de los sedimentos anóxicos. La caracterización isotópica del DOC ha servido para distinguir entre el carbono orgánico lábil y recientemente producido en las aguas superficiales costeras, con desviaciones isotópicas más enriquecidas, del carbono orgánico refractario que es exportado al interior del océano y contiene valores más empobrecidos. En la CVFZ se ha encontrado un amplio rango de δ13CDOC (de -29.4 a -21.3‰ (V-PDB)) en comparación con otras zonas, lo que sugiere la presencia de fuentes adicionales de carbono aparte de la producción primaria, probablemente asociadas a aportes terrestres procedentes del continente adyacente. Los resultados presentados en esta tesis doctoral aportan un nuevo nivel de conocimiento en la biogeoquímica de la Zona Frontal de Cabo Verde, una de las regiones oceánicas más productivas del planeta que juega un papel fundamental en la regulación del ciclo del carbono principalmente a través del secuestro de carbono por parte de la bomba biológica.