Ecosistemas HNLC High Nutrient Low Chlorophyll

Zonas HNLC en el mundo

~ 1/3 del océano tiene exceso de nutrientes pero la biomasa de fitoplancton es baja

Southern Pacific

No importando que factores limitan la utilización de los nutrientes tiene importantes consecuencias biológicas

Estos procesos limitan la Producción Nueva y la exportación de carbón al océano profundo.

Bloom Primaveral del Atlántico Norte

Pacifico Norte Subártico

Que limita la acumulación de fitoplancton en grandes regiones

del océano?

H1: Limitación por luz (mezcla profunda) H2: Biomasa se mantiene baja por un pastoreo intenso. H3: Asimilación de Nitrato es inhibida por la asimilación de amonio. H4: Crecimiento del fitoplancton es limitado por la disponibilidad de ciertos nutrientes específicos.

Recuerdan la Profundidad Critica?

CAPA DE MEZCLA PROFUNDA

CAPA DE MEZCLA SOMERA

H1: Mezcla profunda resulta en limitación por luz

Sverdrup y la Profundidad Critica En las regiones polares las bajas

temperaturas y fuertes vientos resultan en una mezcla profunda; En el Pacifico Norte y Pacifico

Ecuatorial no ocurre mezcla con profundidades > 120m como ocurre en otras zonas donde se da una disminución en nutrientes.

Conclusión: aunque la limitación por luz puede ser importante en algunas regiones HNLC, solamente la luz NO EXPLICA la falta de consumo de los nutrientes.

H2: La cadena trófica controla la biomasa de fitoplancton – herbívoros mantienen la biomasa en niveles bajos, permiten que los nutrientes se acumulen.

Fuerte relación entre crecimiento y pastoreo

En el Pacifico Subartico y Pacifico Ecuatorial Este, evidencia de control por pastoreo

Recordar:

Producción = tasa de crecimiento * biomasa

P=µB

Si el pastoreo reduce la biomasa, la producción disminuye (aunque las tasas de crecimiento

aumenten). Por lo tanto al pastoreo puede controlar directamente la producción.

Fe El hierro es esencial para la vida:

se requiere para la síntesis de la clorofila, es parte de los citocromos (Ciclo de Calvin), necesario para la utilización del nitrato (nitrato

retuctasa), esencial para la fijación del N2 (nitrogenasa).

Altamente insoluble en el agua de mar oxigenada, por lo tanto precipita muy fácilmente.

Zonas alejadas de las plataformas continentales la entrada principal de Fe ocurre por la vía atmosférica o por surgencia.

Evidencias sugieren que los cambios en la [Fe] tiene influencia sobre las concentraciones de CO2 atmosférico.

Variaciones glaciares-interglaciares en CO2 demuestran una relación inversa con la disponibilidad

de Fe en el agua de mar.

La «Hipótesis del Hierro», John Martin

Vientos del desierto como fuente de Fe

Origen?

Flujo de polvo del desierto y distribución de NO3 (µM) en los océanos

Solución: fertilización a mesoescala (100s de km) para ver respuesta a nivel de comunidad

LO IDEAL Comunidades de fitoplancton recuperan biomasas históricas, recuperan pesquerías y capturan grandes cantidades de carbono.

EL TEMOR Hierro promueve la falta de oxigeno en aguas profundas, alteración de la cadena trofica, promueve proliferación de especies tóxicas, CO2 vuelve a resurgir.

Islas Galápagos: IronEX I

Que paso?

La Chla aumento en la mancha y a lo largo del movimiento de esta, pero no hubo un consumo fuerte de NO3 durante el experimento. Preguntas: El Fe no es el único nutriente limitante? Pastoreo? Después del 4to día la mancha se hundió por debajo de un frente salino.

IronEX II: Pacifico Ecuatorial (Junio 1995)

IronEX II: Cambio de cianobacterias a diatomeas

El aumento en la Chla dentro de la mancha de Fe se da por incremento en crecimiento de diatomeas

Landry et al., 2000

12 experimentos de mesoescala en > 10 años NO3

Mmol m-3

+Fe (HNLC) Alto Fe +Fe (LNLC)

Blooms tan extensos que pueden ser vistos desde el espacio

SERIES (Pacifico Norte Subartico)

SOIREE (Southern Ocean)

Conclusiones

La condición HNLC se mantiene debido al bajo suplemento de Fe que limita el crecimiento del fitoplancton y/o al pastoreo. Bajas [Fe] favorecen las pequeñas células

(picoplancton). El crecimiento del picoplancton también es

limitado por el Fe pero en menor grado que a las células grandes. El pastoreo por el microzooplancton mantiene baja

la biomasa además de favorecer un ambiente de regeneración (uso de NH+

4).