Composición isotópica del nitrógeno en la materia orgánica en suspensión y su relación con la asimilación de nitrato en el Mediterráneo
DOI:
https://doi.org/10.3989/scimar.2010.74n4745Palabras clave:
ciclo estacional, fitoplancton, mar de Alborán, materia orgánica, mineralización, producción primariaResumen
Los cambios en la relación 15N:14N del nitrógeno orgánico particulado (NOP) se han interpretado en términos de cambios en la composición isotópica del nitrógeno consumido por el fitoplancton (nitrato, amonio y N2sub>) o del fraccionamiento isotópico durante la asimilación de nitrato (el fitoplancton consume preferentemente 14N). El objetivo del presente estudio fue determinar cual de los dos procesos, fraccionamiento isotópico o consumo de formas reducidas de nitrógeno, pudo tener más importancia en la determinación del contenido relativo de 15N en el NOP de la capa superficial en el frente geostrófico del sector noroeste de Alborán (Mar Mediterráneo). Para ello, se recogieron muestras de NOP en 6 estaciones durante 4 campañas oceanográficas estacionales. Las concentraciones de NOP y carbono orgánico particulado (COP) promedio en la capa de mezcla (CM) variaron entre 142 y 23 μg L-1 en verano y 104 y 13 μg L-1 en otoño, respectivamente. La razón molar C:N de la materia orgánica también varió estacionalmente desde 7.2 en verano, invierno y primavera hasta 9.3 en otoño. El rango de variación del δ15N del NOP en la capa de mezcla fue de –0.1‰ hasta 6.5‰. Los menores valores de δ15N del NOP (menores de 1‰) se obtuvieron en verano e invierno. Por el contrario, δ15N del NOP en otoño y primavera fue mayor que 3.5‰. En consecuencia, la materia orgánica en la CM se enriqueció un 1.5‰ en 15N en otoño y primavera respecto a verano e invierno. δ15N del NOP en la capa de superficie se correlacionó negativamente con la concentración de nitrato (r = -0.62, n = 22, p = 0.002) y con la relación entre nitrato y nitrógeno inorgánico total (esto es, la suma de nitrato, nitrito y amonio). Además se observó una correlación negativa entre la tasa de asimilación de nitrato relativa a nitrógeno inorgánico total (rNO3–) y δ15N del NOP y (r = –0.71, n = 20, p < 0.001). rNO3– fue particularmente bajo (menor de 0.2) en las muestras de superficie recogidas en otoño, cuando la productividad primaria dependió del consumo de amonio procedente del reciclado de la materia orgánica. Por lo tanto, el δ15N del seston fue un indicador de la transición de una productividad basada en nitrato a otra basada en amonio regenerado.
Descargas
Citas
Altabet, M.A. – 1988. Variations in nitrogen isotopic composition between sinking and suspended particles: implications for nitrogen cycling and particle transformations in the open ocean. Deep-Sea Res., 35: 535-554. doi:10.1016/0198-0149(88)90130-6
Altabet, M.A. – 1996. Nitrogen and carbon isotopic tracers of the source and transformation of particles in the Deep Sea. In: V. Ittekkot, P. Schäfer, S. Honjo and P.J. Depetris (eds.), Particle flux in the Ocean, SCOPE vol 57, pp. 155-184. John Wiley & Sons Ltd, Chischester.
Altabet, M.A. – 2001. Nitrogen Isotopic Evidence for Micronutrient Control of Fractional NO3- Utilization in the Equatorial Pacific. Limnol. Oceanog, 46: 368-380. doi:10.4319/lo.2001.46.2.0368
Altabet, M.A. and J.J. McCarthy. – 1985. Temporal and spatial variations in the natural abundance of 15N in PON from of warm-core rings. Deep-Sea Res., 32: 755-772. doi:10.1016/0198-0149(85)90113-X
Altabet, M.A. and J.J. McCarthy. – 1986.Vestical patterns in N-15 natural abundance in PON from the surface waters of warm-cores rings. J. Mar. Syst., 44: 185-201.
Altabet, M.A. and R. François. – 1994. Sedimentary nitrogen isotopic ratio as a recorder for surface ocean nitrate utilization. Global Biog. Cycles, 8: 103-116. doi:10.1029/93GB03396
Altabet, M.A., W.G. Deuser, S. Honjo and C. Stienen. – 1991. Seasonal and depth-related changes in the source of sinking particles in the N. Atlantic. Nature, 354: 136-139. doi:10.1038/354136a0
Benner, R., B. Biddanda, B. Black and M. McCarthy. – 1997. Abundance, size distribution, and stable carbon and nitrogen isotopic composition of marine organic matter isolated by tangential-flow ultrafiltration. Mar. Chem., 57: 243-263. doi:10.1016/S0304-4203(97)00013-3
Bode, A., M.T. Álvarez-Ossorio and M. Varela. – 2006. Phytoplankton and macrophyte contributions to littoral food webs in the Galician upwelling estimated from stable isotopes. Mar. Ecol. Prog. Ser., 318: 89-102. doi:10.3354/meps318089
Cano, N. and J. García. – 1991. Corrientes en el litoral malagueño. Bol. Inst. Esp. Oceanogr., 7: 59-77.
Checkley, D.M. and C.A. Miller. – 1989. Isotopic fractionation by oceanic zooplankton. Deep Sea Res. Part A, 36: 1449-1456. doi:10.1016/0198-0149(89)90050-2
Emerson, S.P., P. Quay, C. Stump, S. Wilbur and M. Knox. – 1991. O2, Ar, N2 and 222Rn in surface waters of Subartic Ocean: net biological O2 production. Global Biogeochem. Cycles, 5: 49-69. doi:10.1029/90GB02656
García-Górriz, E. and M.E. Carr. – 2001. Physical control of phytoplankton distributions in the Alboran Sea: A numerical and satellite approach. J. Geophys. Res., 106: 16795-16805. doi:10.1029/1999JC000029
García-Lafuente, J., J.M. Vargas, J. Candela, B. Bascheck, F. Plaza and T. Sarchan. – 2000. The tide at the eastern section of the strait of Gibraltar. J. Geophys. Res., 105(C6): 14197-14213. doi:10.1029/2000JC900007
Gómez, F., N. González, F. Echevarría and C.M. García. – 2000. Distribution and fluxes of dissolved nutrients in the Strait of Gibraltar and its relationships to microphytoplankton biomass. Est. Coast. Shelf Sci., 51: 439-449. doi:10.1006/ecss.2000.0689
Kara, A.B., P.A. Rochford and H.E. Hulburt. – 2000. An optimal definition for mixed layer depth. J Geophys. Res., 105(C7): 16803-16821. doi:10.1029/2000JC900072
Kumar, S., R. Ramesh, N.B. Bhosle, S. Sardesai and M.S. Sheshshayee.– 2004. Natural isotopic composition of nitrogen in suspended particulate matter in the Bay of Bengal. Biogeoscience, 1: 63-70. doi:10.5194/bg-1-63-2004
Mahaffey, C., R.G. Williams and A.W. George. – 2004. Physical supply of nitrogen to phytoplankton in the Atlantic Ocean. Global Biogeochem. Cycles, 18: GB1034. doi:10.1029/2003GB002129
Mercado, J.M., T. Ramírez, D. Cortés, M. Sebastián and M. Vargas-Yáñez. – 2005. Temporal changes of the phytoplankton communities in an upwelling area of the Alboran Sea. Sci. Mar., 69: 451-465.
Mercado, J.M., D. Cortés, A. García and T. Ramírez. – 2007. Seasonal and inter-annual changes in the planktonic communities of the northwest Alboran Sea (Mediterranean Sea). Prog. Oceanogr., 74: 273-293. doi:10.1016/j.pocean.2007.04.013
Mercado, J.M., T. Ramírez, D. Cortés, M. Sebastián, E. Liger and B. Bautista. – 2008a. Partitioning the effects of changes in nitrate availability and phytoplankton community structure on the relative nitrate uptake in the Northwest Alboran Sea (Mediterranean Sea). Mar. Ecol. Prog. Ser., 359: 51-68. doi:10.3354/meps07417
Mercado, J. M., T. Ramírez, L. Cortés. – 2008b. Changes in nutrient concentration induced by hydrological variability and its effect on light absorption by phytoplankton in the Alborán Sea (Western Mediterranean Sea). J. Mar. Syst., 71: 31-45. doi:10.1016/j.jmarsys.2007.05.009
Minagawa, M. and E. Wada. – 1986. Nitrogen isotope ratios of red tide organisms in the East China Sea: A characterisation of biological nitrogen fixation. Mar. Chem.,19: 245-259. doi:10.1016/0304-4203(86)90026-5
Minas, H.J., B. Coste, P. LeCorre, M. Minas and P. Raimbault. – 1991. Biological and geochemical signatures associated with the water circulation through the Strait of Gibraltar and in western Alboran Sea. J. Geophys. Res., 96: 8755-8771. doi:10.1029/91JC00360
Mino, Y., T. Saino, K. Suzuki and E. Marañón. – 2002. Isotopic composition of suspended particulate nitrogen (dN15sus) in surface waters of the Atlantic Ocean from 50ºN to 50ºS. Global Biogeochem. Cycles, 16(4): 1059. doi:10.1029/2001GB001635
Pantoja, S., D.J. Repeta, J.P. Sachs and D.M. Sigman. – 2002. Stable isotope constraints on the nitrogen cycle of the Mediterranean Sea water column. Deep-Sea Res. Part I, 49: 1609-1621. doi:10.1016/S0967-0637(02)00066-3
Ramírez, T., D. Cortés, J.M. Mercado, M. Vargas-Yáñez, M. Sebastián and E. Liger. – 2005. Seasonal dynamics of inorganic nutrients and phytoplankton biomass in the NW Alboran Sea. Est. Coast. Shelf Sci., 65: 654-670. doi:10.1016/j.ecss.2005.07.012
Ramírez, T., E. Liger, D. Cortés, J.M. Mercado, M. Vargas and M. Sebastián. – 2006. Electron transport system activity in an upwelling area of the NW Alboran Sea. J. Plankton Res., 65: 654-670.
Rau, G.H., C. Low, J.T. Pennington, K.R. Back and F.P. Chavez. – 1998. Suspended particulate nitrogen d15N versus nitrate utilization: Observations in Monterey Bay, CA. Deep Sea Res. Part II, 45: 1603-1616. doi:10.1016/S0967-0645(98)80008-8
Rodríguez, V., J.M. Blanco, F. Jiménez-Gómez, J. Rodríguez, F. Echevarría and F. Guerrero. – 1997. Distribución espacial de algunos estimadores de biomasa fitoplanctónica y material orgánico particulado en el mar de Alborán, en condiciones de estratificación térmica (julio de 1993). Publ. Espec. Inst. Esp. Oceanogr., 24: 53-64.
Saino, T. and A. Hattori. – 1980. 15N natural abundante in oceanic suspended particulate matter. Nature, 283: 752-754. doi:10.1038/283752a0
Tanaka, T. and T. Saino. – 2002. Modified method for the analysis of nitrogen isotopic composition of oceanic nitrate at low concentration. J. Oceanogr., 58: 539-546. doi:10.1023/A:1021210625853
Wada, E. and A. Hattori. – 1991. Nitrogen in the sea: forms, abundances, and rate processes. CRC Press, Boca Raton, Florida.
Waser, N.A.D., D.H. Turpin, P.J. Harrison, B. Nielsen and S.E. Calvert.– 1998. Nitrogen isotope fractionation during the uptake and assimilation of nitrogen, nitrite, ammonium and urea by a marine diatom. Limnol. Oceanogr., 43: 215-224. doi:10.4319/lo.1998.43.2.0215
Waser, N. A. D., W. G. Harrison, E. J. H. Head, B. Nielsen, V. A. Lutz, S. E. Calvert. – 2000. Geographic variations in the nitrogen isotope composition of surface particulate nitrogen and new production across the North Atlantic Ocean. Deep Sea Res., 47: 1207-1226. doi:10.1016/S0967-0637(99)00102-8
Zar, J.H. – 1984. Biostatistical analysis. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2010 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
© CSIC. Los originales publicados en las ediciones impresa y electrónica de esta Revista son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.
Salvo indicación contraria, todos los contenidos de la edición electrónica se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional ” (CC BY 4.0). Consulte la versión informativa y el texto legal de la licencia. Esta circunstancia ha de hacerse constar expresamente de esta forma cuando sea necesario.
No se autoriza el depósito en repositorios, páginas web personales o similares de cualquier otra versión distinta a la publicada por el editor.
