Microbial Plankton community dynamics in the North Atlantic Subtropical gyre

Abstract

Los giros subtropicales ocupan aproximadamente el 40% de la superficie del planeta y desempeñan un papel importante en los ciclos biogeoquímicos globales. Sin embargo, la comprensión de la dinámica de estos ecosistemas aún presenta cuestiones por resolver relativas a la tasa de crecimiento del fitoplancton, la producción primaria, la limitación por nutrientes y el balance metabólico, cuya clarificación resulta fundamental para conocer su función en la regulación del CO2 atmosférico en el actual contexto de calentamiento global. En este marco, el objetivo general de la presente tesis es analizar la dinámica de la comunidad planctónica microbiana en el giro subtropical del Atlántico Norte. La desconfianza en las bajas estimas de producción primaria comúnmente medidas mediante el método del 14C, que sugerirían la existencia de un ecosistema poco productivo y dinámico, y la importancia de esta variable para la comprensión del funcionamiento del ecosistema, determinaron la focalización de ese objetivo en el estudio de la tasa de crecimiento del fitoplancton y en los distintos factores que la regulan, incluyendo la herbivoría por parte del zooplancton. Para ello se realizaron experimentos de dilución, adición de nutrientes, adición de copépodos y exposición a la luz. La tasa de crecimiento del fitoplancton obtenida fue elevada a pesar de la baja concentración de nutrientes, aunque varió en función de la localización, la profundidad y el grupo de fitoplancton considerado. Esa elevada tasa de crecimiento estaría posibilitada por la presencia de especies de fitoplancton con rasgos funcionales adecuados para capturar nutrientes y crecer en ambientes oligotróficos, como sugeriría la relación encontrada entre la disponibilidad de nutrientes y la composición de la comunidad fitoplanctónica. Además, estaría promovida por la elevada tasa de herbivoría del microzooplancton, que reduciría la biomasa de fitoplancton, relajando la competencia por los nutrientes, y favorecería la regeneración de nutrientes. De hecho, no se detectaron efectos positivos de la adición de nutrientes sobre los grupos de picofitoplancton analizados (Prochlorococcus, Synechococcus y picoeucariotas). Sin embargo, la adición de nutrientes estimuló enormemente el crecimiento de las bacterias heterótrofas con muy alto contenido en ácidos nucleicos (vHNA). Estas bacterias respondieron también a la adición de copépodos, por lo que parecen constituir el grupo oportunista de bacterias heterótrofas. La producción primaria neta particulada integrada estimada a partir de la tasa de crecimiento del fitoplancton fue aproximadamente igual a 1100 mg C m-2 d-1. Esta producción primaria podría soportar el consumo de fitoplancton llevado a cabo por el microzooplancton y los requerimientos de carbono de grupos de organismos de niveles tróficos superiores. La producción primaria bruta integrada derivada de esa producción primaria neta particulada fue superior a 1500 mg C m-2 d-1, posiblemente mayor que la respiración de la comunidad. En este sentido, se observó sobresaturación de oxígeno por encima de los 110 m de profundidad, lo que indicaría que la producción primaria bruta habría superado a la respiración de la comunidad desde que el último evento de mezcla tuviera lugar. Todo ello sugeriría la existencia de un ecosistema dinámico, productivo y con un balance metabólico autotrófico en la capa fótica del giro subtropical del Atlántico Norte.