Resumen de Evaluation of nitrogen sources in the Urías lagoon system, Gulf of California, based on stable isotopes in macroalgae

Ma. Julia Ochoa Izaguire, Martín Federico Soto-Jiménez

• español

  Las concentraciones de las formas químicas de nitrógeno (N) y su composición isotópica en la columna de agua y las señales de δ15N en 738 muestras de macroalgas recolectadas durante un año en el sistema lagunar de Urías (Mazatlán, Sinaloa, México) fueron analizadas para estimar las fuentes de N. La premisa sobre el uso de δ15N en macroalgas es que las macroalgas asimilan δ15N en proporción a la disponibilidad y reflejan la fuente de N de una manera predecible. Para validar esta premisa, se aplicaron dos modelos para la predicción de la variabilidad isotópica del N en el agua (δ15N-NID): el primero se basa en una mezcla física de las fuentes de N (modelo simple), y el segundo integra los efectos de procesos biogeoquímicos sobre sus señales isotópicas (modelo acoplado, MA). Ambos modelos mostraron valores de R² significativos, pero el MA explicó mejor la variabilidad del δ15N-NID. La relación entre δ15N-NIDma y δ15N-macroalgas también mostró un buen ajuste, aunque menor al esperado y con una alta dispersión. Las múltiples fuentes de N y reacciones biogeoquímicas concurrentes, que producen una mezcla compleja de especies químicas de N y de sus composiciones isotópicas, además de la alta diversidad de especies (45), explicaron la elevada variabilidad y la falta de ajuste. Aun así, la técnica de δ15N en macroalgas es la herramienta más útil que existe para cuantificar las contribuciones relativas de N a los ecosistemas derivadas de diferentes fuentes. Con base en la resolución de ecuaciones de mezcla isotópica por estadística Bayesiana, las principales fuentes de N antropogénico en el sistema lagunar de Urías fueron los efluentes domésticos (50%), el depósito atmosférico (24%), los efluentes del procesamiento de productos pesqueros (21%) y, en menor proporción, los efluentes acuícolas (3%) los escurrimientos agrícolas (1%) y N oceánico (1%).

• English

  The concentrations of chemical forms of nitrogen (N) and their isotopic composition in the water column and the δ15N signals in 738 samples of macroalgae collected during one year across the Urías lagoon system (Mazatlán, Sinaloa, Mexico) were analyzed in order to study the N sources. The δ15N-macroalgae premise is that they register and integrate the variability of N and may provide time-integrated information about N pollution. To validate this premise, we applied two models to predict the isotopic variability of N available in the water column (δ15N-DIN): one is based on a physical mixing balance of N sources (simple model), and the second includes the effects of the biogeochemical processes on the signals (coupled model, CM). Both models showed significant R², but CM better explained the δ15N-DIN variability. The relation between δ15N-DIN CM and δ15N-macroalgae also showed a good fit, although lower than expected and with higher dispersion. The multiple N sources and co-occurring biogeochemical reactions, which produce a mixture of chemical species of N and of their isotopic compositions, as well as the high diversity of species (45) explained the elevated variability and lack of fit. Even so, δ15N in macroalgae is the most useful available tool to quantify the relative contributions of N to ecosystems from different sources. Based on Bayesian isotopic mixing models, the main anthropogenic sources of N to the Urías lagoonal system were domestic effluents (50%), atmospheric deposition (24%), and seafood processing plant effluents (21%), and to a lesser extent, aquaculture effluents (3%), agriculture runoff (1%), and oceanic N (1%).