Effects of co2 and long daylength on primary productivity in the arctic ocean: a perspective on climate change
- Autores: Marina Sanz Martín
- Directores de la Tesis: Carlos Manuel Duarte Quesada (dir. tes.), Paul F. Wassmann (codir. tes.), Miquel Canals Artigas (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Angela Wulff (presid.), Celia Marrasé (secret.), Francisco J. López Gordillo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias del Mar por la Universidad de Barcelona y la Universidad Politécnica de Catalunya
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El cambio climático, causado por la emisión antropogénica de dióxido de carbono (CO2) y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera, está produciendo profundos impactos bióticos y abióticos en los ecosistemas. El Océano Ártico es una de las regiones más vulnerables del mundo y está experimentando los efectos más sustanciales del cambio climático. El Ártico, debido a su fuerte estacionalidad, es un océano caracterizado por periodos altamente productivos, llamados blooms de fitoplancton, que, junto con la entrada de agua de deshielo, reducen la concentración de CO2 en el agua durante primavera y verano. El aumento de CO2 antropogénico en la atmósfera y en los océanos podría estimular la producción primaria en el Océano Ártico durante esos periodos de escasez de CO2.
El aumento de CO2 atmosférico está directamente relacionado con el deshielo acelerado de hielo marino y glaciares, debido al calentamiento del Ártico. El retroceso de la cubierta de hielo en primavera y en verano está aumentado la irradiación de luz en zonas sumergidas y el hábitat disponible en las altas latitudes de la región Ártica, caracterizadas por largos días de luz en verano (el conocido sol de medianoche). La presencia de mayor hábitat disponible podría favorecer la expansión de vegetación y la migración de especies subárticas en altas latitudes.
En esta tesis he investigado los efectos presentes y futuros del aumento de CO2 y de largos fotoperiodos en ecosistemas Árticos y subárticos a lo largo de las Secciones 2, 3 & 4, incluyendo comunidades planctónicas y macrófitos bentónicos, debido a su importante contribución a producción primaria del Océano Ártico. En la Sección 1 he investigado la relación entre tasas de producción primaria en comunidades planctónicas, medidas con tres métodos diferentes (balance de oxígeno, método de 18O y método de 14C), siendo comparados por primera vez en el Océano Ártico. Concluimos que el método de 14C, con incubaciones de 24h, subestima la producción primaria bruta medida con los métodos basados en oxígeno, aunque las relaciones cambian estacionalmente. En primavera, periodo de alta producción, los métodos basados en oxígeno son más apropiados para producción primaria bruta mientras que en verano ambos métodos, basados en carbono y en oxígeno, son adecuados. Los métodos basados en oxígeno fueron empelados para identificar el periodo de limitación de CO2 en comunidades planctónicas del Océano Ártico.
A través de experimentos semanales de aumento de CO2 durante el desarrollo de una floración o bloom de fitoplancton que se incluyen en la Sección 3, hemos identificado un periodo de limitación de CO2 de 9 días, localizado después de que el bloom alcanzase su floración máxima. Durante este periodo de tiempo concluimos que las tasas de producción primaria bruta y neta, estimadas a través dos métodos diferentes basados en oxígeno, aumentaron con el aumento de la concentración de CO2. Además, el efecto experimental de largos fotoperiodos, característicos la temporada de verano en el Océano Ártico, y el efecto del aumento de CO2 fueron estudiados en la Sección 4 en tres especies de macrófitos subárticos (Ascophyllum nodosum, Fucus vesiculosus and Zostera marina). Concluimos que la actividad fotosintética, medida a través de la tasa de transporte de electrones en macrófitos, era mayor en fotoperiodos de luz continuos. El aumento de CO2 tuvo un efecto positivo, pero no significativo, en la macroalga A. nodosum y la fanerógama Z. marina.
Nuestros resultados sugieren que el futuro aumento de las concentraciones de CO2 probablemente incrementan la contribución de la floración de fitoplancton primaveral a la producción primaria anual del Océano Ártico y subártico. Además, el fotoperiodo de luz continua, característico del periodo de verano en las altas latitudes del Ártico, aumenta la actividad fotosintética en las especies de macrófitos empleados. Estas especies se beneficiarán del aumento de horas de luz a medida en que se expandan y migren hacia el norte, siguiendo el retroceso de la cubierta de hielo. Por ello, esta tesis presenta evidencias sobre los efectos del cambio climático en ecosistemas pelágicos y en macrófitos bentónicos del Océano Árctico, contribuyendo al conocimiento de la disciplina de la ecología del cambio climático en el medio marino y contribuye a la disciplina de la oceanografía con el estudio comparativo de las metodología de producción primaria en el Océano Árctico, fomentando el desarrollo de futuros estudios y predicciones de los efectos del cambio climático en el Océano Ártico.
