Implicaciones de las Estimaciones de Flujo


Fugacidad del CO2

Fosa Caribe - Completa
Figura 5 - Variación estacional en la fugacidad cercana a la superficie de Dióxido de Carbono (presión parcial en μ-atmósferas) en la estación CARIACO


Los resultados de las series de tiempo sitiadas de CARIACO demuestran que la producción a lo largo de las márgenes continentales en los trópicos pueden ser substanciales, y redefine estimaciones previas como valores mínimos. Nuestras estimaciones de producción anual (>500 gC m-2y-1) son significativamente superiores que aquellas reportadas previamente de las vecindades de la Fosa de Cariaco (200-400 gC m-2y-1; véase Müller-Karger et al., 1989). El flujo de carbono vertical es directamente proporcional a esta producción integrada. El flujo de carbono a 275 m. está en un promedio de 5,6% de la producción primaria integrada. El mismo decrece a 5,1% a los 455 m., aunque en Febrero, Marzo y Abril de 1996 fue esencialmente la misma en ambas profundidades (275 y 455 m.) con un valor de 6-7%. La proporción promedio disminuyó a 2,8% en 930 m., y a 1.7% en 1.225 m.

Los flujos de carbono observadas están en excelente concordancia (r2=0,87) con flujos predecidos utilizando el modelo de Pace et al. (1987). Este modelo prescribe el perfil vertical de flujo de carbono orgánico como una función exponencial decreciente basada en la producción de la superficie y del fondo. Desde que este modelo fue desarrollado a partir de observaciones de un ambiente oceánico abierto y oxigenado (en el Océano Pacífico), nuestros resultados sugieren que la degradación de la materia orgánica en la ánoxica Fosa de Cariaco son tan eficientes como aquellos resultados obtenidos en aguas bien oxigenadas (véase Thunell et al., 2000).

Un descubrimiento importante es que gran parte de la producción bacteriana ocurre en la zona superior a los 275 m. Únicamente de 4-37% de la producción bacteriana integrada (media = 17%; SD = 11) ocurre por debajo de las profundidades de la primera trampa de sedimentos (275 m.). Por esta razón, los datos obtenidos de la trampa de sedimento señalan que un promedio de 95% de la producción exportada es consumida o regenerada a profundidades menores a los 275 m. Sin embargo, el nivel de carbono orgánico capturado en la trampa de los 455 m. excede el obtenido en la trampa de los 275 m. ~25% según nuestras observaciones de las trampas. Adicionalmente, en promedio observamos mucha, y frecuentemente más, producción bacteriana entre 275-450 m., debajo de la interface óxico-anóxica (17% de la producción bacterial integrada), que a los 175 m., inmediatamente encima de esta profundidad (14% de la producción bacteriana integrada).

Esto demuestra que la interface óxico-anóxica es una región de vigoroso ciclaje de carbono. Nosotros pensamos que este carbono no es enteramente proveído por la producción exportada derivada de la superficie. Mientras la masa de carbono enviada a la trampa más profunda parece confirmar las predicciones de agua abierta, los términos de composición y fuente de este material no están bien definidos. La rápida actividad heterotrópica en la interface óxico-anóxica sugiere la introducción de materia orgánica lábil a profundidades tanto a través de migradores verticales o posiblemente a través de producción in situ por quimioautótrofos. Altas tasas de asimilación de carbono oscuro inorgánico disuelto (DIC por sus siglas en inglés) por bacterias quimioautótrofas han sido medidas por debajo de la interface óxico-anóxica (entre los 275 y 455 m.) y equivalen a 10-333% de las estimaciones contemporáneas de producción primaria integrada.

Las observaciones de la trampa y de la productividad primaria sugieren que, entre 10-11 gC m-2 se sedimentan en el fondo de Cariaco cada año. Esto coincide con tasas observadas en lugares de la margen continental (Pilskaln et al., 1996; Thunell, 1998). Si estas tasas aplican sobre la surgencia que cubre la Fosa de Cariaco y áreas adyacentes (>4x104 km2 y en ocasiones >9x104 km2), entre 4x105 y 1x106 Toneladas métricas de C y-1 pueden ser depositadas en sedimentos del sureste del Mar Caribe.

La pregunta final es la fuente de CO2 que provee el carbono que es depositado en los sedimentos del sistema de la Fosa de Cariaco. En el agua de la superficie de mar abierto, la fotosíntesis del fitoplancton tiende a disminuir la fugacidad de CO2 cerca de la superficie, que da como resultado un flujo en red desde la atmósfera hacia el océano. Sin embargo, en un sistema como la Fosa de Cariaco, el proceso de surgencia trae a la superficie agua profunda enriquecida con DIC, y la fugacidad de CO2 crece a medida que el agua entra en la zona eufótica. En la Fosa de Cariaco, los valores de fugacidad cerca de la superficie durante Agosto y hasta Octubre se mantuvieron típicamente en el rango de 390-405 µatm (Figura 5). Durante Enero y hasta Mayo, los valores estuvieron en el rango de 360-390 µatm. Así, el océano quedaba cerca o por encima de la saturación de la presión atmosférica parcial (~365 µatm) casi todo el tiempo, a pesar de la alta producción primaria y la alta exportación de carbono en forma de flujo profundo orgánico particulado.

Visto puramente como un sistema vertical, el sistema de surgencia de Cariaco es una fuente de CO2 a la atmósfera durante todo el año. Esto es importante ya que la "bomba biológica" es a menudo considerada un mecanismo clave para atraer hacia abajo el CO2 atmosférico. Sin embargo, la significación del flujo descendente de carbono particulado en este margen continental radica en su rol como drenaje para CO2 capturado en el Atlántico Norte y transportado vía masas de agua subsuperficiales. La corriente Subtropical Subacuática es una fuente de nuevos nutrientes así como también de nuevo CO2. Nosotros podríamos extender esta analogía a las márgenes continentales, y ver las áreas de surgencia costera tanto como trampas de nutrientes como áreas de liberación de CO2.