Rutas y procesos fisiológicos del ciclo del nitrógeno en cuenca Alfonso, Golfo de California.

Abstract

Se estudiaron algunas fuentes y procesos biogeoquímicos del ciclo del nitrógeno, con el propósito de establecer el balance de este elemento en los primeros 300 m de la columna de agua de Cuenca Alfonso. Además de identificó la variabilidad estacional de los componentes planctónicos microbianos, y su relación con los niveles de asimilación de carbono (AC) o producción orgánica y con las variables físico-químicas. La dinámica de las propiedades termohalinas y la distribución de nutrientes oxidados favorecieron un periodo prolongado de mayor abundancia planctónica influenciado por los procesos de mezcla invernal y la elevación de agua profunda debida al bombeo de un remolino ciclónico entre abril y julio. No obstante, dicho incremento ocurrió generalmente en la capa más superficial, en donde de acuerdo al análisis d correspondencia canónica, el oxigeno disuelto y la temperatura se asociaron positivamente a los componentes planctónicos. La AC en la zona eufótica (Zeu) durante el periódo de estudio fue substancialmente alta (6741 Kg C Ha-1 año-1) comparado con reportes previos para el Golfo de California, en donde la fración entre 0.4–20 μm tuvo una contribución del ~63%. A 150 m se detectaron tasas de AC entre 0.26–3.2 mg C m-3 h-1 las cuales fueron atribuidas tanto a la actividad de organismos quimiolitotróficos, como a grupos fitoplanctónicos adaptados a muy bajas irradiancias, los cuales fueron consistentes con las abundancias detectadas en este estrato. Entre los aportes de nitrógeno evaluados, el transporte vertical de nitrato debido al remolino ciclónico fue el más importante para la Zeu (63 kg N Ha-1 año-1), seguido por la fijación biológica de N2 (FBN) y la depositación atmosférica de gases+aerosoles (26 y 7 kg N Ha-1 año-1, respectivamente). La FBN registró valores altos comparado con otras mediciones para el Golfo de California y otros ambientes costeros y oceánicos, así como niveles de detección hasta 150 m en condiciones de alta concentración de nitrógeno inorgánico disuelto, sugiriendo una retroalimentación positiva debida a los bajos cocientes nitrógeno:fósforo. Las pérdidas de nitrógeno entre 100–300 m por producción de N2 vía desnitrificación y ANAMMOX fueron bajas comparadas con otras tasas observadas para sistemas inmersos en las zonas de mínimo oxígeno del Pacífico. Así mismo, se observó un predominio de ANAMMOX (79%) sobre desnitrificación. Esta particularidad fue atribuida principalmente a la inhibición fisiológica por el relativamente alto contenido de oxígeno disuelto en el sitio (0.15–1.72 ml O2 l-1), y a la posible presencia de inhibidores del proceso de desnitrificación (e.g. H2S y HS-), y/o al desconocimiento en la producción y consumo de formas intermedias como N2Oen el estrato afótico. La nitrificación en el estrato afótico, como mecanismo de regeneración de formas inorgánicas disueltas, presentó una contribución alta a la movilización del nitrógeno (251 kg N Ha-1 año-1) respecto a demás tasas fisiológicas, así como valores integrados similares a estimaciones previas de nitrificación para la Zeu del Golfo y el Pacífico mexicano. Sin embargo, la variabilidad temporal de estas tasas se mostró fuertemente asociada a la disponibilidad de sustratos (e.g. nitrito y amonio) durante los periodos de mayor producción biológica. Cálculos indirectos de asimilación de nitrógeno inorgánico disuelto a partir de las tasas de AC corroboran el predominio de esta actividad en la movilización de nitrógeno en la Zeu (949 kg N Ha-1 año-1). El balance de nitrógeno indicó que los aportes externos y la nitrificación en los primeros 300 m escasamente contribuyeron con un 53% del requerimiento de este elemento para los organismos fotosintéticos. Lo anterior sugiere la presencia de rutas alternas o reservorios asociados a la fracción orgánica disuelta como mecanismo de abastecimiento de nitrógeno a poblaciones autotrófas y/o mixotróficas. Claramente los resultados suministrados por este estudio indican un ciclo altamente dinámico y con el potencial para retroalimentar positivamente el inventario de nitrógeno y atenuar el desbalance de N:P que predomina en Cuenca Alfonso.