Tesis Doctorado
Distribución de los isótopos estables del nitrógeno en la zona de mínima de oxígeno actual del pacífico sudoriental y su variabilidad en los sedimentos durante el cuaternarió tardío.
Autor
De Pol-Holz, Ricardo
Institución
Resumen
Las zonas de mínimo de oxígeno presentes en la subsuperficie de ciertas áreas
oceánicas poseen una relación directa con el ciclo del nitrógeno en el océano ya que
albergan comunidades microbianas que remueven el nitrógeno reactivo del ecosistema. Sus
conexiones con el sistema climático son directas por la producción de gases invernadero
como el óxido nitroso e indirectas por regular parcialmente la disponibilidad de nitrógeno
reactivo para el crecimiento del fitoplancton en el océano y por ende la efectividad de la
bomba biológica para el secuestro de dióxido de carbono desde la atmósfera. Para el caso
particular de la desnitrificación heterotrófica, el metabolismo bacteriano utiliza nitrato
como aceptor final de electrones en la degradación de la materia orgánica, en lugares con
escasa concentración de oxígeno como los que actualmente están presentes en la columna
de agua del Mar Arábico, y los bordes orientales del Océano Pacífico Norte y Sur.
Producto del fraccionamiento de los isótopos de nitrógeno que ocurre durante el
proceso de reducción de nitrato (común a todos los vías metabólicas que remueven
nitrógeno reactivo), el nitrato remanente que está presente en las zonas de mínimo de
oxígeno está altamente enriquecido en el isótopo más pesado ' 5N. A partir de esto, y
confirmadas ciertas presunciones, es posible estudiar los cambios pasados en la intensidad
de remoción de nitrógeno en las zonas de mínimo de oxígeno mediante la determinación de
la composición isotópica de la materia orgánica que yace enterrada en los sedimentos
subyacentes. La primera parte de esta tesis comprende la relación que existe entre el
enriquecimiento isotópico del nitrato en la zona de mínimo de oxígeno, el transporte de esta
señal hacia el sur con la corriente subsuperficial de Perú-Chile y su efecto en los sedimentos superficiales mediante el análisis isotópico del nitrato. Los capítulos sucesivos,
en cambio, se basan en el análisis isotópico del nitrógeno en un testigo de sedimentos
obtenido en el borde sur de la zona de mínimo de oxígeno del Pacífico Suroriental frente a
Coquimbo, Chile (30°S). Los resultados establecen que la mayor parte de la variabilidad de
la remoción de nitrógeno en el Pacífico Suroriental durante los últimos 67 mii años
presentó un período milenario (sub-orbital) y con un ritmo intrínseco del hemisferio Sur,
descartando la hipótesis alternativa que las relacionaban con los cambios milenarios
ocurridos en el Hemisferio Norte del tipo Dansgaard-Oeschger a través de la influencia del
sistema ENOS del Pacífico Tropical. Además, se pudo constatar que el ciclo del nitrógeno
se vio fuertemente perturbado a comienzos de la degiaciación, incrementándose las tasas de
remoción de nitrógeno dramática y abruptamente hace 17,5 miles de años atrás.
Los resultados de esta tesis confirman que el principal forzante de los cambios en la
remoción de nitrógeno en la zona de mínima de oxígeno del Pacífico Suroriental son
variaciones en las tasas de ventilación de aguas intermedias, por sobre los cambios locales
de flujos verticales de carbono orgánico. Al investigar sobre los orígenes y causas de los
cambios en las tasas de ventilación de las aguas intermedias, se descartó la hipótesis
anteriormente propuesta de que estuvieran originadas por cambios en la ventilación del
Agua Intermedia Antártica o su similar Agua de Modo Antártico, atribuyéndose entonces a
cambios en las tasas de subducción en latitudes medias del Agua lntermedia del Pacífico
Suroriental o agua del mínimo de salinidad somera del Pacífico Sur. Otro aporte
significativo de esta tesis es atribuir las causas de los cambios en las tasas de subducciónventilación
en latitudes medias del Pacífico Suroriental a pulsos de agua dulce provenientes
del continente como resultado de cambios en el tamaño del glaciar Patagónico. Dichos
pulsos de agua dulce generaron una capa estratificada superficial que impidió la mezcla
isopicria entre la superficie de la zona de subducción y la zona intermedia de latitudes más
bajas.
Por último, al colocar el registro isotópico del Pacífico Suroriental en el contexto de
la remoción de nitrógeno a nivel global durante el Cuaternario tardío, permite explicar en
gran parte la variación de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera durante
ese período, tanto a escala milenaria como de mayor período. Esto sugiere entonces que el
forzante que ejercen las zonas de mínimo de oxígeno sobre la disponibilidad de nitrato para la bomba biológica es sumamente importante como mecanismo de retroalimentación para
el sistema climático terrestre. PFCHA-Becas Doctorado en Oceanografía 182p. PFCHA-Becas TERMINADA