Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Oceano Austral é a região oceânica de maior extensão em que os
macronutrientes necessários à produção primária permanecem em níveis elevados
por todo ano. Essa condição é conhecida como High Nutrient Low Clorophyll (HNLC)
e é determinada, em grande parte, pela relativa escassez de micronutrientes,
particularmente o ferro. Diversos experimentos comprovaram que a entrada de ferro
neste sistema intensifica a produção biológica, aumentando a fixação do carbono e,
eventualmente, sua exportação para águas profundas. Este fenômeno recebeu
muita atenção nos últimos 20 anos devido a sua possível influencia no clima, via
ciclo do carbono. A relação inversa entre concentração de CO2 na atmosfera e o
fluxo de poeira mineral observados em registros glaciais da Antártica Central sugere
que a deposição atmosférica pode ser uma importante via para o aporte de
micronutrientes. Porém, a contribuição da deposição de poeira mineral para a
produção primária nesta região permanece para ser demonstrada e seu possível
papel no sistema climático ainda não é conclusivo. No caso do setor Atlântico do
Oceano Austral, que recebe influência da Patagônia, os baixos fluxos modernos de
poeira mineral e a baixa solubilidade do ferro associado à estrutura dos alumíniossilicato
levam muitos autores a postular que fontes oceânicas de micronutrientes
sejam mais determinantes. Faltam, no entanto, evidências experimentais. Neste
trabalho, abordamos o estudo da fertilização do setor Atlântico do Oceano Austral
pela poeira da Patagônia utilizando duas ferramentas: (1) o sensoriamento remoto
orbital de aerossóis minerais e clorofila-a em escala interanual; e (2) um experimento
de fertilização, com poeira da Patagônia, realizado na Passagem de
Drake, considerando fluxos estimados para a era moderna e para o último glacial.
Após doze dias de bioensaio, os tratamentos de adição de poeira mostraram a
elevação da clorofila-a e da abundância de células em níveis acima dos controles.
Níveis intermediários e maiores de adição não diferiram entre si na intensidade de
resposta biológica, separando-se apenas da menor adição. Esses resultados
indicam que a poeira da Patagônia, mesmo nos fluxos atuais, é capaz de prover os
micronutrientes escassos na coluna dágua, com potencial para deflagrar aumentos
significativos de biomassa. Através da análise por sensoriamento remoto,
identificamos uma região de alta correlação entre poeira e clorofila-a, que está
localizada entre a Frente Subtropical e a Frente Polar, se estendendo da Argentina
ao sul da África. Esta região difere das águas ao sul da Frente Polar pela menor
profundidade da camada de mistura, menor concentração de silicatos, baixa
biomassa de diatomáceas e, estima-se, maior estresse fisiológico devido à escassez
de ferro e menor aporte oceânico deste nutriente. Em conjunto, essas características
parecem criar condições que tornam a resposta biológica mais sensível à deposição
de poeira mineral. Estes resultados lançam nova luz sobre o controle atual da
produção primária na região e sobre a hipótese da regulação climática pelo
fitoplâncton no Oceano Austral, mediado pela deposição de poeira da Patagônia. / The Southern Ocean is the larger ocean region where the macronutrients
needed for primary production remain in high levels through the year. This condition
is known as High Nutrient Low Chlorophyll (HNLC) and is conditioned, largely, by the
relative shortage of micronutrients, particularly iron. Several experiments proved that
the supply of iron to this system enhances biological production, increasing carbon
fixation and, eventually, its exportation to deep waters. This phenomenon received
much attention in the last 20 years due to its possible influence in the climate,
through carbon cycle. The inverse relationship between the atmospheric CO2
concentration and the mineral dust flux observed on the Central Antarctic glacial
records suggest that atmospheric deposition may be an important source for the
supply of micronutrients. However, the contribution of mineral dust deposition for the
primary production in this region remains to be demonstrated and its possible hole in
the climate system its not yet conclusive. In the case of Atlantic Southern Ocean,
thats influenced by Patagonia, the low modern flows of mineral dust and the low iron
solubility associated with aluminum-silicate structure led many authors to state that
oceanic sources of micronutrients are more determinants. However, experimental
evidence are lacking. In the present work, we approach the study of fertilization of
Atlantic Southern Ocean by Patagonian dust employing two different tools: (1) orbital
remote sensing of mineral aerosols and chlorophyll-a on inter-annual scale; and (2) a
fertilization experiment with Patagonian dust, carried through in Drake Passage,
considering estimated flux for the modern era and for the last glacial. After twelve
days of bioassay, the dust addition treatments showed increase on chlorophyll-a and
cell abundance beyond controls levels. Intermediary and higher levels of addition
didnt differ between each other regarding the intensity of biological response,
separating only of the lower addition treatment. These results indicate that even
modern Patagonia dust flux is capable of providing micronutrients that are scarce in
the water column, with potential to deflagrate a bloom. Through remote sensing
analysis we have identified a region with high correlation between dust and
chlorophyll-a, thats located between the Subtropical Front and the Polar Front,
extending from Argentina to south of Africa. This region differs from waters south of
the Polar Front by means of a deeper mixed layer, lower silicate concentrations, low
diatom biomass and, is estimated, greater iron physiological stress and lower iron
oceanic supply. Together, these properties seem to create conditions to which
biological response would be more sensible to dust deposition. These results cast
new light over controls on modern primary production in the region and over the
phytoplankton climatic regulation in the Southern Ocean, mediated by Patagonian
dust deposition.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:3778 |
| Date | 17 June 2013 |
| Creators | Alexandre Castagna Mourão e Lima |
| Contributors | Heitor Evangelista da Silva, Milton Kampel, Paulo Sergio Salomon |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-graduação em Ecologia e Evolução, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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