Biogeoquímica Oceánica: Ciclos del Carbono, Nitrógeno y Hierro en el Océano

Cuestionario de biogeoquímica oceánica: verdadero o falso

A continuación se presenta una serie de afirmaciones sobre procesos biogeoquímicos marinos. Indique si cada enunciado es verdadero (V) o falso (F), y, cuando corresponda, justifique la respuesta. Las respuestas marcadas con (?) requieren revisión adicional.

1. Origen y evolución de la atmósfera y el metabolismo

1. En ausencia de vida sobre la Tierra no sería posible la existencia de la capa de ozono estratosférica. (V)
2. En la evolución de las rutas metabólicas, la fotosíntesis oxigénica fue el primer proceso que permitió la aparición del metabolismo fotoautotrófico. (F)
3. Tras aparecer la fotosíntesis oxigénica en el océano, la atmósfera comenzó de inmediato a enriquecerse en O₂. (F)

2. Intercambio de CO₂ entre océano y atmósfera

4. A temperatura dada, el flujo de CO₂ a través de la interfase océano-atmósfera depende solo del gradiente de presiones parciales. (F)
5. Si otros factores no cambian, la presión parcial de CO₂ en aguas superficiales tiende a disminuir cuando hay un aumento de temperatura. (?)
6. En comparación con las zonas costeras, el océano abierto pierde, por unidad de superficie, menos N por desnitrificación. (V)
7. En el ciclo actual del N a escala global, la fijación antropogénica de N₂ supera a la natural. (V)

3. Materia orgánica disuelta (MOD) y particulada (MOP)

8. La mayor parte de la MOD marina es lábil y tiene tiempos de residencia del orden de días. (V)
9. En el océano, la razón C/N de la MOD tiende a ser superior a la de la MOP. (V)
10. Debido a su pequeño tamaño celular, las bacterias contribuyen a la fracción más pequeña de la respiración microbiana total en ecosistemas oligotróficos. (F)
11. Un compartimento cuyo tiempo de residencia sea muy largo tendrá un tiempo de respuesta lento ante perturbaciones. (V)
12. El Fe entra en océano abierto fundamentalmente por difusión a través del fondo marino en zonas de elevada actividad hidrotermal. (F)
13. La disponibilidad de Fe para su asimilación por el fitoplancton tiende a aumentar al disminuir la [O₂]. (V)
14. El Fe disuelto limita la producción primaria solo en el Pacífico ecuatorial. (F)

4. Producción primaria y f-ratio

15. Si un ecosistema se encuentra en estado estacionario podremos estimar el f-ratio conociendo las magnitudes de la producción primaria y la tasa de entrada de nutrientes. (?)
16. El transporte de materia orgánica hacia el fondo debe ser elevado en zonas donde el potencial redox del sedimento superficial sea muy negativo. (?)
17. Un (?) en el aporte de carbonatos desde los continentes tiende a provocar un aumento en la profundidad de la lisoclina. (V)
18. Los cambios en la cantidad de energía solar que recibe la Tierra, producidos por variaciones en la órbita terrestre, explican por sí solos las variaciones de temperatura asociadas a ciclos de glaciación y deglaciación. (F)
19. La mayor velocidad de remineralización del fósforo explica que, en aguas superficiales, el cociente entre concentraciones de nitrato y fosfato suela ser inferior al de Redfield. (F)
20. Si en una masa de agua tiene lugar la reducción disimilatoria de N, se produce liberación de N₂O. (V)
21. La MOD en el agua de mar puede producirse por exudación del fitoplancton y por excreción por parte de organismos heterótrofos. (V)
22. Un ecosistema que tenga balance metabólico negativo (es decir, respiración de la comunidad superior a la fotosíntesis) no podrá mantener su biomasa estable a lo largo del tiempo. (F)
23. La magnitud del compartimento de COD en el océano es muy superior a la del COP. (V)
24. El afloramiento de aguas profundas, a pesar de estimular la producción primaria, puede contribuir a disminuir la captación de CO₂ atmosférico por parte del océano. (V)
25. La respiración microbiana, cuando ocurre a tasas elevadas, hace aumentar el pH del agua de mar y su alcalinidad. (F)
26. La eficiencia de la bomba biológica como mecanismo de transporte de C hacia el océano profundo depende únicamente del flujo de sedimentación de material particulado. (F)
27. Antes de la Revolución Industrial, la [CO₂] atmosférico se había mantenido siempre constante. (F)
28. La utilización aparente de O₂ en el océano profundo se correlaciona negativamente con la [COD]. (V)
29. La entrada atmosférica de amonio contribuye a la producción primaria nueva. (F)
30. Existe una relación constante entre producción primaria total y producción de exportación. (V)
31. Las emisiones de óxidos de azufre contribuyen al calentamiento de la atmósfera. (F)
32. La mayor parte del O₂ producido por la fotosíntesis oxigénica a lo largo de la historia de la Tierra se encuentra actualmente en la atmósfera y disuelto en el océano. (F)
33. En océano abierto, el máximo profundo en la [silicato] coincide con el mínimo de O₂. (F)
34. La preservación del carbonato cálcico en los sedimentos profundos se ve más favorecida en el Atlántico que en el Pacífico. (V)
35. La producción primaria en las comunidades hidrotermales profundas se sustenta principalmente en la reacción de reducción disimilatoria de azufre. (F)
36. Las emisiones de azufre biogénico a la atmósfera están dominadas por el DMS en ecosistemas marinos y por H₂S en ecosistemas terrestres. (V)
37. Si en un ecosistema existe una mayor biomasa de heterótrofos que de autótrofos, el balance metabólico (fotosíntesis − respiración) debe ser necesariamente negativo. (F)
38. Debido al fraccionamiento isotópico, la abundancia relativa de ¹⁵N en los organismos disminuye al aumentar su nivel trófico. (F)
39. En los sedimentos marinos, las reacciones de reducción del manganeso tienden a localizarse a mayor profundidad que las reacciones de reducción del sulfato. (?)
40. Las variaciones en los aportes atmosféricos de Fe y silicato han contribuido a que la producción primaria marina sea mayor en épocas interglaciares que durante épocas de glaciación. (F)
41. El sentido de las reacciones químicas en tierra está regido por las diferencias en entropía entre reactivos y productos. (V)
42. El deshielo de glaciares puede producir un descenso abrupto de las temperaturas en Europa septentrional. (V)
43. Aunque la desnitrificación se produce en condiciones sub- o anóxicas, su evolución tuvo lugar con posterioridad a la acumulación de O₂ en la atmósfera. (V)
44. La transferencia de gases a través de la interfase océano-atmósfera se produce hasta que las concentraciones del gas en agua y aire se igualan. (F)
45. Según el modelo de capa laminar pasiva, el flujo neto de gas entre océano y atmósfera depende en exclusiva del gradiente de concentración del gas en dicha capa. (F)
46. El proceso que estabiliza la [O₂] en la atmósfera a niveles elevados es la fotosíntesis oxigénica. (V)
47. La presión parcial de CO₂ en aguas superficiales puede predecirse si se conocen el pH y la alcalinidad. (V)
48. La distribución vertical de metales traza en el océano está controlada en exclusiva por procesos físicos y químicos. (F)
49. El océano abierto, en comparación con el costero, tiene mayor cantidad de C en sedimentos a escalas largas de tiempo. (?)
50. La MOD refractaria es de elevado peso molecular. (F)
51. En el océano, la relación C/N de material particulado aumenta con la profundidad. (V)
52. En aguas costeras muy productivas, la cantidad de COD puede llegar a superar al CID. (?)
53. El proceso de scavenging solo ocurre en capa fótica donde la producción neta de la comunidad es positiva. (F)
54. Un compartimento cuyo tiempo de residencia sea elevado se encontrará con probabilidad en estado estacionario. (F)
55. El Fe disuelto limita la producción primaria marina en aquellas regiones en que la herbivoría es despreciable. (V)
56. Solo si el sistema se encuentra en estado estacionario podemos estimar la magnitud de la producción primaria utilizando exclusivamente el valor del f-ratio. (F)
57. Un descenso sostenido de la tasa de calcificación de la capa superficial del océano causaría la mayor capacidad de captación de CO₂ atmosférico por el océano. (V)
58. La MOD en el mar tiene origen mayoritariamente marino y su concentración es relativamente constante comparada con la de MOP. (V)
59. La alta tasa de síntesis de MOP en capa fótica no contribuye de forma neta a la captación de CO₂ atmosférico si está basada en fuentes de N regeneradas in situ. (F)
60. La síntesis de MOP hace que el pH del agua de mar aumente ligeramente. (V)
61. En el océano, el material particulado tiene la máxima relación C/N a la profundidad del mínimo de O₂. (F)
62. En el ciclo preindustrial del C, la atmósfera se encontraba en estado estacionario, por lo que los flujos netos atmósfera-tierra y atmósfera-océano deben ser = 0. (V)
63. El cociente fotosíntesis-consumo de O₂ (PQ) es la razón molar entre el O₂ producido y el CO₂ consumido durante la fotosíntesis y, por tanto, es independiente de la fuente de N inorgánico utilizada por el fitoplancton. (F)
64. Los modelos actualmente utilizados para estimar la producción primaria global mediante uso de satélites se basan en medir directamente [clorofila a] integrada y en la relación general entre esta y la tasa de fotosíntesis neta. (F)
65. Si se entiende por provincia biogeoquímica aquella región del océano donde se puede asumir que son constantes las funciones que relacionan la [clorofila] superficial, el perfil vertical de clorofila y la relación fotosíntesis/irradiancia. (V)
66. La magnitud de la producción primaria es similar en ecosistemas terrestres y oceánicos. Sin embargo, la diferencia en tiempo de renovación de biomasa y en características físicas del hábitat hace que en los océanos la biota no pueda regular por sí misma el impacto biogénico del C. (F)
67. La latitud es irrelevante en la definición de los biomas oceánicos, debido a que los ecosistemas planctónicos son de no equilibrio y están controlados fundamentalmente por la entrada de nutrientes en la capa fótica. (F)
68. La diferencia de exportación de MOP entre océano abierto y costa se debe a diferencias en la magnitud anual de producción primaria, no a diferencias en la eficiencia de la bomba biológica. (V)
69. Existe una relación positiva y constante entre producción primaria total y producción de exportación. (F)
70. Incluir el transporte activo de C y N a través de migración vertical del zooplancton disminuye nuestras estimaciones de producción nueva. (F)

Curva de saturación de oxígeno

A temperatura dada, la [O₂] de una masa de agua a la que ésta se encuentra en equilibrio con la atmósfera es el valor de saturación (en equilibrio entre entrada y salida de gas). Frecuentemente, en superficie será >100%.

La concentración de equilibrio (CEAN) es aquella concentración de gas disuelto en agua para la cual, a las temperatura y salinidad dadas, no habrá transferencia neta entre atmósfera y agua. La CEAN para O₂ está tabulada; conociendo T y salinidad puede calcularse la [O₂] para la que existe equilibrio, y así el % de saturación.

UAO = CEAN − [O₂] medido, valor que aumenta a mayor profundidad.