El papel de la biota marina en el metabolismo de la biosfera

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1 El papel de la biota marina en el metabolismo de la biosfera Carlos M. Duarte IMEDEA (CSIC-UIB) Mallorca Debate FBBVA-Estación Costera Cap Salines, 6 Oct 2008

2 Metabolismo de Ecosistemas La producción y destrucción de materia orgánica en el ecosistema La producción de materia orgánica se lleva a cabo, en general, por la Fotosíntesis oxigénica La destrucción se lleva a cabo por la oxidación de la materia orgánica durante la Respiración.

3 Metabolismo de Ecosistemas Producción Genera la materia orgánica para satisfacer la demanda energética de los organismos, y mantener su crecimiento y reproducción. Consume nutrientes y CO 2 y libera oxígeno Respiración: Libera la energía contenida en la materia orgánica para su uso en los distintos procesos metabólicos de los organismos. Destruye la materia orgánica. Libera nutrientes inorgánicos, consume oxígeno y libera CO 2.

4 Metabolismo de Ecosistemas Producción y Respiración: Papeles Opuestos pero Complementarios CO H 2 O + Luz Fotosíntesis (organismos con clorofila) C 6 H 12 O O H 2 O Respiración (todos los organismos)

5 Metabolismo de Ecosistemas El metabolismo vincula los cambios en O 2 y CO 2 ~ 1 mol de O 2 producido por mol de CO 2 consumido ~ 1 mol de O 2 consumido por mol de CO 2 producido CO H 2 O + Luz Fotosíntesis (organismos con clorofila) C 6 H 12 O O H 2 O Respiración (todos los organismos)

6 21:00:0 20:00:0 19:00:0 18:00:0 17:00:0 16:00:0 15:00:0 14:00:0 13:00:0 12:00:0 11:00:0 10:00:0 09:00:0 08:00:0 07:00:0 06:00:0 05:00:0 04:00:0 03:00:0 02:00: Ciclo diario pco 2 /po 2 Mar de Weddell, Antártida CO 2 O 2 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 hora pco2 w (ppm) po2 w (%)

7 Campaña ICEPOS-2005 pco2 air (ppm) pco2 water (ppm po2 air (%) po2 water (%) CO2 fluxes icepos 20,2 CO2-O2 fluxes icepos 20,2 400 Atmósfera ,8 19,8 pco2 air (ppm) ,4 CO 2 O 2 Agua 300 pco2 water (ppm po2 air (%) 19,6 19, ,6 19,4 19,2 po2 water (%) mati..10tarda tarda station station

8 Primary production in flowing waters Limnology and Oceanography, vol. 2, 1956 H.T. Odum ( ) A través de la medida de las variaciones diarias durante el día, es posible establecer el metabolismo (Producción y Respiración) de los ríos

9 Metabolismo del Océano Balance de Materia Orgánica del ecosistema. Intercambios con ecosistemas adyacentes. La capacidad del océano como sumidero de Carbono. El intercambio gaseoso con la atmósfera y la regulación climática.

10 Enfasis en medidas de Producción frente a Respiración (20,000 : 1) Producción Respiración Williams and del Giorgio (2005)

11 Desequilibrios en el Metabolismo de Ecosistema Autotrófico: Producción > Respiración * El océano acumula o exporta materia orgánica * Actúa como sumidero de CO 2. Heterotrófico: Producción < Respiración * Pierde o importa materia orgánica * Actúa como fuente de CO 2.

12 Una relación general entre Producción y Respiración en el Oceáno log R = 0.62 log P Heterotróficos Autotróficos Robinson and Williams (2005)

13 La distribución de zonas heterotróficas y autotróficas se corresponde con la de zonas de emisión y captura de CO 2 Sumidero de CO2 Fuentes de CO 2 Fuente de CO2 Sumideros de CO 2 Duarte y Prairie (2007) Takahashi et al., Deep-Sea Res (2002)

14 Un océano Autotrófico Ciclo global del carbono Land sink 1.7 Land use change Sarmiento y Gruber (2002)

15 El equilibrio entre Producción y Respiración en el Océano puede verse alterado por el Calentamiento Global: Los procesos biológicos se aceleran con el aumento de temperatura, pero La Respiración aumenta más rápidamente con el aumento de Temperatura que la Fotosíntesis Un aumento de 4 º C de Temperatura puede causar un incremento de Respiración de un 40 % frente a un aumento de un 20 % de la Fotosíntesis. El Calentamiento global puede revertir el papel de la biota marina, convirtiéndola en una fuente de CO 2 a la atmósfera, y llevando a la disminución del contenido de Oxígeno del Océano. : Harris, Duarte y Nixon Estuaries and Coasts 29: ; López-Urrutia, E. San Martin, R. P. Harris, y X. Irigoien PNAS 103:

16 La hipoxia ya está extendiéndose en las zonas costeras La caída de oxígeno es una de las mayores amenazas para la biodiversidad marina en el Siglo XXI

17 Papel de la biodiversidad marina en el funcionamiento de la biosfera Foto:Susana Agustí IV Debate FBBVA-Estación de Investigación Costera de Cap Ses Salines FBBVA, Madrid, 6 de Octubre de 2008

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