Procesos biogeoquímicos en un ecosistema marino costero de intercambio restringido. El puerto de Mahón

• Autores: Marly Carolina Martínez Soto
• Directores de la Tesis: Gotzon Basterretxea (dir. tes.), Antonio Tovar Sánchez (dir. tes.), Gabriel Moyà Niell (tut. tes.)
• Lectura: En la Universitat de les Illes Balears ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Julián Blasco Moreno (presid.), Pere Ferriol Buñola (secret.), Ignacio Alberto Catalán Alemany (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RepositoriUIB
• Resumen
  • español

    El puerto de Mahón tiene características interesantes desde el punto de vista biogeoquímico. Estas características han ofrecido una buena oportunidad para analizar los procesos y transformaciones biogeoquímicas que afectan al funcionamiento ecológico de un ecosistema costero mediterráneo con intercambio restringido con el mar, abarcando los dos principales compartimentos ambientales: los sedimentos y la columna de agua. Los resultados que a pesar de todas las variaciones estacionales y/o episódicas, la concentración de los nutrientes inorgánicos muestra un gradiente persistente durante todo el año (interior – exterior). Esto refleja la importancia de los aportes terrestres en esta zona, sugiriendo la superposición de dos fuentes de nutrientes principales; una antropogénica y otra relacionada a eventos episódicos. Sugiriendo que las variaciones que ocurren entre las fuentes y los procesos biogeoquímicos internos determinan el balance de nutrientes del estuario. En consecuencia, la composición del fitoplancton y su productividad varía, reflejándose en las variaciones espacio-temporales de la clorofila a, que en general muestra una marcada variación temporal. Así, el fitoplancton en Mahón muestra una sucesión particular, dominada por la presencia de especies motiles durante todo el año. La evaluación de la actividad de la fosfatasa alcalina (APA) en el fitoplancton, sugiere la existencia de estrés por la poca disponibilidad de fosfato, tanto en verano como en otoño. Los bioensayos realizados muestran que la APA es persistente, indicando que, en algunas especies de dinoflagelados, la actividad de esta enzima no está controlada por la concentración de fosfato en el medio, sugiriendo un uso selectivo de fósforo orgánico, o una respuesta metabólica lenta a los cambios en las formas de fósforo. También existe un importante aporte de metales traza, que pueden jugar un papel importante en la co-limitación de la producción primaria. Los resultados muestran que la mayoría de los metales traza disueltos en las aguas del puerto también exhiben un marcado gradiente de concentración (interior - exterior). En particular, algunos metales como Cu, Fe y Pb presentan concentraciones especialmente altas en comparación con otras zonas costeras del Mediterráneo. Al evaluar la concentración de metales en los sedimentos superficiales de Mahón, se observa que las concentraciones de Cu, Hg, Pb y Zn son mayores en comparación a otros lugares costeros del Mediterráneo. La evaluación de los flujos de metales, mediante un balance de masas, revela que, en comparación con otras fuentes putativas, los sedimentos son la principal fuente de los metales que se encuentran en la columna de agua. Esto sugiere la importancia de la resuspensión de los sedimentos producida por el tráfico de barcos de gran calado en el interior del puerto. Este hecho se sustenta por las buenas correlaciones entre las concentraciones de estos y los isotopos de Ra (223Ra y 224Ra) en las aguas superficiales del estuario. La datación por isotopos de núcleos de sedimentos obtenidos en el puerto, han proporcionado un registro histórico que revela que el contenido de metales en el sedimento de Mahón es el resultado de las diversas actividades industriales desarrolladas en esta zona. Aunado a esto, los resultados del factor de enriquecimiento (EF) y del índice de geoacumulación (Igeo) señalan que los sedimentos profundos de Mahón están enriquecidos en algunos metales. Esto sugiere que cualquier alteración física significativa del ambiente sedimentario puede provocar la resuspensión de cantidades significativas de algunos metales traza. En general, los resultados de esta tesis aportan gran información para la comprensión del funcionamiento de este tipo de ecosistemas y dejan en evidencia la particularidad e importancia de los procesos biogeoquímicos que allí se desarrollan.

  • català

    El port de Maó té característiques interessants des del punt de vista biogeoquímic. Aquestes característiques han ofert una bona oportunitat per analitzar els processos i transformacions biogeoquímiques que afecten al funcionament ecològic d'un ecosistema costaner mediterrani amb intercanvi restringit amb el mar, abastant els dos principals compartiments ambientals: els sediments i la columna d'aigua. Els resultats que malgrat totes les variacions estacionals i/o episòdiques, la concentració dels nutrients inorgànics mostra un gradient persistent durant tot l'any (interior – exterior). Això reflecteix la importància de les aportacions terrestres en aquesta zona, suggerint la superposició de dues fonts de nutrients principals; una antropogènica i una altra relacionada a esdeveniments episòdics. Suggerint que les variacions que ocorren entre les fonts i els processos biogeoquímics interns determinen el balanç de nutrients de l'estuari. En conseqüència, la composició del fitoplàncton i la seva productivitat varia, reflectint-se en les variacions espai-temporals de la clorofil·la a, que en general mostra una marcada variació temporal. Així, el fitoplàncton a Maó mostra una successió particular, dominada per la presència d’espècies mótiles durant tot l'any. L'avaluació de l'activitat de la fosfatasa alcalina (APA) en el fitoplàncton, suggereix l'existència d'estrès per la poca disponibilitat de fosfat, tant a l'estiu com a la tardor. Els bioassaigs realitzats mostren que l'APA és persistent, indicant que, en algunes espècies de dinoflagel·lats, l'activitat d'aquest enzim no està controlada per la concentració de fosfat en el mitjà, suggerint un ús selectiu de fòsfor orgànic, o una resposta metabòlica lenta als canvis en les formes de fosforo. També existeix una important aportació de metalls traça, que poden jugar un paper important en la co-limitació de la producció primària. Els resultats mostren que la majoria dels metalls traça dissolts en les aigües del port també exhibeixen un marcat gradient de concentració (interior - exterior). En particular, alguns metalls com a Cu, Fe i Pb presenten concentracions especialment altes en comparació d'altres zones costaneres del Mediterrani. En avaluar la concentració de metalls en els sediments superficials de Maó, s'observa que les concentracions de Cu, Hg, Pb i Zn són majors en comparació a altres llocs costaners del Mediterrani. L'avaluació dels fluxos de metalls, mitjançant un balanç de masses, revela que, en comparació d'altres fonts putatives, els sediments són la principal font dels metalls que es troben en la columna d'aigua. Això suggereix la importància de la resuspensión dels sediments produïda pel tràfic de vaixells de gran importància a l'interior del port. Aquest fet se sustenta per les bones correlacions entre les concentracions d'aquests i els isòtops de Ra (223Ra i 224Ra) en les aigües superficials de l'estuari. La datació per isòtops de nuclis de sediments obtinguts en el port, han proporcionat un registre històric que revela que el contingut de metalls en el sediment de Maó és el resultat de les diverses activitats industrials desenvolupades en aquesta zona. Conjuminat a això, els resultats del factor d'enriquiment (EF) i de l'índex de geoacumulació (Igeo) assenyalen que els sediments profunds de Maó estan enriquits en alguns metalls. Això suggereix que qualsevol alteració física significativa de l'ambient sedimentari pot provocar la resuspensión de quantitats significatives d'alguns metalls traça. En general, els resultats d'aquesta tesi aporten gran informació per a la comprensió del funcionament d'aquest tipus d'ecosistemes i deixen en evidència la particularitat i importància dels processos biogeoquímics que allí es desenvolupen.

  • English

    The port of Mahon has interesting features from the biogeochemical point of view. These characteristics have offered a good opportunity to analyze the processes and biogeochemical transformations that affect the ecological functioning of a Mediterranean coastal ecosystem with limited exchange with the sea, covering the two main environmental compartments: the sediments and the water column. The results that in spite of all the seasonal variations and/or episodic, the concentration of inorganic nutrients shows a persistent gradient throughout the year (inside - outside). This reflects the importance of the contributions in this area, suggesting the superposition of two sources of primary nutrients; one anthropogenic and other related to episodic events. Suggesting that the variations that occur between the sources and the internal biogeochemical processes determine the nutrient balance of the estuary. Consequently, the composition of the phytoplankton and their productivity varies, reflected in the spatio-temporal variations of chlorophyll a, which in general shows a marked seasonal variation. As well, the phytoplankton in Mahon shows a dominated by the presence of motils species throughout the year. The evaluation of the activity of alkaline phosphatase (APA) in the phytoplankton, suggests the existence of stress due to the limited availability of phosphate, both in summer and in autumn. The bioassays carried out show that the APA is persistent, indicating that, in some species of dinoflagellates, the activity of this enzyme is not controlled by the concentration of phosphate in the middle, suggesting a selective use of organic phosphorus, or slow a metabolic response to changes in the forms of phosphorus. There is also an important contribution of trace metals, which can play an important role in the co-limitation of primary production. The results show that most the trace metals dissolved in the waters of the port also exhibit a marked concentration gradient (inside - outside). Metals such as Cu, Fe and Pb are especially high concentrations compared to other coastal areas of the Mediterranean. To assess the concentration of metals in surface sediments of Mahon, it is noted that the concentrations of Cu, Hg, Pb and Zn are higher in comparison to other coastal places of the Mediterranean. The assessment of the flows of metals, using a mass balance, reveals that, in comparison with other putative sources, the sediments are the main source of the metals that are found in the water column. This suggests the importance of the resuspension of sediments produced by boat traffic in the interior of the port. This fact is supported by the good correlations between the concentrations of these and the isotopes of Ra (223Ra and 224Ra) in the surface waters of the estuary. The isotope dating of sediment cores obtained in the port, have provided a historical record that reveals that the content of metals in the sediment of Mahon is the result of the various industrial activities developed in this area. In addition to this, the results of the enrichment factor (EF) and the index of geoacumulation (Igeo) indicate that the deep sediments of Mahon are enriched in some metals. This suggests that any significant physical alteration of the sedimentary environment can cause resuspension of significant quantities of some trace metals. In general, the results of this thesis provide great information for the understanding of the operation of this type of ecosystems and evidence the particularity and importance of the biogeochemical processes being carried out there.