Magnitude and controls of N2 fixation in the subtropical Northeast Atlantic

Resumo

La fijación de N2 biológica contribuye significativamente a la producción nueva en los giros subtropicales oligotróficos, que cubren ~50% del océano global. Hasta hace poco se asumía que la actividad diazotrófica estaba restringida a las aguas superficiales de los océanos tropicales y subtropicales (<200 m), pero sin embargo, estudios recientes demuestran que los organismos diazótrofos son más diversos de lo que se creía, y pueden fijar N2 a latitudes y profundidades donde las temperaturas son más frías. En la última década se ha invertido mucho esfuerzo científico en medir tasas de fijación de N2 y estudiar la diversidad de diazótrofos por todos los océanos. A pesar de ello, la mayoría de estos estudios se han centrado en el Atlántico Noroeste, quedando la mitad Nordeste mucho menos estudiada. En esta tesis nos hemos centrado en el Atlántico Nordeste subtropical para aportar nuevas medidas de tasas de fijación de N2, exudación de nitrógeno disuelto y diversidad de diazótrofos en esta zona, teniendo en cuenta el efecto de varios factores ambientales (e.g. temperatura, aerosoles, nutrientes). Hemos observado que las tasas de fijación de N2 en el Atlántico Nordeste subtropical son generalmente bajas, en comparación con la cuenca Oeste. A pesar de ello, la zona del Atlántico Este subtropical aporta >70% del N2 fijado en todo el rango latitudinal del Atlántico Norte subtropical. Mediante experimentos en los que las muestras se fraccionaban según tamaño, vimos que los diazótrofos unicelulares (<10 µm) predominan en estas aguas, ya que aportan un ~20-90% a la fijación de N2 total. Mediante análisis de hibridación observamos que la mayoría de las células tenían un tamaño entre <1 µm y 3 µm. También, mediante análisis del gen nifH vimos que las cianobacterias unicelulares del grupo A (UCYN-A) son la forma predominante en esta aguas. Además, estudiamos la deposición de polvo atmosférico sobre las islas Canarias, y comprobamos que afecta de forma distinta a distintos grupos de diazótrofos. Tras un evento de deposición de polvo atmosférico, la fijación de N2 en diazótrofos unicelulares aumentó ~90%, mientras que Trichodesmium pareció no verse afectado. En un transecto cruzando el Atlántico Norte sobre el paralelo 24.5ºN, también vimos que el AOD 550 nm (un indicador de presencia de polvo en la atmósfera) se correlaciona significativamente con las tasas de fijación de N2, de manera que podemos confirmar que los aerosoles tienen un efecto sobre la actividad diazotrófica. También hemos medido la exudación de DON mediante técnicas de isótopos estables. En diazótrofos unicelulares cultivados bajo condiciones óptimas de luz y temperatura, la exudación de DON apenas representa ~1% del N2 fijado total. Sin embargo, poblaciones naturales de diazótrofos unicelulares exudan ~23%. En último lugar, comparamos las tasas de fijación de N2 con tasas de producción nueva en nuestra zona de estudio, y comprobamos que las primeras aportan <1% a las segundas, al menos en aguas superficiales (<100 m). Este resultado podría verse modificado si las estimas de fijación de N2 se extendieran a mayores profundidades, donde habitan los recientemente descubiertos fijadores de N2 heterotróficos.