Flujos de partículas y biodisponibilidad de la materia orgánica en ecosistemas profundos: el cañón submarino de Blanes

Abstract

Los márgenes continentales representan una zona de fuertes interacciones entre el continente, el océano y la atmósfera. Las condiciones hidrodinámicas de estos márgenes a su vez controlan la dispersión de los sedimentos en la plataforma continental y hacia mar abierto. Dentro de los márgenes continentales, los cañones submarinos representan zonas de intercambio intenso entre el talud continental y la cuenca profunda. El material orgánico particulado transportado por los cañones, representa una fuente de alimento clave para las comunidades bentónicas profundas

Dentro de este contexto y asociado principalmente al proyecto de investigación español PROMETEO se ha realizado la presente tesis, sobre el estudio de los flujos anuales de material particulado en la columna de agua dentro del sistema del cañón submarino de Blanes, el cañón submarino y su talud adyacente. El objetivo del presente trabajo es caracterizar la variabilidad temporal y espacial de los flujos de partículas y materia orgánica, así como la biodisponibilidad y el valor nutricional de dicha materia orgánica para las comunidades bentónicas de aguas profundas del margen catalán.

El estudio, se centró en un período de muestreo de un año de duración, de Noviembre de 2008 a Noviembre de 2009. La medida directa de los flujos se ha realizado mediante el fondeo de 8 líneas instrumentadas dotadas de trampas de sedimento y correntímetros a lo largo de dos transectos, uno en el eje del cañón de Blanes y otro en su talud adyacente, a las mismas profundidades.

La evolución temporal de los flujos de partículas muestra tres períodos distintos determinados por: i) la presencia de tormentas; ii) la convección del mar abierto y el florecimiento primaveral de fitoplancton; y iii) las entradas de aerosoles.

Los resultados obtenidos muestran que los flujos de masa fueron más altos en el cañón (un orden de magnitud), en comparación con los del talud. La distribución espacial de los flujos de masa total y sus componentes principales (materia orgánica, carbonatos, ópalo y litogénicos) pone de manifiesto los contrastes entre los dos dominios fisiográficos del área de estudio (cañones vs. talud).

La concentración de partículas de OC en el talud fue consistentemente más alta que en el cañón, los flujos de materia orgánica son relativamente altos dentro del cañón a pesar de que la fracción litogénica domina los flujos de masa total (hasta 80%).

La materia orgánica recogida por las trampas de sedimentos en la primavera tuvo un valor nutricional más alto que a finales de otoño-invierno debido a la floración del fitoplancton. Durante este período la composición bioquímica del carbono polimérico (BPC) se caracteriza por un aumento en la contribución de lípidos en comparación con la misma observada durante el período de tormenta.

De acuerdo con la teoría del aprovechamiento óptimo -optimum foraging theory de MacArtur and Pianka (1966), los resultados de este estudio sugieren que, después de los eventos episódicos de invierno, los detritívoros de aguas profundas tendrían que ingerir más detritus para cumplir con sus requerimientos de alimento lábil que durante la primavera.

Llegamos a la conclusión que, si bien los cañones submarinos, como el cañón de Blanes actúan como conductos principales para el transporte de material y que después de eventos episódicos de alta energía, el suministro de alimentos lábil al ecosistema bentónico está conectado a los procesos biológicos que ocurren en la superficie del mar.

Nuestros resultados confirman el papel clave ecológico de los cañones submarinos para el funcionamiento de los ecosistemas de aguas profundas, y pone de manifiesto la importancia de los cañones en la vinculación de las tormentas episódicas y la producción primaria que ocurren en la superficie del mar hasta el fondo del mar.

Continental margins represent areas of strong interactions between the continent, the ocean and the atmosphere. In continental margins, submarine canyons represent one of the most intense exchange zones between the upper slopes to the deep sea, because canyons can act as an important channel for the material to the seabed.

Within this context and mainly associated to the Spanish research project PROMETEO, this thesis presents the temporal and spatial variability of total mass fluxes and bioavailability of organic matter to the deep-sea benthos in the Blanes canyon system, which includes the submarine canyon and adjacent open slope on the Western Mediterranean Sea.

During one year sampling period (November 2008-November 2009), we have investigated the particles fluxes and their contents, the biochemical composition and bioavailability of particulate organic matter into the Blanes canyon system. Direct fluxes measurements were performed by 8 mooring lines equipped with sediment traps and currentmeters along two transect, Blanes canyon and the adjacent slope at the same depth.

The temporal evolution of particle fluxes shows three different periods determined by the storms, open ocean convection and phytoplankton bloom and aerosol inputs.

The results show that the mass fluxes were higher in the canyon (an order of magnitude).

Both habitats showed an increase of total mass fluxes during autumn and winter. The spatial distribution of total mass fluxes and its main components (organic matter, carbonates, opal and lithogenic) shows the contrasts between the two domains (canyon vs. open slope). Concentration of OC particles in the open slope was consistently higher than in the canyon. Lithogenic fraction dominates the total mass flows (up 80%).

We show that the organic matter collected by sediment traps in spring had higher nu-tritional value than in late autumn-winter. During this period the biochemical composition of BPC was characterized by increasing lipid contributions compared with those observed during the storm period, characterized by higher protein contents.

According to the optimal foraging theory, this results suggest that after winter episodic events deep-sea detritivors would need to ingest more to fullfill their food requi-rements than in spring. We conclude that while submarine canyons, like the Blanes canyon act as major conduits for material exported from the continental shelf after high-energy episodic events, the supply of labile food to deep-sea ecosystem is connected to the biological processes occurring at the sea surface.