Environmental shaping and carbon cycling in a macrophyte-dominated Mediterranean coastal lagoon

Abstract

Las lagunas litorales son sistemas altamente dinámicos en los que la vegetación sumergida juega un papel estructural y funcional fundamental. En esta tesis se ha realizado una aproximación a la ecología funcional de una laguna litoral mediterránea dominada por macrófitos (s'Albufera des Grau, Menorca, Islas Baleares). Se han estudiado los principales procesos determinantes de su funcionamiento ecológico, con aproximaciones a la hidrología, al régimen lumínico subacuático y a la dinámica de las praderas de macrófitos. Finalmente se ha caracterizado el metabolismo y el ciclaje del carbono en el sistema como descriptores del funcionamiento del mismo. Se han utilizado distintas escalas temporales de observación para abarcar la máxima variabilidad posible, desde escalas subdiarias, a análisis interanuales o Incluso decadales. La Albufera des Grau es un sistema dominado por el macrófito Ruppia cirrhosa, que muestra un claro ciclo estacional de producción -descomposición. La elevada producción anual de esta especie sitúa la laguna en el rango superior de producción para este tipo de sistemas. La distribución espacial de las praderas viene determinada por la disponibilidad lumínica y por el efecto perturbador de los intensos vientos de componente norte. Por otro lado, la dinámica interanual de la vegetación sumergida está relacionada con los niveles de salinidad y disponibilidad lumínica en verano y primavera respectivamente. El efecto de la disponibilidad de luz sobre la producción primarla bentónica también se pone de manifiesto al analizar el régimen lumínico subacuático. Una fracción importante del bentos de la laguna está potencialmente limitada por luz durante el periodo de crecimiento macrofítico. En las partes profundas de la laguna, esta limitación vendría dada exclusivamente por cambios en la atenuación de la luz en el agua, mientras que en las zonas someras, donde la limitación es menos probable, el nivel del agua también tendría un papel importante. La atenuación de la luz en la columna de agua está determinada, en este sistema, a partes iguales por el fitoplancton y por el carbono orgánico disuelto, mientras que los sólidos inorgánicos en suspensión juegan un papel muy secundario. La hidrología de la laguna ha sido correctamente descrita por un modelo dinámico simple basado en balances diarios de agua y sal en la laguna y en un balance de agua en la cuenca hidrológica. El modelo, calibrado y validado en series independientes de datos, se ajusta correctamente a la dinámica diaria del nivel del agua y la salinidad del sistema y simulaciones para un periodo histórico de 30 años han permitido caracterizar el balance hídrico de la laguna. A pesar de la enorme variabilidad interanual, se ha observado una clara relación de la salinidad media anual con la precipitación total anual, con la cual se ha definido una salinidad de equilibrio para la laguna. La elevada actividad de las praderas de macrófitos se pone de manifiesto en los descriptores metabólicos a nivel de sistema, estimados a partir de variaciones nictemerales de carbono inorgánico disuelto, DIC, y de oxigeno disuelto, DO, en distintas localidades de la laguna. En la dinámica de estos dos componentes influyen, además de los procesos de metabolismo de las praderas, procesos bacterianos anaeróbicos y reacciones químicas que tienen lugar en la columna de agua y en la interfase entre agua y sedimento. A pesar de la importancia del metabolismo interno en la dinámica nictemeral de DIC, a una escala estacional e interanual este componente se ve afectado también por flujos hidrológicos, por el intercambio atmosférico de Co2, y por la precipitación de carbonato cálcico. A nivel de balance de carbono, la laguna actúa como fuente o sumidero en función de la presencia o ausencia estacional de vegetación sumergida, con perturbaciones de este ciclo básico por parte de crecimiento masivos de fitoplancton. La laguna muestra, además, una clara variabilidad interanual. Por otro lado, la estimación de los distintos flujos de carbono orgánico y la exploración isotópica de la red trófica del sistema sugieren que hay un bajo consumo de la gran producción macrofítica, cuyo destino principal sería la rápida descomposición y secundariamente el enterramiento en el sedimento.