Impact of ocean warming and acidification on coccolithophore ecology and calcification in the North Pacific

Resumen

Los cocolitofóridos son fitoplancton calcificante unicelular cosmopolita involucrado en importantes ciclos biogeoquímicos globales. Esta tesis doctoral se centra en los impactos del calentamiento del océano y la acidificación sobre la morfología y la calcificación de los cocolitofóridos, con especial atención a la especie cosmopolita y dominante Emiliania huxleyi. El estudio incluye experimentos de temperatura usando cepas de E. huxleyi aisladas en el noroeste del océano Pacífico, y el análisis de muestras de agua colectadas a lo largo de un transecto que cubre aguas del Golfo de California y del margen NE del oceáno Pacífico. Este tipo de trabajo es oportuno dado que el calentamiento global y el rápido aumento del CO2 antropogénico en la atmósfera tienen consecuencias notables en el medio marino. Para aclarar discrepancias que aparecen en la literatura sobre la respuesta de la calcificación a los cambios de temperatura, comparamos tres cepas de E. huxleyi cultivadas bajo condiciones no limitantes de nutrientes ni de luz, a 10, 15, 20 y 25 ºC de temperatura. Las tres cepas mostraron tasas de crecimiento similares en función de la temperatura, con un óptimo en los 20–25 ºC. Se correlacionaron positivamente con la temperatura: la tasa de producción de cocolitos y de elementos particulados (carbono inorgánico particulado (PIC), carbono orgánico particulado (POC), nitrógeno particulado total (TPN)), la masa y tamaño del cocolito, el ancho del ciclo de elementos del tubo de los cocolitos, el número de cocolitos en la cocosfera, la masa de la cocosfera, y la velocidad de hundimiento y la relación PIC : POC de las células individuales. La correlación entre la producción de PIC y la masa/tamaño del cocolito apoya la noción de que la masa del cocolito se puede usar como proxy para la producción de PIC en muestras de sedimentos. Encontramos que los cocolitos incompetos no se deben a la escasez de tiempo a altas producciones de PIC. Las temperaturas de crecimiento subóptimas aumentan el porcentaje de coccolitos malformados en algunas cepas. La relación PIC : POC mostró un mínimo a la temperatura óptima de crecimiento. En el contexto del cambio climático, el calentamiento global podría causar una disminución en la contribución del PIC exportado de los cocolitofóridos, podría ser una conveniencia en algunos genotipos debido a una menor cantidad de malformaciones de cocolitos y podría influir de manera importante sobre las velocidades de hundimiento. Dado que el calentamiento, la acidificación y la menor disponibilidad de nutrientes pueden ocurrir simultáneamente en los escenarios de cambio climático, existe la pregunta sobre cuál será el efecto neto de los diferentes factores de influencia. Aquí analizamos 68 muestras de agua abarcando una amplia gama de condiciones. Enfocamos el estudio en las principales variaciones morfológicas y de morfotipo de la especie E. huxleyi, y también en las diferentes especies del género Gephyrocapsa. Descubrimos que E. huxleyi tipo O es un morfotipo más frío potenciado por concentraciones más altas de amonio y es más tolerante a valores de pH más bajos que el morfotipo A. El morfotipo A sobre-calcificado compartió nicho con el morfotipo O. Las aberraciones morfológicas observadas y la morfología sub-calcificada se asociaron a condiciones desfavorables, tales como bajas (aunque no las más bajas) concentraciones de nutrientes. La contribución de PIC por litro de G. oceanica fue más alta que la de E. huxleyi, en tercer lugar fue la de G. muellerae. Gephyrocapsa oceanica presentó la mayor afinidad a las aguas más cálidas con menores concentraciones de nutrientes, y G. muellerae la mayor tolerancia a un pH más bajo. En el contexto del cambio climático, G. oceanica y G. muellerae podrían aumentar su abundancia relativa, generando cambios en la producción de PIC.

Fecha de lectura	13 jul 2018
Idioma original	Inglés
Institución de lectura	Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Supervisor	Patrizia Ziveri . (Director/a) & Gerald Langer . (Director/a)