Control de isótopos estables de nitrógeno sobre el ciclo del nitrógeno en el Sistema de Corrientes de Humboldt frente a Chile

(con Jaime Soto, y Karen Casciotti de WHOI)

Los modelos de fraccionamiento isotópico asociados a la incorporación de nutrientes por parte de microalgas sugieren intenso fraccionamiento cuando los nutrientes son abundantes.En consecuencia, la distribución de isótopos de nitrógenos en sedimentos marinos provee la posibilidad de trazar cambios en el ciclo del nitrógeno a través del tiempo.

El uso de isótopos de nitrógeno como trazadores paleoceanográficos se basa en que la materia orgánica sedimentaria retiene la señal isotópica del nitrógeno celular durante su biosíntesis.Sin embargo, durante el tránsito del nitrógeno orgánico particulado a la interfaz agua-sedimento y en los sedimentos, la diagénesis puede alterar la señal de δ15N.Adicionalmente, la composición isotópica del nitrato puede ser alterada en el agua subsuperficial si ocurren reacciones disimilatorias.Una forma de reconstruir la señal isotópica del fitoplancton en sedimentos es a través de la medición de la composición isotópica estable de nitrógeno en clorofila (Sachs and Repeta 2000, Org. Geochem. 31, 317-329) y nitrato (Casciotti et al. 2002, Anal. Chem. 74, 4095-4912).Clorofila es el pigmento de los autótrofos marinos por lo que la composición isotópica de N de chlorin (clorofila y su productos de degradación) es un trazador de biomasa algal no afectado por diagenesis o la presencia de detrito.Por otra parte, δ15N de nitrato permite seguir el fraccionamiento isotópico asociado a cambios en la composición isotópica de nitrato que entra a la zona fótica.

En esta investigación determinamos la composiciónisotópica de nitrato, nitrógeno particulado, y de sedimentos superficiales en el área de la Zona del Mínimo de Oxígeno (OMZ) del norte de Chile (23oS) donde la OMZ es permanente y más intensa que en el área centro-sur (37oS), donde la OMZ es estacional.En ambas áreas, δ15N de sedimentos disminuye en alrededor de 2‰ con la distancia de la costa.Esta tendencia es la opuesta a la que otros autores han encontrado en áreas productivas (Holmes et al. 1996 Mar. Geol. 134, 1-12), presumiblemente asociada a la disminución de nitrato en la superficie de la columna de agua.La composición isotópica de nitrato varió entre 12.3 y 30.9‰ en el norte de Chile con máximos valores (>25‰) entre 80-100 m de profundidad, dentro de la OMZ.Los valores más bajos en 15N (ca. 12‰) se observaron a 30 m de profundidad (redoxclina) que coincide con la concentración más baja de nitrato.En este estudio examinamos la influencia de la transformación del nitrógeno orgánico particulado durante su transporte hacia el sedimento y la alteración del δ15N-nitrato que aflora a la superficie para explicar la ausencia de la señal de fertilización sobre la composición isotópica del nitrógeno sedimentario.

Financiamiento:Proyecto FONDECYT 1040503 Paleoceanographic changes associated with intensity of El Niño events in the eastern south Pacific recorded in sedimentary organic matter in the continental shelf off Chile