Ciclos Biogeoquímicos Oceánicos

El carbono, el nitrógeno, el fósforo y otros elementos circulan por el océano en bucles estrechamente acoplados impulsados por la biología, la química y la circulación, lo que convierte al mar en un vasto regulador del clima y la química de la Tierra.

Definition

Los ciclos biogeoquímicos oceánicos son las vías acopladas por las cuales los elementos biológica y geoquímicamente importantes se mueven entre reservorios disueltos, particulados, vivos y sedimentarios en el mar e intercambian con la atmósfera.

Scope

Este tema abarca el ciclo marino del carbono y las bombas de carbono de solubilidad y biológicas, el ciclo del nitrógeno, incluyendo la fijación, nitrificación y desnitrificación, el ciclo del fósforo, el silicio y el hierro, el intercambio de gases con la atmósfera, y el acoplamiento de estos ciclos con la circulación oceánica y los sedimentos.

Core questions

• ¿Cómo mueven las bombas de solubilidad y biológicas el carbono de la superficie al océano profundo?
• ¿Qué transformaciones microbianas impulsan el ciclo marino del nitrógeno y cómo se equilibran los aportes y las pérdidas de nitrógeno?
• ¿Cómo se vinculan los ciclos de diferentes elementos a través de la materia orgánica y la circulación?
• ¿Cómo regulan estos ciclos el dióxido de carbono atmosférico en escalas de tiempo cortas y geológicas?

Key theories

Bombas de carbono de solubilidad y biológicas

El carbono es arrastrado hacia el océano profundo tanto físicamente, a medida que el agua fría de la superficie se hunde transportando dióxido de carbono disuelto, como biológicamente, a medida que las partículas orgánicas que se hunden exportan carbono lejos de la superficie.

Equilibrio del ciclo marino del nitrógeno

La fijación biológica de nitrógeno añade nitrógeno fijado, mientras que la desnitrificación y el anammox lo eliminan, y el equilibrio a largo plazo de estos procesos microbianos regula el inventario oceánico de este nutriente a menudo limitante.

Mechanisms

La fotosíntesis fija el carbono y los nutrientes en materia orgánica que se hunde y se respira en la profundidad, mientras que el intercambio de gases y el hundimiento de agua fría y densa transfieren dióxido de carbono hacia abajo; las comunidades microbianas transforman el nitrógeno entre sus estados de oxidación, y el lento enterramiento en los sedimentos cierra los ciclos a lo largo del tiempo geológico. La circulación une los reservorios superficiales y profundos, estableciendo las escalas de tiempo del intercambio.

Clinical relevance

Estos ciclos controlan la cantidad de dióxido de carbono que el océano elimina de la atmósfera y, por lo tanto, su papel en la moderación del clima, mientras que los cambios en el ciclo de nutrientes y oxígeno impulsados por el calentamiento y la contaminación alteran la productividad, las zonas muertas y la emisión de gases de efecto invernadero como el óxido nitroso.

History

Basándose en las proporciones elementales de Redfield, la síntesis moderna de la biogeoquímica marina surgió de los programas de estudio globales (GEOSECS, JGOFS, WOCE) a finales del siglo XX y del pensamiento del sistema Tierra, que enmarcó los ciclos del océano como componentes centrales de los presupuestos planetarios de carbono y nitrógeno.

Key figures

• Alfred Redfield
• Paul Falkowski
• Nicolas Gruber

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• falkowski2000

Frequently asked questions

¿Qué es la bomba biológica?

Es el conjunto de procesos mediante los cuales la vida marina convierte el dióxido de carbono disuelto en materia orgánica que se hunde en el océano profundo, transfiriendo el carbono lejos del contacto con la atmósfera.

¿Cómo afecta el océano al dióxido de carbono atmosférico?

A través del intercambio de gases y sus bombas de solubilidad y biológicas, el océano absorbe una gran fracción de las emisiones humanas de dióxido de carbono y, a lo largo de períodos más largos, regula el nivel natural del gas en la atmósfera.