Oxigénio Dissolvido e Ciclo de Nutrientes

A interação entre a fotossíntese na superfície e a respiração em profundidade molda os padrões verticais de oxigénio e nutrientes do oceano, controlando onde a vida prospera e onde as zonas com falta de oxigénio se expandem.

Definition

O ciclo de nutrientes é o movimento de elementos biologicamente essenciais entre reservatórios dissolvidos, particulados e vivos no oceano, acoplado à produção e consumo de oxigénio dissolvido durante a fotossíntese e a respiração.

Scope

Este tópico abrange a solubilidade e distribuição do oxigénio dissolvido, a formação e dinâmica das zonas de mínimo de oxigénio, os principais nutrientes limitantes (nitrato, fosfato, silicato) e micronutrientes como o ferro, a bomba biológica que exporta matéria orgânica, e a regeneração de nutrientes e consumo de oxigénio durante a decomposição.

Core questions

• O que controla a solubilidade e a distribuição vertical do oxigénio dissolvido no oceano?
• Como se formam as zonas de mínimo de oxigénio e por que estão a expandir-se?
• Que nutrientes limitam a produção primária em diferentes regiões oceânicas?
• Como a bomba biológica redistribui carbono e nutrientes entre as águas superficiais e profundas?

Key theories

Razão de Redfield e remineralização

A matéria orgânica marinha forma-se e decompõe-se com uma razão característica de carbono para nitrogénio para fósforo, de modo que a respiração em profundidade consome oxigénio e regenera nutrientes em proporções previsíveis.

A bomba biológica

Partículas orgânicas em afundamento transportam carbono e nutrientes da superfície iluminada pelo sol para o oceano profundo, onde a sua decomposição consome oxigénio e armazena carbono longe da atmosfera.

Mechanisms

O fitoplâncton na superfície iluminada pelo sol absorve nutrientes e liberta oxigénio durante a fotossíntese; a matéria orgânica que produz afunda-se e é respirada em profundidade, consumindo oxigénio e libertando nutrientes de volta para a solução. Onde a circulação fornece pouco oxigénio e a respiração é alta, desenvolvem-se zonas de mínimo de oxigénio, e a ressurgência devolve nutrientes regenerados para alimentar a produção subsequente.

Clinical relevance

O fornecimento de nutrientes governa a produtividade oceânica e as pescas, enquanto o declínio do oxigénio e a expansão das zonas mortas ameaçam os ecossistemas marinhos; ambos são sensíveis ao aquecimento e à mudança na circulação, tornando-os indicadores chave da saúde oceânica sob as alterações climáticas.

History

Redfield estabeleceu a ligação proporcional entre nutrientes marinhos e biologia nas décadas de 1930-1950; trabalhos posteriores, incluindo a hipótese do ferro de Martin do final da década de 1980, revelaram que micronutrientes escassos podem limitar a produtividade em vastas regiões oceânicas, remodelando a compreensão do controlo de nutrientes.

Key figures

• Alfred Redfield
• John Martin

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• redfield1958

Frequently asked questions

O que é uma zona de mínimo de oxigénio?

É uma camada de profundidade, tipicamente nos primeiros cem a mil metros, onde o oxigénio dissolvido cai para níveis muito baixos porque a respiração consome oxigénio mais rapidamente do que a circulação lenta consegue reabastecê-lo.

Por que o ferro é um nutriente importante no oceano?

O ferro é necessário para a fotossíntese, mas é extremamente escasso em grande parte do oceano aberto, então em regiões ricas em outros nutrientes pode ser o fator que limita o crescimento do fitoplâncton.