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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.21.2023.tde-19042023-165249
Documento
Autor
Nombre completo
Júlia Gasparini Passos
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2023
Director
Tribunal
Pellizari, Vivian Helena (Presidente)
Lima, André Oliveira de Souza
Moser, Gleyci Aparecida Oliveira
Título en portugués
Processos microbianos do ciclo do carbono em exsudações frias no mar profundo (Atlântico Sudoeste)
Palabras clave en portugués
Ciclo do carbono marinho
Produção microbiana heterotrófica
Produção primária quimiossintética
Zonas pelágicas e bentônicas
Resumen en portugués
No mar profundo, a produção primária quimiossintética (PPQ) é uma fonte de carbono lábil, enquanto a produção microbiana heterotrófica (PMH) reintroduz a matéria orgânica dissolvida na cadeia trófica pela alça microbiana. Este estudo tem como objetivo investigar a relevância desses processos e elucidar as principais vias metabólicas nas exsudações frias e arredores na Bacia de Santos, Atlântico Sudoeste. As amostras foram coletadas ao longo de dois cruzeiros a bordo do Noc. Alpha Crucis. No primeiro cruzeiro (BIOIL 1), a PPQ e PMH foram estimadas em três profundidades, compreendendo a zona epipelágica e mesopelágica, e em sedimentos. No segundo cruzeiro (BIOIL 2), foi determinado apenas o PPQ para a coluna d'água e, além disso, foram realizados experimentos em microcosmos para quatro tratamentos diferentes (amônio, nitrito, tiossulfato e acetato). PPQ e PMH foram determinadas pela incorporação de 14C-bicarbonato e 3H-leucina, respectivamente, em temperaturas in situ simuladas no escuro. Contudo, neste estudo, não foram identificadas exsudações frias na Bacia de Santos, mas foi possível coletar amostras das zonas pelágicas e bentônicas usuais. Na zona pelágica, a PPQ variou de 5,22 x 100 a 3,24 x 102 µgC.m-3.h-1, que foram até quatro ordens de magnitude inferiores à PMH, que variou de 1,26 x 102 a 1,48 x 104 µgC.m-3.h-1. Nos sedimentos, a PPQ variou de 1,15 x 104 a 1,83 x 105 µgC.m-3.h-1, enquanto o HMP foi até quatro ordens de magnitude menor, de 3,22 x 101 a 1,56 x 103 µgC.m-3.h-1. Comparada com outras bacias oceânicas, a coluna d'água da Bacia de Santos apresenta taxas relativamente superiores de PPQ; no entanto, zona bentônica se mostrou como o local com maiores taxas quimioautotróficas devido à uma maior disponibilidade de fontes de energia nos sedimentos do que na água oligotrófica acima. O PMH teve um padrão oposto, com maiores taxas na zona pelágica, provavelmente devido a associação da heterotrofia com a produção primária fotossintética na camada eufótica. Embora a via quimioautotrófica preferencial permaneça incerta em mar profundo, os experimentos de microcosmos indicam que, na zona pelágica da Bacia de Santos, o PPQ é principalmente estimulado pela adição de amônio via oxidação de amônio, mas também possui um potencial para redução da oxidação de enxofre em condições específicas. Este estudo representa novos insights sobre os processos microbianos do Oceano Atlântico Sudoeste, o que reforça a necessidade da inclusão do PPQ nas estimativas globais do ciclo do carbono.
Título en inglés
Microbial processes of the carbon cycle in cold seeps in the deep sea (Southwest Atlantic)
Palabras clave en inglés
Chemosynthetic primary production
Heterotrophic microbial production
Marine carbon cycle
Pelagic and benthic zones
Resumen en inglés
In the deep ocean, the chemosynthetic primary production (PPQ) is a source of new and labile carbon, while the heterotrophic microbial production (PMH), reintroduces dissolved organic matter into the food chain through the microbial loop. This study aims to investigate the relevance of these processes and enlighten the metabolic pathway of PPQ in cold seep and surroundings of the Santos Basin, Southwestern Atlantic Ocean. The samples were collected throughout two cruises aboard of the R/V Alpha Crucis. In the first cruise (BIOIL 1), the PPQ and PMH were estimated in three water depths, comprising the epipelagic and mesopelagic, and in sediments. In the second cruise (BIOIL 2), only the PPQ was determined for the water column and, in addition, a microcosms experiment was performed for four different amendments (ammonium, nitrite, thiosulphate and acetate). PPQ and PMH rates were measured by 14C-bicarbonate and 3H-leucine incorporation, respectively, and incubated in situ simulated temperatures, in the dark. However, no active cold seep were identified in the Santos Basin in this study, but it was still possible to sample the usual pelagic and benthonic zones. In the pelagic zone, the PPQ ranged from 5.22 x 100 to 3.24 x 102 µgC.m-3.h-1, which were up to four orders of magnitude lower than the PMH, which varied from 1.26 x 102 to 1.48 x 104 µgC.m-3.h-1. In the sediments, the PPQ ranged from 1.15 x 104 to 1.83 x 105 µgC.m-3.h-1, while HMP was up to four orders of magnitude lower, 3.22 x 101 to 1.56 x 103 µgC.m-3.h-1. Compared with other ocean basins, the water column of the Santos Basin has relatively higher rates of PPQ; however, the benthic zone had shown to be the prime location for the chemoautotrophy due to higher availability of energy sources in the sediments than in the oligotrophic water above. The PMH had an opposite pattern, with higher rates in the pelagic zone likely due the relation of heterotrophs with the photosynthetic primary production in the euphotic layer. Although the preferential chemoautotrophic pathway remains uncertain in the deep ocean, the microcosms experiments indicate that, in the pelagic realm of the Santos Basin, the PPQ is mostly stimulated with ammonium amendments via ammonium oxidation, but with the potential for reduced sulfur oxidation in specific conditions. This study represents new insights into the microbial processes of the Southwestern Atlantic Ocean, which reinforces the need for the inclusion of the PPQ in global carbon cycle estimations.
 
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Fecha de Publicación
2023-04-27
 
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