Carbono orgánico disuelto
El carbono orgánico disuelto ( DOC ) es la fracción de carbono orgánico definida operativamente como aquella que puede pasar a través de un filtro con un tamaño de poro típicamente entre 0,22 y 0,7 micrómetros . [2] La fracción que queda en el filtro se llama carbono orgánico particulado (POC). [3]
La materia orgánica disuelta (DOM) es un término estrechamente relacionado que a menudo se usa indistintamente con DOC. Mientras que DOC se refiere específicamente a la masa de carbono en la materia orgánica disuelta, DOM se refiere a la masa total de la materia orgánica disuelta. Entonces DOM también incluye la masa de otros elementos presentes en el material orgánico, como nitrógeno, oxígeno e hidrógeno. DOC es un componente de DOM y normalmente hay aproximadamente el doble de DOM que DOC. [4] Muchas declaraciones que se pueden hacer sobre DOC se aplican igualmente a DOM, y viceversa .
El DOC es abundante en los sistemas marinos y de agua dulce y es uno de los mayores reservorios cíclicos de materia orgánica en la Tierra, representando la misma cantidad de carbono que en la atmósfera y hasta el 20 % de todo el carbono orgánico. [5] En general, los compuestos de carbono orgánico son el resultado de procesos de descomposición de materia orgánica muerta, incluidas plantas y animales. DOC puede originarse dentro o fuera de cualquier cuerpo de agua dado. El DOC que se origina dentro del cuerpo de agua se conoce como DOC autóctono y generalmente proviene de plantas acuáticas o algas., mientras que el DOC que se origina fuera de la masa de agua se conoce como DOC alóctono y generalmente proviene de suelos o plantas terrestres . [6] Cuando el agua se origina en áreas terrestres con una alta proporción de suelos orgánicos, estos componentes pueden drenarse en ríos y lagos como DOC.
La reserva marina de DOC es importante para el funcionamiento de los ecosistemas marinos porque se encuentran en la interfaz entre los mundos químico y biológico. DOC alimenta las redes alimentarias marinas y es un componente importante del ciclo del carbono de la Tierra . [7]
DOC es un nutriente básico que apoya el crecimiento de microorganismos y juega un papel importante en el ciclo global del carbono a través del ciclo microbiano . [10] En algunos organismos (etapas) que no se alimentan en el sentido tradicional, la materia disuelta puede ser la única fuente externa de alimento. [11] Además, DOC es un indicador de las cargas orgánicas en los arroyos, además de respaldar el procesamiento terrestre (p. ej., dentro del suelo, los bosques y los humedales) de la materia orgánica. El carbono orgánico disuelto tiene una alta proporción de carbono orgánico disuelto biodegradable (BDOC) en las corrientes de primer orden en comparación con las corrientes de orden superior. En ausencia de extensos humedales , ciénagas o pantanos, las concentraciones de flujo base de DOC en cuencas hidrográficas no perturbadas generalmente oscilan entre aproximadamente 1 y 20 mg/L de carbono. [12] Las concentraciones de carbono varían considerablemente entre los ecosistemas. Por ejemplo, los Everglades pueden estar cerca de la parte superior del rango y la mitad de los océanos puede estar cerca del fondo. Ocasionalmente, las altas concentraciones de carbono orgánico indican influencias antropogénicas, pero la mayoría de los DOC se originan naturalmente. [13]
La fracción BDOC consiste en moléculas orgánicas que las bacterias heterótrofas pueden utilizar como fuente de energía y carbono. [14] Algún subconjunto de DOC constituye los precursores de los subproductos de desinfección del agua potable. [15] BDOC puede contribuir a la regeneración biológica no deseada dentro de los sistemas de distribución de agua. [dieciséis]
Flujos oceánicos netos de producción y exportación de DOC
Producción neta de DOC (NDP) en los 74 metros superiores (a) y exportación neta de DOC (NDX) por debajo de los 74 metros (b). En estado estacionario, la suma global de NDX es igual a la de NDP y es de 2,31 ± 0,60 PgC año.
[1] Tamaño y clasificación de partículas marinas [8] Adaptado de Simon et al., 2002. [9] Diferencias de color en DOC recolectado de aguas costeras
Aguas marinas costeras filtradas (0,2 μm) recolectadas en varios lugares del Reino Unido. Las diferencias de color se deben al rango de entrada de carbono derivado del suelo al agua costera, con marrón oscuro (izquierda) que indica una alta contribución de carbono derivado del suelo y agua casi clara (derecha) que indica una baja contribución de carbono derivado del suelo. .
[7] Orígenes y biodisponibilidad de DOC en aguas subterráneas [36]
DOM: materia orgánica disuelta
DOC y POC — DIC y PIC
Las aguas continentales reciben principalmente carbono de los ecosistemas terrestres .
[38] Este carbono (1,9 Pg C y-1) se transporta a los océanos (0,9 Pg C y-1), se entierra en los sedimentos (0,2 Pg C y-1) o se emite como CO2 (0,8 Pg C y-1 ).
[39] Las estimaciones más recientes son diferentes: en 2013, Raymond et al. Las emisiones de CO2 declaradas de las aguas continentales pueden llegar a 2,1 Pg C y-1.
[40] P = fotosíntesis
R = respiración
Vista simplificada de las principales fuentes (texto en negro; subrayadas son las fuentes alóctonas) y sumideros (texto en amarillo) del depósito oceánico de carbono orgánico disuelto (DOC).
Fuentes principales
Las fuentes de COD más comúnmente referidas son: atmosféricas (p. ej., lluvia y polvo), terrestres (p. ej., ríos), productores primarios (p. ej., microalgas, cianobacterias, macrófitos), aguas subterráneas, procesos de la cadena alimentaria (p. ej., pastoreo de zooplancton ) y bentónicos. flujos (intercambio de DOC a través de la interfase sedimento-agua pero también de respiraderos hidrotermales ).
[7]Sumideros principales
Los cuatro procesos principales que eliminan el DOC de la columna de agua son: fotodegradación (particularmente radiación UV , aunque a veces la fotodegradación "transforma" el DOC en lugar de eliminarlo, lo que termina en moléculas complejas de mayor peso molecular), microbiano (principalmente por procariotas ), agregación ( principalmente cuando el río y el agua de mar se mezclan) y la degradación térmica (por ejemplo, en sistemas hidrotermales).
[7] DOC producción neta, transporte y exportación en el océano
Las regiones de producción neta significativa de DOC (flechas anchas) incluyen regiones de afloramiento costero y ecuatorial que sustentan gran parte de la nueva producción mundial. El DOC se transporta hacia y alrededor de los giros subtropicales con la circulación superficial impulsada por el viento. La exportación tiene lugar si DOC exportable (concentraciones elevadas indicadas por campos azul oscuro) está presente durante el vuelco de la columna de agua. precursor de la formación de masas de aguas profundas e intermedias. DOC también se exporta con subducción en los giros. En las regiones donde los sistemas frontales polares impiden que el agua subtropical enriquecida con DOC sirva como precursor para la circulación de vuelco (como en los sitios de formación del agua del fondo antártico en el Océano Austral), la exportación de DOC es un componente débil de la bomba biológica.
[75] Red alimentaria microbiana simplificada en el océano iluminado por el sol
Lado izquierdo: descripción clásica del flujo de carbono desde las algas fotosintéticas hasta los herbívoros y niveles tróficos más altos en la cadena alimentaria.
Lado derecho: bucle microbiano, con bacterias que utilizan carbono orgánico disuelto para ganar biomasa, que luego vuelve a entrar en el flujo de carbono clásico a través de los protistas.
[76] [77] Flujos de carbono orgánico disuelto (DOC) en la superficie, mesopelágico e interior del océano
En el panel (A), las existencias DOC oceánicas se muestran en círculos negros con letra roja y las unidades son Pg-C. Los flujos DOC se muestran en letra blanca y negra y las unidades son Tg-C año–1 o Pg-C año–1. Las letras en las flechas y los valores de flujo asociados corresponden a las descripciones que se muestran en (B), que enumera las fuentes y sumideros de DOC oceánico.
[78] Agua de río de turberas que drena en aguas costeras
El sudeste asiático alberga una de las mayores reservas de turberas tropicales del mundo y representa aproximadamente el 10 % del flujo mundial de carbono orgánico disuelto (DOC) tierra-mar. Los ríos transportan altas concentraciones de materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), que se muestran aquí interactuando con el agua de la plataforma oceánica.
[83] Cambio en la composición de DOC con profundidad
