Nitrogen cycling in the Cape Verde Frontal Zone (NW Africa): Elemental and isotopic characterization
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Valiente Rodríguez, SaraEditorial
Universidad de Granada
Departamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Ciencias de la TierraMateria
Nitrógeno Cabo Verde Aguas marinas Ecología marina
Fecha
2024Fecha lectura
2023-11-10Referencia bibliográfica
Valiente Rodríguez, Sara. Nitrogen cycling in the Cape Verde Frontal Zone (NW Africa): Elemental and isotopic characterization. Granada: Universidad de Granada, 2023. [https://hdl.handle.net/10481/88373]
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Tesis Univ. Granada. ; PROYECTO Flujos de carbono en un sistema de afloramiento costero (Cabo Blanco, NO de Africa): Caracterización elemental, óptica, isotópica y molecular (FLUXES). Ministerio de Economía y Competitividad. Project Number: CTM2015-69392-C3-2-R. 01/01/2016 - 31/12/2018 ; Ayuda para Contratos Predoctorales para la Formación de Doctores (BES-2016-079216)Resumen
Despite the scientific interest on nitrogen (N) in the marine environment and its key role in
global biogeochemical cycles, there are still uncertainties about the mechanisms that
control its cycle and how to quantify them. N fluxes to and within the ocean are likely to
increase in the future due to anthropogenic activities. To understand the consequences of
these anthropogenic perturbations in the ocean, natural fluctuations in the N cycle must be
understood. In this context, the general objective of this PhD thesis is to characterize
elemental and isotopically the inorganic and organic (dissolved and suspended) N pools, in
the Cape Verde Frontal Zone (CVFZ) from the information collected during two
oceanographic cruises carried out in summer and autumn 2017. This highly dynamic zone
is located at the southern end of the Eastern Boundary Upwelling Ecosystem of the Canary
current. In the CVFZ, convergence of tropical and subtropical Atlantic waters occurs,
forming the thermohaline Cape Verde front (CVF). In addition, this region is characterised
by large vertical and horizontal export fluxes of organic matter and inorganic nutrients, due
to the interaction of the CVF with the Mauritanian coastal upwelling and its Cape Blanc
Giant Filament.
We observed that the distributions of inorganic and organic N species, and the -O2:N:Si:P
stoichiometric ratios in the epipelagic layer of the CVFZ were dictated by the position of
the CVF and its interaction with meso- and submeso-scale structures (meanders, eddies,
filaments). This stoichiometry reflected severe N limitation at surface mixed layer, and
preferential N mineralisation in the water below pycnocline and in meso- and bathypelagic
layers. Geographical heterogeneity in dissolved (DON) and suspended particulate (PON)
organic nitrogen distributions and their stoichiometry were also observed within each of
the different water masses of contrasting origin present in the study area (North and South
Atlantic Central Water, Subpolar Mode Water, Mediterranean Water, Antarctic
Intermediate Water, Labrador Sea Water and North East Atlantic Deep Water).
Nevertheless, our analysis indicates that DON and suspended PON have a minor impact on
local mineralisation processes, suggesting that regenerated nitrate in CVFZ was mainly
derived from sinking POM. This higher contribution of sinking POM was also supported
by the distribution of δ15NNO3
− and δ18ONO3
− and the average values obtained for each water
mass in the CVFZ. A pesar del interés científico sobre el ciclo del nitrógeno (N) en el medio marino y su papel
clave en los ciclos biogeoquímicos globales, aún existen ciertas lagunas sobre los
mecanismos que controlan su ciclo y como cuantificarlos. Además, se pronostica que los
flujos de nitrógeno hacia y dentro del océano aumenten debido a efectos antropogénicos.
Para comprender las consecuencias de estas perturbaciones antropogénicas en el océano,
debemos entender las fluctuaciones naturales en los procesos del ciclo del N. En este
contexto, el objetivo general de esta tesis consiste en caracterizar elemental e
isotópicamente el nitrógeno inorgánico y orgánico (disuelto y en suspensión), en la Zona
Frontal de Cabo Verde (CVFZ), a partir de la información recopilada durante dos campañas
oceanográficas realizadas en verano y en otoño del 2017. Esta zona de gran dinamismo está
situada en el extremo Sur del ecosistema de afloramiento costero de la Corriente de
Canarias. En la CVFZ se produce la convergencia de aguas tropicales y subtropicales del
Atlántico, formando el Frente termohalino de Cabo Verde (CVF). Esta región, está
caracterizada, además, por grandes flujos de exportación de materia orgánica y nutrientes
inorgánicos, tanto verticales como horizontales, debidos a la interacción del CVF con el
afloramiento costero de Mauritania y el filamento gigante de Cabo Blanco
En esta tesis se observó que las distribuciones de N orgánico e inorgánico, así como las
relaciones estequiométricas de -O2:N:Si:P, en la capa epipelágica del CVFZ, las dictan la
posición del CVF y su interacción con las estructuras de meso- y submesoescala en la zona
(meandros, remolinos, filamentos). La estequiometría obtenida refleja una severa
limitación de N en la capa superficial, mientras que por debajo de la picnoclina y en las
capas meso- y batipelágicas mostró una mineralización preferente de N. Las distribuciones
de nitrógeno orgánico disuelto (DON) y particulado (PON) y sus estequiometrias
mostraron cierta heterogeneidad geográfica en las diferentes masas de agua presentes en el
CVFZ (Aguas Centrales del Atlántico Norte y Sur, Agua Modal Subpolar, Agua
Mediterráneo, Auga Intermedia Antártica, Agua de Labrador y Agua Profunda del
Atlántico Nororiental). Los análisis mostraron que tanto DON como PON, tienen un
impacto pequeño en los procesos locales de mineralización, lo cual sugiere que el nitrato
regenerado en la región de estudio, se deriva principalmente por la mineralización del
material particulado en sedimentación. Esta mayor contribución por parte del material
particulado en sedimenta, la corrobora la distribución obtenida de δ15NNO3
− y δ18ONO3
− y
sus valores medios en cada masa de agua presente en la CVFZ.