5.6: Nitrógeno y Nutrientes

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El nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera y, al igual que los demás gases atmosféricos, se disuelve en las capas superficiales del océano. Pero la mayoría de los organismos marinos no pueden utilizar directamente el nitrógeno disuelto en la forma en que existe en el aire (N ₂), por lo que primero debe convertirse en otros productos nitrogenados. Estas conversiones son emprendidas por bacterias marinas, quienes toman el N ₂ disuelto y lo convierten en amonio (NH ₄ ⁺), nitrito (NO ₂ ^-) o nitrato (NO ₃ ^—). Estas bacterias también toman el amonio excretado por los organismos marinos y los subproductos de la descomposición y finalmente los convierten en nitrato. El nitrato es el principal compuesto nitrogenado utilizado por los productores primarios en el océano; es un nutriente importante requerido para la fotosíntesis. Nótese que en este contexto, un nutriente se refiere a un químico necesario para apoyar la fotosíntesis y la producción primaria. No se refiere a las necesidades nutricionales de los organismos de consumo. Dado que los nutrientes se utilizan rápidamente en procesos biológicos, no son conservadores y sus concentraciones varían regional y estacionalmente. Generalmente se encuentran en bajas cantidades en los océanos debido a que son rápidamente consumidos por los productores primarios.

Dado que el nitrato es uno de los nutrientes más importantes, por ahora solo nos enfocaremos en el nitrato ya que discutimos los patrones generales de nutrientes en el océano. Otros nutrientes importantes, como el fosfato y la sílice, muestran patrones similares a los del nitrato, y serán discutidos en la sección sobre producción primaria (capítulo 7).

A continuación se muestra un perfil representativo de nutrientes (nitrato) (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las concentraciones de nutrientes son bajas en la superficie, porque ahí es donde se encuentran los productores primarios; los nutrientes se consumen rápidamente y no tienen la oportunidad de acumularse. Los niveles de nutrientes aumentan a profundidad, ya que ya no son consumidos por los productores, y están siendo regenerados a través de la descomposición de material orgánico por bacterias.

Figura Perfil nutrimental\(\PageIndex{1}\) representativo (nitrato) para el océano abierto (PW).

Las comparaciones de los perfiles de nutrientes y oxígeno disuelto entre los océanos Pacífico y Atlántico revelan algunas diferencias interesantes (Figura\(\PageIndex{2}\)). En general, el Atlántico tiene más oxígeno disuelto pero menores concentraciones de nutrientes que el Pacífico. En el Atlántico Norte se forman masas de agua que son muy frías y densas, por lo que el agua se hunde hasta el fondo. Esta agua pasará entonces los próximos mil años o más moviéndose a lo largo del fondo marino desde el Atlántico, hasta el Índico, y finalmente hacia el Océano Pacífico (ver sección 9.8). Esta agua es inicialmente agua superficial rica en oxígeno, y a medida que se hunde lleva oxígeno al fondo marino profundo. A medida que el agua del fondo se mueve a través de las cuencas oceánicas, el oxígeno se elimina a través de la respiración y la descomposición, y para cuando llega al Pacífico se ha agotado gran parte de su oxígeno. Al mismo tiempo, la descomposición de la materia orgánica que se hunde agrega nutrientes a las aguas profundas a medida que se mueve a través de los océanos, por lo que los nutrientes se acumulan y el agua del Pacífico se vuelve rica en nutrientes. Por lo tanto, la comparación de las proporciones de oxígeno a nutrientes en las aguas profundas puede proporcionar una indicación de la edad del agua, es decir, cuánto tiempo ha pasado desde que inicialmente se hundió de la superficie en el Atlántico Norte. El agua con un alto contenido de oxígeno y bajo contenido de nutrientes es relativamente joven, mientras que el agua más vieja tendrá menos oxígeno pero mayores concentraciones de nutrientes.

Figura Perfiles de oxígeno\(\PageIndex{2}\) disuelto (izquierda) y nutriente (derecha) para los océanos Pacífico y Atlántico. A medida que el agua circula del Atlántico al Pacífico, el oxígeno se consume mientras que los nutrientes se acumulan (PW).