lunes, diciembre 18, 2017

ACIDIFICACIÓN OCEÁNICA - OCEAN ACIDIFICATION (VIDEO PML)

Las emisiones de CO2 y su transferencia a los océanos están provocando la acidificación de los océanos. En el post nos gustaría compartir este video divulgativo de los efectos que tiene la acidificación oceánica realizado por el PML (Plymouth Marine Laboratory). Debemos conocer el efecto de la acidificación oceánica porque tiene implicaciones en los ecosistemas marinos y también en nuestra sociedad.

CO2 emissions and its transfer to the ocean is causing the ocean acidification. In this post, we would like to share an outreach video about the effect of the ocean acidification that has been done by the PML (Plymouth Marine Laboratory). We should know the effect of the ocean acidification because it has implications on the marine ecosystems and also in our society.



martes, diciembre 05, 2017

FERTILIZACIONES DE Fe: ¿UNA HERRAMIENTA PARA COMBATIR EL CALENTAMIENTO GLOBAL?

Antonio Tovar Sánchez

Actualmente, los mayores esfuerzos en oceanografía se centran en el estudio el conocimiento del funcionamiento global del océano centrado en la producción primaria oceánica. En esta línea la Antártida ha recibido una especial atención por tratarse de una zona de una riqueza biológica única y extremadamente sensible a los cambios climáticos; y por ser una zona HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll), es decir una zona que reúne las condiciones óptimas para que exista una alta producción primaria pero que se encuentra limitada por un elemento, el hierro (Fe). A pesar de los numerosos y multimillonarios experimentos de fertilización con Fe llevados a cabo por la comunidad científica internacional en zonas HNLC, aún quedan muchas incógnitas por desvelar que hacen que las fertilizaciones oceánicas con Fe como herramienta capaz de mitigar el calentamiento global sean cuestionables. Por ejemplo, son necesarios estudios más detallados que expliquen cómo se ve afectada la química del Fe en las aguas superficiales oceánicas donde se ha llevado acabo la fertilización; o el comportamiento y papel que juegan los principales organismos representantes de los diferentes eslabones tróficos tras la fertilización; la limitación de otros elementos traza, como el cobalto (Co), que ven reducidos sus niveles tras la proliferación masiva de fitoplancton como consecuencia de la fertilización.


jueves, noviembre 30, 2017

VISITA DEL INVESTIGADOR ANTONIO TOVAR SÁNCHEZ

Durante esta semana, el Dr. Antonio Tovar Sánchez ha estado impartiendo docencia en el Máster Interuniversitario en Oceanografía en la asignatura Reactividad Química en los Océanos. El Dr. Tovar Sánchez es investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía.

Las líneas de investigaciones de Dr. Tovar Sánchez se centran en la biogeociencia medioambiental, principalmente estudiando las interacciones entre la hidrosfera, biosfera, atmósfera, geosfera y antroposfera. Tiene una amplia experiencia en el impacto de las aguas subterráneas en la calidad de aguas costeras y en el estudio de los ciclos biogeoquímicos. Es uno de los investigadores españoles que ha participado en experimentos de Fertilización de hierro en el Océano Sur.

Para más información pueden ver su página web en el siguiente enlace (ver aquí).

Las sesiones que impartió fueron :

- Estado actual y problemática asociada al estudio de metales traza en campañas oceanográficas.

- Fertilizaciones de Fe: ¿Una herramienta para combatir el calentamiento global?




jueves, noviembre 09, 2017

PRÁCTICAS CON LOS ALUMNOS DE REACTIVAD QUÍMICA MARINA

Los alumnos del Máster Universitario en Oceanografía, como parte de la asignatura Reactividad Química Marina, han participado en dos sesiones prácticas de voltametría. La primera de ellas, en el laboratorio QUIMA de la Facultad de Ciencias del Mar, donde han tenido contacto con el voltámetro, como funciona y han realizado diversas medidas de Fe utilizando el método de adiciones estándar. En la segunda sesión, han aprendido a tratar los datos de una curva de valoración para obtener las constantes condicionales de equilibrio y la concentración de ligandos en una muestra de agua de mar.





jueves, octubre 19, 2017

OCEAN ACIDIFICATION IN THE CANARY CURRENT LARGE MARINE ECOSYSTEM

The IOC-UNESCO recently published a new book entitled: Oceanographic and biological features in the Canary Current Large Marine Ecosystem, edited by L. Valdés and I. Déniz-González. The book can be read in the next link (book).



The chapter 6.5: Ocean Acidification in the Canary Current Large Marine Ecosystem, was written by J. Magdalena Santana-Casiano and M. González-Dávila, members of EACFe proyect.  There, the authors presented the trend of pH in the European Station for Time series in the Ocean (ESTOC) located at 60 km North of Gran Canaria (29°10’N, 15°30’W). For more than 15 years, the QUIMA group has been measuring the pH in the water column in that station and the pH is decreasing (total scale) in 0.0019 ± 0.0003 units per year, with the increasing of the seawater partial pressure of CO2 of 1.9 ± 0.3 µatm yr-1.

The pH has a seasonal variability with variations between 0.03 - 0.05 pH units. The lowest values are observed during the winter due to the winter convective mixing period, while the maximum values are measured in summer because of the stratification.



jueves, octubre 05, 2017

VISITANDO LA ESTACIÓN ESTOC PARA ESTUDIAR LA ACIDIFICACIÓN OCEÁNICA

Del 25 al 28 de septiembre, Adrián Castro, componente del grupo QUIMA visitó conjuntamente con científicos de PLOCAN la estación europea de series temporales ESTOC, situada a 60 millas al norte de Gran Canaria. Esta visita se hizo a bordo del buque oceanográfico Ángeles Alvariño.

Durante esos días, Adrián tomó muestras de agua de mar en toda la columna de agua. En estas muestras el grupo QUIMA mide el pH, la alcalinidad y el carbono inorgánico total.


Con los datos de pH analizados y que llevamos registrando desde 1995 podemos saber cual es la tendencia del proceso de acidificación oceánica en la zona de Canarias. Actualmente sabemos que la variación de pH es de 0.0019 unidades de pH por año. Esta variación es similar en todo el  giro subtropical del Atlántico Norte. 



lunes, septiembre 11, 2017

ARIDANE VUELVE A CASA

Desde el proyecto EACFe y el grupo QUIMA queremos comunicar que el Dr. Aridane González se incorpora a nuestro equipo como investigador. Queremos felicitarlo por la obtención de este proyecto postdoctoral y por volver a su casa, el grupo QUIMA.


Aridane ha estudiado en la ULPGC la Licenciatura de Ciencias del Mar, el Máster en Oceanografía y el Doctorado en Oceanografía. Realizó su tesis en el grupo QUIMA sobre la oxidación de Fe(II) en agua de mar. A pesar de llevar 5 años en Francia en estancias Posdoctorales, siempre ha participado y colaborado en los diversos proyectos tanto nacionales como internacionales del grupo. En los Centros internacionales en los que ha estado trabajando (Toulouse y Brest) ha demostrado su gran capacidad de trabajo, compañerismo y su responsabilidad como investigador. Ahora vuelve a nuestro grupo para seguir realizando Ciencia.


viernes, septiembre 08, 2017

10,000 GRACIAS

Es increíble, hemos llegado a las 10,000 visitas! Desde el proyecto EACFe queremos agradecer a todas las personas que nos visitan desde tantos países. España, Estados Unidos, Francia, Rusia, Irlanda, Alemania, Reino Unido, Colombia, México y Chile son los países que más nos han visitado. 

Seguiremos publicando y divulgando ciencia. 10,000 Gracias por seguirnos.






jueves, septiembre 07, 2017

EL GRUPO QUIMA EN FORO OCEANOS 2017


El grupo QUIMA ha participado en el Foro Océanos durante los días 5 y 6 de Septiembre. Este evento ha sido organizado por la Sociedad Atlántica de Oceanógrafos (SAO), que durante dos días ha reunido a personas, instituciones, organizaciones y asociaciones para trabajar y buscar compromisos reales y locales para aumentar la capacidad de resiliencia de nuestro medio marino frente al impacto del cambio climático.

El grupo QUIMA ha formado parte de la mesa técnica en Contaminación Marina, donde se han tratado temas muy importantes para el medio marino canario como son los vertidos y la depuración de aguas, la reutilización de aguas depuradas, los vertidos sólidos como plásticos y otros derivados, las aguas de lastre y, además, el Observatorio Canario del Cambio Climático.


Desde el grupo QUIMA felicitamos a los organizadores del evento y a los coordinadores de las distintas mesas técnicas. Ahora toca trabajar para entre todos alcanzar compromisos y tener una Canarias sostenible.

Melchor González firmando el Compromiso por Canarias

martes, agosto 29, 2017

GEOTRACES SUMMER SCHOOL



La pasada semana, del 20 al 26 de Agosto, se celebró el I Geotraces Summer School, en Plouzané (Francia). Este es el primer summer school dentro del programa Geotraces y fue organizado por el IUEM-LEMAR con la colaboración de LabexMer, entre otros.

Durante una semana, 60 estudiantes de diversos países tuvieron la oportunidad de intercambiar y aprender todos los campos englobados dentro del programa Geotraces, con la participación de más de 20 profesores-investigadores, lo cual hacía una ratio de menos de 3 alumnos por profesor.

En este summer school ha participado el colaborador de nuestro proyecto EACFe, Aridane G. González, que junto a Hannah Whitby, Peter Croot y Kristen Buck, se encargaron de enseñar las técnicas voltamétricas para la determinación de ligandos orgánicos de Fe. En estas prácticas se les enseño desde la preparación de muestras, uso del voltámetros hasta el tratamiento de datos con el software ProMCC.

Sin duda, ha sido un evento importante, tanto para alumnos como profesores-investigadores, ya que durante una semana se ha podido intercambiar una gran cantidad de impresiones que darán, sin duda, lugar a diversas colaboraciones.


En el siguiente link (https://geotracesschool.sciencesconf.org/) pueden obtener más información sobre el Summer School.




sábado, agosto 19, 2017

PARIS, PUNTO DE ENCUENTRO




París ha sido el punto de encuentro esta última semana. Allí se ha celebrado el congreso internacional Goldschmidt 2017, donde se han citado más de 5000 investigadores de todo el mundo. Además, ha habido unas grandes y muy productivas sesiones del programa internacional GEOTRACES. Una de estas sesiones (10i) era organizada por muchos investigadores conocidos, de entre ellos, nuestro compañero Aridane González.


Por otro lado, el grupo QUIMA fue invitado por el Dr. A. Rose en la sesión 15k, a presentar los resultados recientes sobre el efecto competitivo del Fe y Cu en agua de mar. Esta sesión fue muy productiva para el grupo y para el proyecto EACFe, ya que nos citamos con muchos de los investigadores internacionales que trabajan en la química redox de Fe(II) en agua de mar.

Portada de la presentación invitada

En París coincidimos varios miembros del proyecto EACFe, un lugar ideal para ver el interés de la comunidad internacional por los trabajos que realizamos en el grupo QUIMA.

QUIMA en Goldschmidt 2017

También participamos en la presentación del International Data Product 2017 del programa GEOTRACES (http://www.bodc.ac.uk/geotraces/data/idp2017/). Un compromiso solido de los investigadores del programa que ofrece una herramienta muy útil para la docencia universitaria, dando a nuestros alumnos la oportunidad de aprender sobre los metales traza y sus isotopos en todos los océanos del mundo. Datos relevantes y nuevos.

Imagen del IDP 2017 en Goldschmidt 2017 (www.geotraces.org)

IDP 2017 ready!



sábado, agosto 12, 2017

IMPACTO DE LAS FUENTES HIDROTERMALES EN LA BIOGEOQUIMICA DE METALES TRAZA

El impacto de las fuentes hidrotermales en la biogeoquímica de metales y en el fraccionamiento de isotopos estables es uno de los temas con mayor interés en los últimos tiempos. Aunque no es un conocimiento reciente, el papel de las fuentes hidrotermales en los ciclos biogeoquímicos está siendo estudiada en todos los océanos dentro del programa GEOTRACES.

Recientemente, dentro del programa internacional GEOTRACES, se han demostrado la entrada de Fe disuelto a aguas profundas, a través de medidas in situ, y como se propagan cientos de kilómetros desde su zona de emisión (Figura 1). De hecho, en la zona de Canarias, el volcán submarino Tagoro fue una fuente importante de Fe a la columna de agua (ver entrada)

Pero las fuentes hidrotermales afectan a un numeroso grupo de metales. Por ejemplo, en la campaña GEOTRACES GA-03 (Dorsal centro-atlántica) mostró el impacto de las emisiones en las medidas de He, Fe, Al, Mn y Hg. Por otro lado, Th y Pa mostraron valores mínimos, o sea, las zonas afectadas por las emisiones hidrotermales funcionan también como sumidero de ciertos metales. Este efecto también se observó para Cu y Pb, comparado con las aguas circundantes. Estos mínimos están asociados a la capacidad de ¨scavenging¨ de las partículas emitidas y la adsorción de metales.


Son muchas las zonas hidrotermales activas en el Océano Atlántico (Figura 2), por lo que hay que realizar un gran esfuerzo humano para llevar a cabo campañas oceanográficas que permitan conocer el impacto real de dichas fuentes a los ciclos biogeoquímicos de metales traza en el océano global.


Figura 1. Distribución de Fe disuelto en el Océano Atlántico
basado en los datos de GEOTRACES (Mawji et al., 2015)



Figura 2. Mapa de las Fuentes hidrotermales activas en el
Océano Atlántico (German et al., 2016)

Referencias

Mawji et al., 2015. The Geotraces intermediate data product. Mar. Chem. 177, 1-8.

German et al., 2016. Hydrothermal impacts on trace element and isotope ocean biogeochemistry. Phil. Trans. R. Soc. A374(2081), 20160035.

miércoles, julio 19, 2017

GUILLERMO SAMPERIO RAMOS, NUEVO DOCTOR DEL GRUPO QUIMA

Hoy es un día especial, un día donde acaba y empieza una etapa para el ya Doctor Guillermo Samperio Ramos. Hoy, Guillermo ha leído y defendido su Tesis Doctoral en la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria bajo la supervisión de la Dra. J. Magdalena Santana Casiano y el Dr. Melchor González Dávila, titulada: Biogeochemical cycle of Fe in acidfied marine environments. La tesis ha obtenido la máxima calificación: Sobresaliente (cum laude) con Mención Internacional.

En esta tesis doctoral se presentan 5 trabajos de investigación sobre la caracterización de los exudados orgánicos de Synechococcus PCC 7002 y de Emiliania huxleyi, además del efecto de dichos exudados en la química redox del hierro en función de diversos parámetros como el pH, la temperatura y la salinidad. Además, en esta tesis se ha estudiado el efecto fotoquímico de los exudados y su papel en la química del Fe.

Guillermo ha disfrutado de una beca FPI y durante este tiempo ha realizado varias estancias pre-doctorales, donde todos sus supervisores han percibido su compromiso y capacidad de trabajo.


Desde el grupo QUIMA y el proyecto EACFe queremos felicitar a Guillermo por su esfuerzo y por su dedicación.





miércoles, julio 12, 2017

¿PUEDE EL HIERRO FRACCIONARSE DURANTE EL PROCESO DE ADSORCION EN CIANOBACTERIAS?

La respuesta a esta pregunta es  Sí. Un estudio del Dr. Mulholland et al. (2015) en la revista Chemical Geology, persigue la hipótesis de que la adsorción de Fe y la precipitación del mismo en la superficie de las cianobacterias pueden provocar fraccionamiento isotópico haciendo que los isotopos más pesados se queden atrapados en los grupos funcionales de la superficie celular y los más ligeros se queden en disolución. El Fe tiene cuatro isotopos estables 54Fe, 56Fe, 57Fe y 58Fe.
En este caso concreto, los autores estudiaron tres especies de cianobacterias dada su diferencias morfológicas, Gloeocapsa sp., Synechococcus sp. y Plankthothrix sp., en seis estudios diferentes de adsorción con Fe(II) y Fe(III). Este fraccionamiento de los isótopos estables del Fe tienen relación con la estructura molecular durante el proceso de adsorción en la superficie celular, donde los isotopos más pesados de Fe se complejan con grupos carboxílicos y fosforilados en una distribución octaédrica, mientras que en disolución prácticamente se encuentran como oxi-hidróxidos.
El patrón de fraccionamiento mostrado en este trabajo se corresponde también con el encontrado en muestras naturales de la zona hidrotermal de la Península de Kamchatka (Siberia), donde hay una zona volcánica importante por la presencia del volcán Karmsky. En esta zona hay una importante concentración de Fe(II) que al entrar en contacto con el medio atmosférico produce importantes precipitados de hidróxidos de Fe. En la zona hay una importante presencia de cianobacterias, principalmente Plankthrotix sp.

Estos resultados son relevantes ya que complementan los estudios realizados sobre el fraccionamiento de isotopos estables de Fe en superficies sólidas, donde también los isotopos más pesados se adsorben en dichas superficies, enriqueciendo de isotopos más ligeros el medio acuoso que les rodea.

Foto de muestreo en Kamchatka donde se observa el biofilm
principalmente formado por Plankthotrix sp.(Mulholland et al., 2015)

Referencias
Mulholland, D. S., Poitrasson, F., Shirokova, L. S., González, A. G., Pokrovsky, O. S., Boaventura, G. R., & Vieira, L. C. (2015). Iron isotope fractionation during Fe (II) and Fe (III) adsorption on cyanobacteria. Chemical Geology, 400, 24-33.

jueves, junio 29, 2017

MECANISMOS DE INCORPORACIÓN DE HIERRO

La especiación de hierro (Fe) y el estudio de las reacciones cinéticas son importantes para incrementar nuestro conocimiento sobre la biodisponibilidad del Fe para el fitoplancton. En este sentido, dicha biodisponibilidad se puede ver afectada por la reducción de Fe(III) ya que el Fe(II) es más soluble en agua de mar. En las aguas superficiales, además, hay que tener en cuenta el papel que juegan los procesos fotoquímicos, que afectan al ciclo redox del Fe y que, además, es un mecanismo importante de transformación de Fe coloidal a Fe disuelto (Miller and Kester, 1994).Una vez se van conociendo los procesos físico-químicos del Fe en aguas naturales se va aumentando nuestro conocimiento sobre la utilización de Fe por los microorganismos.

El Fe se puede transportar al interior de la célula de diversas formas y bajo diversos mecanismos complejos. En 2008, Morel et al. (2008), hicieron una clasificación en tres diferentes categorías.

  • Sistemas de transportes que son específicos para compuestos particulares o grupos de compuestos como pueden ser los complejos Fe-citrato, Fe-sideróforos

  • Transporte de Fe(II) con diversas especificidades, incluyendo los transportadores de metales divalentes y los complejos oxidasa-permeasa que pueden oxidar al Fe(II) durante el transporte a través de la membrana celulaR

  • Sistema de transporte que incluye las reductasas, las cuales son capaces de reducir varias especies de Fe(III) en la superficie celular y producir Fe(II).

Además de estos sistemas, hay que considerar que los organismos son capaces de transportar Fe(III) libre en agua de mar, lo cual aún compleja más los mecanismos de asimilación de Fe.

Mecanismos de incorporación de Fe a través de la pared celular
(Morel et al., 2008)



Referencias

Miller, W. L., & Kester, D. (1994). Photochemical iron reduction and iron bioavailability in seawater. Journal of marine research, 52(2), 325-343.


Morel, F. M., Kustka, A. B., & Shaked, Y. (2008). The role of unchelated Fe in the iron nutrition of phytoplankton. Limnology and Oceanography, 53(1), 400-404.

martes, mayo 30, 2017

ACIDIFICACION DEL OCEANO ARTICO

En entradas anteriores hemos tratado el tema de la acidificación de los océanos (ver entrada), pero en este caso nos vamos a centrar en un caso real, la disminución del pH en aguas del Océano Ártico.
Los cambios físico-químicos producidos a consecuencia del cambio climático global han producido grandes variaciones en el Océano Ártico, como pueden ser la disminución de la cobertura de hielo, el aumento de la temperatura superficial, la entrada de agua desde el Océano Pacífico, la producción primaria y la concentración de CO2. Con los datos disponibles en diversos proyectos, se ha estudiado la acidificación del Océano Ártico, demostrando que es uno de los océanos más vulnerables a grandes cambios en el sistema atmósfera-tierra. De hecho, estudios recientes demuestran que  la acidificación de las aguas superficiales debido a la entrada de CO2 atmosférico, el deshielo y el afloramiento de aguas sub-superficiales (Bates et al., 2009; Mathis et al., 2012; Robbins et al., 2013; Yamamoto-Kawai et al., 2009), acompañado de la acidificación de esas aguas sub-superficiales por la entrada de aguas del Pacífico, afectan a cambios a gran escala temporal (Steinacher et al., 2009).
En un estudio  reciente, Qui et al. (2017) estudiaron el estado de saturación de la aragonita en el Océano Ártico superficial (por encima de los 300 m). La estimación del estado de saturación de la aragonita se puede llevar a cabo a partir de medidas de la Alcalinidad total y del Carbono Inorgánico Disuelto. Estos autores demuestran que la parte Oeste del Ártico tiene un estado subsaturado de aragonita desde 1994 que nunca va más al norte de los 80 ºN, pero a partir de 2008, las aguas subsaturadas alcanzan zonas más alejadas, hasta los 85 ºN. Estos cambios se deben a la mayor entrada de CO2 desde la atmósfera, a la menor cobertura de hielo que permite, entre otros factores, aumentar el flujo de agua que entra desde el Pacífico.
En definitiva, el Océano Ártico se está acidificando más rápido que el Pacífico y el Atlántico. Ahora falta entender como está afectando este cambio tan rápido en la química de los metales traza, en los ciclos biogeoquímicos y en la dinámica de los ecosistemas.

Distribución latitudinal del estado de saturación de la
aragonita en el Océano Ártico Occidental para los
años 1998 y 2008-2010, respectivamente (Qi et al., 2017)



Referencias

Bates, N. R., Mathis, J. T., & Cooper, L. W. (2009). Ocean acidification and biologically induced seasonality of carbonate mineral saturation states in the western Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans114(C11).

Mathis, J. T., Pickart, R. S., Byrne, R. H., McNeil, C. L., Moore, G. W. K., Juranek, L. W., ... & Cross, J. N. (2012). Storminduced upwelling of high pCO2 waters onto the continental shelf of the western Arctic Ocean and implications for carbonate mineral saturation states. Geophysical Research Letters39(7).

Qi, D., Chen, L., Chen, B., Gao, Z., Zhong, W., Feely, R. A., ... & Zhan, L. (2017). Increase in acidifying water in the western Arctic Ocean. Nature Climate Change7(3), 195-199.

Robbins, L. L., Wynn, J. G., Lisle, J. T., Yates, K. K., Knorr, P. O., Byrne, R. H., ... & Takahashi, T. (2013). Baseline monitoring of the western Arctic Ocean estimates 20% of Canadian basin surface waters are undersaturated with respect to aragonite. PloS one8(9), e73796.

Steinacher, M., Joos, F., Frolicher, T. L., Plattner, G. K., & Doney, S. C. (2009). Imminent ocean acidification in the Arctic projected with the NCAR global coupled carbon cycle-climate model.


Yamamoto-Kawai, M., McLaughlin, F. A., Carmack, E. C., Nishino, S., & Shimada, K. (2009). Aragonite undersaturation in the Arctic Ocean: effects of ocean acidification and sea ice melt. Science326(5956), 1098-1100.

jueves, mayo 18, 2017

INTERACCIONES ENTRE METALES ESENCIALES Y NUTRIENTES CON EL FITOPLANCTON

El hierro (Fe) es esencial para los microorganismos marinos, especialmente para el fitoplancton que tiene una alta demanda de Fe en su aparato fotosintético. La concentración del Fe intracelular es alrededor de 4-6 veces mayor que la del Fe que existe en el agua de mar (Morel and Price, 2003), por lo que los organismos deben emplear una alta energía como también buscar adaptaciones que mejoren la captación de este Fe. La naturaleza hace que, además, haya interacciones entre los metales y los nutrientes esenciales.

En primer lugar, el Fe y el Cu. Tal como hemos estudiado (Gonzalez et al, 2016), la presencia de Cu hace que la oxidación de Fe(II) en agua de mar sea más rápida, por lo que el tiempo de residencia disminuye de forma significativa, limitando así el uso de Fe(II) por los microorganismos. Por otro lado, también existe la teoría de la colimitación por Fe y Cu, pero solo ha sido demostrada en estudios de laboratorio (Coale, 1991; Peers et al., 2005). En condiciones limitantes por Fe, los organismos utilizan enzimas ricas en Cu para luchar contra esa deficiencia. Además, también pueden excretar ligandos orgánicos que sean capaces de complejar Fe, Cu e incluso reducir Fe en agua de mar para mejorar su biodisponibilidad (Sunda, 1975).

Por otro lado, el Fe y el Manganeso (Mn), también tienen efectos competitivos vía la superóxido dismutasa (SOD, una enzima que cataliza la transformación de superóxido en oxígeno y peróxido de hidrogeno). En condiciones limitantes de Fe, la Mn-SOD debe reemplazar a la Fe-SOD para compensar esa falta de Fe. De hecho, Peers and Price (2004) demuestran que hay un efecto sinérgico cuando añaden ambos metales a cultivos de fitoplancton.


Otro ejemplo es la interacción entre Fe y nitrógeno (N), donde el requerimiento de Fe por el fitoplancton está altamente afectado por la fuente de nitrógeno (Maldonado and Price, 1996; Price et al., 1991). Estos estudios se hicieron más importantes durante las experiencias de fertilización por Fe, donde se mostró que el nitrógeno puede estar limitando diferentes zonas del océano. De hecho, se ha demostrado que la actividad de las enzimas nitrato y nitrito reductasa del fitoplancton eucariota disminuye en condiciones limitantes por Fe (Timmermans et al., 1994; Milligan and Harrison, 2000).

Resumen de las interacciones intracelulares entre Fe, N, Mn, Cu 
y luz con el fitoplancton (Schoffman et al., 2016)

Referencias

Coale, K. H. (1991). Effects of iron, manganese, copper, and zinc enrichments on productivity and biomass in the subarctic Pacific. Limnology and Oceanography, 36(8), 1851-1864.

González, A. G., Pérez-Almeida, N., Santana-Casiano, J. M., Millero, F. J., & González-Dávila, M. (2016). Redox interactions of Fe and Cu in seawater. Marine Chemistry, 179, 12-22.

Maldonado, M. T., & Price, N. M. (1996). Influence of N substrate on Fe requirements of marine centric diatoms. Marine Ecology Progress Series, 141, 161-172.

Milligan, A. J., & Harrison, P. J. (2000). Effects of nonsteadystate iron limitation on nitrogen assimilatory enzymes in the marine diatom Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyceae). Journal of Phycology, 36(1), 78-86.

Morel, F. M. M., & Price, N. M. (2003). The biogeochemical cycles of trace metals in the oceans. Science, 300(5621), 944-947.
Peers, G., & Price, N. M. (2004). A role for manganese in superoxide dismutases and growth of irondeficient diatoms. Limnology and Oceanography, 49(5), 1774-1783.

Peers, G., Quesnel, S. A., & Price, N. M. (2005). Copper requirements for iron acquisition and growth of coastal and oceanic diatoms. Limnology and oceanography, 50(4), 1149-1158.

Price, N. M., Andersen, L. F., & Morel, F. M. (1991). Iron and nitrogen nutrition of equatorial Pacific plankton. Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers, 38(11), 1361-1378.
Schoffman, H., Lis, H., Shaked, Y., & Keren, N. (2016). Iron–Nutrient Interactions within Phytoplankton. Frontiers in plant science, 7.

Sunda, W. (1975). The relationship between cupric ion activity and the toxicity of copper to phytoplankton (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology and Woods Hole Oceanographic Institution).

Timmermans, K. R., Stolte, W., & Baar, H. D. (1994). Iron-mediated effects on nitrate reductase in marine phytoplankton. Marine Biology, 121(2), 389-396.

miércoles, mayo 03, 2017

¿DE DÓNDE VIENE EL HIERRO DE LOS OCÉANOS?

Como ya se ha descrito anteriormente en este blog, el hierro (Fe) es un elemento esencial para la vida de los microorganismos marinos. En cambio el Fe se encuentra en el océano en concentraciones muy bajas, del rango de subnanomolar, haciendo que la producción primaria  del 30-40% de los océanos mundiales esté limitada por Fe. En cambio, el Fe es el cuarto elemento mas abundante de La Tierra. El núcleo del planeta está compuesto de hierro.

En el océano actual, un océano con alta concentración de oxígeno, el Fe(II) se oxida rápidamente a Fe(III), el cual es insoluble en agua de mar y precipita en forma de Fe-oxi(hidróxido), haciendo que estos precipitados se vayan desde la superficie hacia el océano, creando una deficiencia de Fe en las aguas superficiales.

La dinámica del ciclo biogeoquímico del Fe es muy importante, por lo que el conocimiento de sus fuentes hacia el océano, tanto costero como abierto, es necesario.

En las zonas costeras, las fuentes principales de Fe son el agua de los ríos y la resuspensión de los sedimentos del fondo. La lluvia también es un aporte relevante de Fe, principalmente de Fe(II) (Kieber et al., 2001).

Al océano abierto, el Fe llega principalmente por la deposición del polvo atmosférico, lluvia, los volcanes submarinos, las fuentes hidrotermales y la mezcla turbulenta de sedimentos (Conway et al., 2014).


Las fuentes de Fe al océano pueden ser identificadas por la señal de los isotopos estables de Fe, principalmente por 56Fe, que persiste en la columna de agua. Así se puede estimar la contribución de cada fuente a la concentración de Fe total disuelto en el océano. En el caso del Atlántico Norte, el polvo Sahariano es la fuente dominante de Fe, con un 71-87% del Fe disuelto. Otras fuentes como la disolución de sedimentos en el margen Africano (1-4%), la fuente hidrotermal en la dorsal medio Atlántica (2-6%) contribuyen al aporte de Fe al océano Atlántico (Conway et al., 2014).


Figura. Distribución de Fe disuelto en los océanos mundiales (GEOTRACES).



Referencia

Conway, T. M., & John, S. G. (2014). Quantification of dissolved iron sources to the North Atlantic Ocean. Nature, 511(7508), 212-215.

Kieber, R. J., Williams, K., Willey, J. D., Skrabal, S., & Avery, G. B. (2001). Iron speciation in coastal rainwater: concentration and deposition to seawater. Marine chemistry, 73(2), 83-95.

lunes, abril 10, 2017

UNA CLASE DE GEOQUÍMICA APLICADA A LAS EMISIONES VOLCÁNICAS SUBMARINAS

Los volcanes submarinos en fase de desgasificación, someros  y cercanos a costa, ofrecen la oportunidad de estudiar el comportamiento geoquímico del Fe(II) y el efecto que produce el pH en su cinética de oxidación.

En la clase “Volcanic Geochemistry: Submarine emissions” impartida por la Dra. J. Magdalena Santana-Casiano del grupo QUIMA, del Instituto de Oceanografía y Cambio Global de la ULPGC, se han puesto como ejemplo los trabajos realizados en el volcán submarino Tagoro, en El Hierro.

Esta clase ha sido impartida durante el curso internacional “Tenerife International Training Course in Volcano Monitoring” organizado por el INVOLCAN (Instituto Vulcanológico de Canarias) en colaboración con la ULL (Universidad de La Laguna) y celebrado entre el 3 y 9 de Abril 2017. En la misma participan 18 estudiantes universitarios de grado y postgrado de 7 nacionalidades (Colombia, España, Estados Unidos de América, Italia, Reino Unido, Rumanía y Suiza) procedentes de instituciones académicas de Alemania, España, Estados Unidos de América, Italia y Reino Unido.

En el siguiente enlace pueden visitar la web del curso internacional y obtener más información:




En el caso concreto del volcán submarino Tagoro, las emisiones de CO2 generan zonas de acidificación oceánica localizadas en parte del edificio volcánico que afectan a la especiación de metales traza y su comportamiento en la columna de agua. Las emisiones de Fe(II) y nutrientes generan además un proceso de fertilización natural que proporciona las condiciones óptimas para la regeneración biologica del área. El flujo de CO2 del volcán Tagoro (6.0 105 ± 1.1 105 kg d-1))  es comparable al flujo de otros volcanes submarinos como NW-Rota, situado en el Oceáno Pacífico, pero relativamente pequeño comparado con el flujo volcánico global de CO2 (~0.1%) y el flujo antropogénico (~0.002%).

En la siguiente imagen se muestra la concentración de Fe(II) total disuelto en la región del volcán Tagoro.

Figura. Fe(II) total disuelto en el volcán Tagoro

En la siguiente fotografía se muestran los precipitados de Fe(III) formados en las aguas cercanas al volcán Tagoro, una vez el Fe(II) se oxida a Fe(III) en agua de mar, más óxicas y básicas que las zonas afectadas por las emisiones de gases provenientes del volcán.

Figura. Precipitados de Fe(III) debidos a la reacción de Fe(II) con el Oxígeno

Los estudios de cinética de oxidación Fe(II) en el volcán submarino Tagoro se han realizado como parte del proyecto del Ministerio de Economia y Competitividad EACFe CTM2014-52342-P, en el que se estudia el comportamiento de Hierro en medios ácidos, y los proyectos VULCANO II CTM2014-51837-R y VULCANA del IEO (Instituto Español de Oceanografía) con el que colabora el grupo QUIMA.



Referencias:

- Santana-Casiano J. M. et al. 2013. The natural Ocean acidification and fertilization event caused by the submarine eruption of El Hierro. Scientific Reports 3:1140

- Santana-González C. et al. 2017. Emissions of Fe(II) and its kinetic of oxidation at Tagoro submarine volcano, El Hierro. Marine Chemistry