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Title: Foraminíferos bentônicos e seus microhábitats biogeoquímicos presentes nos últimos 200 anos decifrando a zona de mínima de oxigênio do Pacífico Oriental Tropical
Authors: Cardich Salazar, Jorge Aquiles
metadata.dc.contributor.advisor: Sifeddine, Abdelfettah
metadata.dc.contributor.advisorco: Barbosa, Cátia Fernandes
metadata.dc.contributor.members: Simões Filho, Francisco Fernando Lamego
Knoppers, Bastiaan Adriaan
Cordeiro, Renato Campello
Saavedra, Jorge Ruben Valdés
Issue Date: 2017
Abstract: Zonas deficientes em oxigênio estão presentes de forma natural no oceano em função da produção primaria e padrões de circulação oceânica. Estas zonas são chamadas Zonas de Mínima de Oxigênio (ZMO), sendo importantes nos ciclos biogeoquímicos e na ecologia de organismos marinhos. As ZMOs apresentaram uma expansão nas últimas décadas, o que é associado ao aquecimento global, acarretando consequências relevantes. Nesta tese se avaliou a variabilidade da ZMO usando assembléias de foraminíferos bentônicos na margem continental do Peru central. Assim, esta tese apresenta resultados para a calibração dos foraminíferos como bioindicador, a partir de padrões de distribuição espacial e de fisiologia, e para a reconstrução da variação da ZMO nos últimos 200 anos. Os foraminíferos vivos foram analisados em sedimentos superficiais de uma transeção de Callao, Peru (12° S, 70-1025 m) atravessando a ZMO no cruzeiro Meteor Leg 92, em janeiro de 2013. A qualidade e a quantidade da matéria orgânica (MO) e condições redox explicaram as distribuições das espécies de foraminíferos. Identificaram-se assembléias para diferentes cenários biogeoquímicos (passando por MO lábil em sedimentos sulfídricos e MO refratária em sedimentos oxigenados). Analisou-se a estocagem intracelular de nitrato dissolvido nos foraminíferos na mesma transeção, revelando que a comunidade representou um grande estoque biodisponível de nitrato, principalmente nos sedimentos do núcleo da ZMO (250 m, ~9.5 mmol m-2). A contribuição da comunidade às taxas de desnitrificação é alta, sendo Bolivina seminuda a principal espécie desnitrificadora. A análise temporal (2009-2016) das assembléias em estações da plataforma (45-180 m) em relação a episódios de oxigenação, produtividade e plumas de sulfeto mostrou que a abundância dos foraminíferos aumentou com a produtividade e foi negativamente afetada pela alta frequência das plumas de sulfeto. Bolivina seminuda e Buliminella tenuata dominaram a plataforma externa durante 2009-2016. Enquanto que Bolivina costata dominou a plataforma interna, incluso durante condições El Niño, quando outras espécies desapareceram (e.g. Nonionella auris, Virgulinella fragilis). O sinal de isótopos estáveis de carbono da calcita das testas (δ13C) confirmaram estes resultados, indicando diferentes microhábitats biogeoquímicos para as espécies. A comparação da transeção de 2013 de Callao com uma transeção similar durante El Niño 1997/1998 mostrou mudanças da labilidade da MO. A distribuição de B. seminuda e B. tenuata respondeu às mudanças de MO, indicando-as como bioindicadores de condições El Niño e normal/La Niña, respectivamente. Depois, a composição das assembléias foi usada para a reconstrução da variabilidade da ZMO nos últimos 200 anos a partir de dois box-cores (Callao e Pisco). Entre 1830 e 1875 A.D., houve intensificação da ZMO e sedimentos sulfídricos devido à Circulação Walker (CW) intensificada. Logo depois, a ZMO e as condições redox se relaxaram progressivamente, por uma debilitação da CW e uma intensificação da Corrente Subsuperficial Equatorial (CSE), que leva águas oxigenadas para a área de estudo. Desde 1960 A.D., a CSE manteve-se intensificada, explicando a leve tendência de oxigenação nas águas intermediarias. Finalmente, os resultados serviram para validar um modelo de função de transferência para condições sulfídricas na plataforma com um desempenho aceitável
metadata.dc.description.abstractother: Natural hypoxic zones occur in the global ocean as a result of primary production and oceanic circulation features. These zones are known as Oxygen Minimum Zones (OMZ) and are important for biogeochemical cycles and the ecology of marine organisms. OMZs have experienced an expansion in the last decades that has been associated to the current global warming and could represent relevant consequences. The present thesis is an assessment of the OMZ variability using benthic foraminiferal assemblages in the continental margin of central Peru. Thus, this thesis presents results for the calibration of the proxy of foraminifera, in terms of spatial distribution and physiological attributes, and for the reconstruction of OMZ variation in the last 200 years. Living benthic foraminifera were analyzed from surface sediments from a transect off Callao (12° S, 70-1025 m depth) through the OMZ during january 2013 onboard of the Meteor Cruise Leg 92. The quality and quantity of sedimentary organic matter (OM) and porewater redox conditions drive the distribution of benthic foraminiferal species. Assemblages for different biogeochemical scenes (from highly labile OM in sulfidic sediments to refractory OM in oxygenated sediments) were recognized. By analyzing the intracellular storage of dissolved nitrate by foraminifera in the same transect, it was revealed that the community represents a big bioavailable nitrate stock, mainly in the sediments impinged by the OMZ core (250 m, ~9.5 mmol m-2). Also, the community strongly contributes to total denitrification rates, being Bolivina seminuda the main species in this process. Temporal analysis of the assemblages in stations from the shelf (45-180 m) in relation to oxygenation episodes, productivity and sulfide plumes showed that the community´s abundance rises following peaks in productivity and is negatively affected by high frequency of sulfide plumes. Bolivina seminuda and Buliminella tenuata dominated the outer shelf. In the inner shelf, Bolivina costata dominated, even under El Niño conditions, when other species disappeared (e.g. Nonionella auris, Virgulinella fragilis). Calcite carbon stable isotopes (δ13C) corroborated these findings, indicating different biogeochemical microhábitats for the species. A comparison of the 2013 transect of Callao with a similar transect during the El Niño 1997/1998 showed clear changes in OM lability. The distribution of B. seminuda and B. tenuata responded to this OM changes, indicating them as proxies for El Niño and normal/La Niña conditions, respectively. Then, the assemblages´ composition was used for the reconstruction of the last 200 years OMZ variability in two box-cores from Callao and Pisco. A strong OMZ with sulfidic sediments was found from 1830 to 1875 A.D. as a result of a strong Walker Circulation (WC). After that, the OMZ and redox conditions progressively relaxed, following a weakening of the WC and intensification of the Equatorial Undercurrent (EUC), which brings oxygenated waters to the study area. Since 1960 A.D., the EUC was still intense explaining the slight tendency to oxygenation found in bottom waters. Finally, this entire context was the base for a development of a transfer function model for sulfidic conditions in the shelf, reaching an acceptable performance.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6891
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