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Materia orgánica disuelta coloreada

Variaciones en la concentración de materia orgánica disuelta coloreada observadas desde el espacio. El agua marrón oscura de las vías navegables interiores contiene altas concentraciones de CDOM. A medida que esta agua oscura, rica en CDOM, se desplaza hacia la costa, se mezcla con el agua oceánica azul, con bajo contenido de CDOM, proveniente de la costa.

La materia orgánica disuelta coloreada (CDOM) es el componente ópticamente medible de la materia orgánica disuelta en el agua. También conocida como materia orgánica disuelta cromófora , [1] sustancia amarilla y gelbstoff , la CDOM se produce de forma natural en entornos acuáticos y es una mezcla compleja de muchos cientos a miles de moléculas de materia orgánica individuales y únicas , que se lixivian principalmente de detritos en descomposición y materia orgánica. [2] La CDOM absorbe con mayor fuerza la luz de longitud de onda corta que va del azul al ultravioleta , mientras que el agua pura absorbe la luz roja de longitud de onda más larga. Por lo tanto, el agua con poco o nada de CDOM, como el océano abierto, parece azul. [3] Las aguas que contienen altas cantidades de CDOM pueden variar de marrón, como en muchos ríos, a amarillas y marrón amarillento en las aguas costeras. En general, las concentraciones de CDOM son mucho más altas en aguas dulces y estuarios que en el océano abierto, aunque las concentraciones son muy variables, al igual que la contribución estimada de CDOM al total de materia orgánica disuelta.

Significado

El agua de los ríos de las turberas se vierte hacia las aguas costeras
El sudeste asiático alberga una de las mayores reservas de turberas tropicales del mundo y representa aproximadamente el 10 % del flujo global de carbono orgánico disuelto (COD) de la tierra al mar. Los ríos transportan altas concentraciones de materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), que aquí se muestra en contacto con el agua de la plataforma oceánica. [4]

La concentración de CDOM puede tener un efecto significativo en la actividad biológica en sistemas acuáticos. El CDOM disminuye la intensidad de la luz a medida que penetra en el agua. Concentraciones muy altas de CDOM pueden tener un efecto limitante en la fotosíntesis e inhibir el crecimiento del fitoplancton , [5] [6] [7] [8] que forma la base de las cadenas alimentarias oceánicas y es una fuente primaria de oxígeno atmosférico . Sin embargo, la influencia del CDOM en la fotosíntesis de las algas puede ser compleja en otros sistemas acuáticos como los lagos donde el CDOM aumenta las tasas fotosintéticas en concentraciones bajas y moderadas, pero disminuye las tasas fotosintéticas en concentraciones altas. [9] [7] [6] [10] Las concentraciones de CDOM reflejan controles jerárquicos. [11] Las concentraciones varían entre lagos cercanos debido a diferencias en la morfometría del lago y la cuenca hidrográfica, y regionalmente debido a la diferencia en el clima y la vegetación dominante. [12] [11] [13] El CDOM también absorbe la radiación dañina UVA/B, protegiendo a los organismos del daño al ADN. [14]

La absorción de la radiación UV hace que el CDOM se "blanquee", reduciendo su densidad óptica y capacidad de absorción. Este blanqueo ( fotodegradación ) del CDOM produce compuestos orgánicos de bajo peso molecular que pueden ser utilizados por los microbios, libera nutrientes que pueden ser utilizados por el fitoplancton como fuente de nutrientes para el crecimiento [15] y genera especies reactivas de oxígeno que pueden dañar los tejidos y alterar la biodisponibilidad de los metales traza limitantes.

La CDOM se puede detectar y medir desde el espacio mediante teledetección satelital y a menudo interfiere con el uso de espectrómetros satelitales para estimar de forma remota las poblaciones de fitoplancton. Como pigmento necesario para la fotosíntesis, la clorofila es un indicador clave de la abundancia de fitoplancton. Sin embargo, tanto la CDOM como la clorofila absorben luz en el mismo rango espectral, por lo que a menudo es difícil diferenciarlas.

Aunque las variaciones en el CDOM son principalmente el resultado de procesos naturales que incluyen cambios en la cantidad y frecuencia de las precipitaciones, las actividades humanas como la tala, la agricultura, la descarga de efluentes y el drenaje de humedales pueden afectar los niveles de CDOM en sistemas de agua dulce y estuarinos.

Medición

Los métodos tradicionales para medir la CDOM incluyen la espectroscopia UV-visible (absorbancia) y la fluorometría (fluorescencia). Se han desarrollado indicadores ópticos para caracterizar las fuentes y propiedades de la CDOM, incluyendo la absorbancia ultravioleta específica a 254 nm (SUVA 254 ) y las pendientes espectrales para la absorbancia, y el índice de fluorescencia (FI), el índice biológico (BIX) y el índice de humificación (HIX) para la fluorescencia. Las matrices de emisión de excitación (EEM) [16] se pueden resolver en componentes en una técnica llamada análisis de factores paralelos (PARAFAC), [17] donde cada componente a menudo se etiqueta como "similar a húmico", "similar a proteína", etc. Como se mencionó anteriormente, la teledetección es la técnica más nueva para detectar la CDOM desde el espacio. [ cita requerida ]

Véase también

Referencias

  1. ^ Hoge, FE; Vodacek, A; Swift, RN; Yungel, JK; Blough, NV (octubre de 1995). "Propiedades ópticas inherentes del océano: recuperación del coeficiente de absorción de materia orgánica disuelta cromófora a partir de mediciones de fluorescencia espectral láser aerotransportada". Applied Optics . 34 (30): 7032–8. Bibcode :1995ApOpt..34.7032H. doi :10.1364/ao.34.007032. PMID  21060564.,
  2. ^ Coble, Paula (2007). "Biogeoquímica óptica marina: la química del color del océano". Chemical Reviews . 107 (2): 402–418. doi :10.1021/cr050350+. PMID  17256912.
  3. ^ "Color del océano". NASA Science . Consultado el 26 de noviembre de 2018 .
  4. ^ Martin, P., Cherukuru, N., Tan, AS, Sanwlani, N., Mujahid, A. y Müller, M.(2018) "Distribución y ciclo del carbono orgánico disuelto terrígeno en ríos que drenan turberas y aguas costeras de Sarawak, Borneo", Biogeosciences , 15 (2): 6847–6865. doi :10.5194/bg-15-6847-2018.El material fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
  5. ^ Stedmon, CA; Markager, S.; Kaas, H. (2000). "Propiedades ópticas y firmas de materia orgánica disuelta cromófora (CDOM) en aguas costeras danesas". Ciencia de estuarios, costas y plataformas . 51 (2): 267–278. Bibcode :2000ECSS...51..267S. doi :10.1006/ecss.2000.0645.
  6. ^ ab Seekell, David A.; Lapierre, Jean-François; Ask, Jenny; Bergström, Ann-Kristin; Deininger, Anne; Rodríguez, Patricia; Karlsson, Jan (2015). "La influencia del carbono orgánico disuelto en la producción primaria en los lagos del norte". Limnología y Oceanografía . 60 (4): 1276–1285. Bibcode :2015LimOc..60.1276S. doi :10.1002/lno.10096. hdl : 11336/5573 . ISSN  1939-5590. S2CID  84008509.
  7. ^ ab Seekell, David A.; Lapierre, Jean-François; Karlsson, Jan (14 de julio de 2015). "Compensaciones entre la luz y la disponibilidad de nutrientes a través de gradientes de concentración de carbono orgánico disuelto en lagos suecos: implicaciones para los patrones de producción primaria". Revista Canadiense de Pesca y Ciencias Acuáticas . 72 (11): 1663–1671. doi :10.1139/cjfas-2015-0187. hdl : 1807/69824 .
  8. ^ Carpenter, Stephen R.; Cole, Jonathan J.; Kitchell, James F.; Pace, Michael L. (1998). "Impacto del carbono orgánico disuelto, fósforo y pastoreo en la biomasa y producción de fitoplancton en lagos experimentales". Limnología y Oceanografía . 43 (1): 73–80. Bibcode :1998LimOc..43...73C. doi : 10.4319/lo.1998.43.1.0073 . ISSN  1939-5590.
  9. ^ Hansson, Lars-Anders (1992). "Factores que regulan la biomasa de algas perifíticas". Limnología y Oceanografía . 37 (2): 322–328. Bibcode :1992LimOc..37..322H. doi : 10.4319/lo.1992.37.2.0322 . ISSN  1939-5590.
  10. ^ Kelly, Patrick T.; Solomon, Christopher T.; Zwart, Jacob A.; Jones, Stuart E. (1 de noviembre de 2018). "Un marco para comprender la variación en la producción primaria bruta pelágica de los ecosistemas lacustres". Ecosistemas . 21 (7): 1364–1376. Bibcode :2018Ecosy..21.1364K. doi :10.1007/s10021-018-0226-4. ISSN  1435-0629. S2CID  31266760.
  11. ^ ab Lapierre, Jean-Francois; Collins, Sarah M.; Seekell, David A.; Cheruvelil, Kendra Spence; Tan, Pang-Ning; Skaff, Nicholas K.; Taranu, Zofia E.; Fergus, C. Emi; Soranno, Patricia A. (2018). "La similitud en la estructura espacial restringe las relaciones de los ecosistemas: construyendo una comprensión a macroescala de los lagos". Ecología global y biogeografía . 27 (10): 1251–1263. Bibcode :2018GloEB..27.1251L. doi : 10.1111/geb.12781 . ISSN  1466-8238.
  12. ^ Lapierre, Jean-Francois; Seekell, David A.; Giorgio, Paul A. del (2015). "Influencia del clima y el paisaje en los indicadores del ciclo del carbono lacustre a través de patrones espaciales en el carbono orgánico disuelto". Biología del cambio global . 21 (12): 4425–4435. Bibcode :2015GCBio..21.4425L. doi :10.1111/gcb.13031. ISSN  1365-2486. PMID  26150108. S2CID  205142736.
  13. ^ Seekell, David A.; Lapierre, Jean-François; Pace, Michael L.; Gudasz, Cristian; Sobek, Sebastian; Tranvik, Lars J. (2014). "Variación a escala regional de las concentraciones de carbono orgánico disuelto en lagos suecos". Limnología y Oceanografía . 59 (5): 1612–1620. Bibcode :2014LimOc..59.1612S. doi : 10.4319/lo.2014.59.5.1612 . ISSN  1939-5590.
  14. ^ Sommaruga, Ruben (1 de septiembre de 2001). "El papel de la radiación ultravioleta solar en la ecología de los lagos alpinos". Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology . 62 (1–2): 35–42. Bibcode :2001JPPB...62...35S. doi :10.1016/S1011-1344(01)00154-3. ISSN  1011-1344. PMID  11693365.
  15. ^ Helms, John R.; Stubbins, Aaron; Perdue, E. Michael; Green, Nelson W.; Chen, Hongmei; Mopper, Kenneth (2013). "Blanqueamiento fotoquímico de materia orgánica disuelta oceánica y su efecto sobre la pendiente espectral de absorción y la fluorescencia". Química Marina . 155 : 81–91. Bibcode :2013MarCh.155...81H. doi :10.1016/j.marchem.2013.05.015.
  16. ^ "¿Qué es una Matriz de Emisión de Excitación (EEM)?". Horiba . Consultado el 17 de diciembre de 2019 .
  17. ^ Beckmann, Christian. «Análisis factorial paralelo (PARAFAC)» . Consultado el 17 de diciembre de 2019 .

Enlaces externos

Busque gelbstoff en Wikcionario, el diccionario libre.