Uso de foraminíferos calcáreos para la reconstrucción de cambios en la acidez y oxigenación del sistema de afloramiento costero frente a Pisco, Perú en los últimos 200 años

Abstract

El océano moderno está experimentando cambios a causa de la pérdida de oxígeno (desoxigenación) y la disminución del pH (acidificación). Los ecosistemas de afloramiento de borde oriental como el de Humboldt frente a Perú pueden conjugar condiciones extremas en términos de estos dos parámetros. En estas regiones, algunos grupos como los foraminíferos pueden expresar diferentes características morfológicas de sus conchillas (=testas) en respuesta a dichos parámetros. Con el fin de evaluar los cambios de la oxigenación y la acidificación del agua de fondo para los últimos 200 años, se determinó el registro microfósil de foraminíferos calcáreos (FC) y otros descriptores sedimentológicos en alta resolución en un testigo de sedimentos colectado en la Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) frente a Pisco (14 °S). La porosidad de la testa de Bolivina seminuda (especie bentónica), indicadora de la disponibilidad de nitrato, el grado de calcificación de las testas de B. seminuda y Globigerina bulloides (especie planctónica), sensibles a condiciones ácidas o alcalinas, así como la composición y estructura de los ensambles de foraminíferos bentónicos (FB) fueron los proxis analizados. Tres periodos multidecenales fueron identificados: El primero (1812-1860), estuvo caracterizado por un ambiente sedimentario subóxico y menos alcalino que afectó la preservación de FC. Estas condiciones estuvieron reflejadas también en el ensamble de especies de FB, compuesto por testas resistentes a la disolución. Luego, para el siguiente periodo (1860-1950), las condiciones sedimentarias fueron más reductoras y más alcalinas favoreciendo una mejor preservación y una mayor concentración de testas calcáreas. Este patrón fue confirmado con el indicador de calcificación en ambas especies con testas más pesadas (con mayor contenido de calcita). Por su parte, para el periodo más reciente (1950-2014), la interfase agua-sedimento presentó condiciones de mayor acidez afectando la preservación de FC. En este periodo, las testas de B. seminuda fueron más livianas (con menor contenido de calcita) y más porosas (condiciones más reductoras). En coherencia, las especies de FB registradas correspondieron al ensamble con mayor capacidad desnitrificadora. La señal morfológica obtenida por los indicadores en las especies seleccionadas sugiere que la (des) oxigenación y la acidificación (preservación de carbonatos) de las aguas de fondo responden al flujo de materia orgánica (MO) y a la variabilidad en las condiciones óxido-reducción asociadas a eventos de ventilación.

The modern ocean is undergoing changes due to oxygen loss (deoxygenation) and pH decrease (acidification). The Eastern Boundary Upwelling Ecosystems such as the Humboldt off Peru can combine extreme conditions in terms of these two parameters. In these regions, some groups such as foraminifera, present both in the water column (plankton) and on the bottom (benthos) show different morphological characteristics of their shells (=tests) in response to the environment. The microfossil record of calcareous foraminifera (CF) and other sedimentological descriptors were determined at high resolution in a sediment core collected in the Oxygen Minimum Zone (OMZ) off Pisco (14 °S). Based on proxies such as surface porosity in the shell of Bolivina seminuda (a benthic species) and the degree of calcification of the shell of B. seminuda and Globigerina bulloides (a planktonic species), as well as benthic foraminiferal assemblages (BF), changes in oxygenation and acidification of bottom water were evaluated for the last 200 years. Three multidecadal periods were identified: The first (1812-1860), was characterized by a less alkaline sedimentary environment that affected the preservation of BF. These conditions were also reflected in the FB species assemblage, composed of dissolution-resistant shells. Then, for the following period (1860-1950), sedimentary conditions were more alkaline favoring better preservation and a higher concentration of calcareous shells. This pattern was confirmed with the calcification proxy in both species with heavier shells (with higher calcite content). On the other hand, for the most recent period (1950-2014), the water-sediment interface presented conditions of higher acidity affecting the preservation of FC. In this period, shells of B. seminuda were lighter (with lower calcite content) and more porous (more reducing conditions). In conherence, the recorded FB species correspond to the assemblage with the highest denitrifying capacity. The morphological signal obtained by the proxies in the selected species indicates that organic matter (OM) flux is not the only modulating factor and that other processes such as variability in oxide-reducing conditions may affect oxygenation and acidification (carbonate preservation) in this region.