Isòtops estables: una eina per a estudis paleoecològics
Leiva-Dueñas, C. «L’arxiu de les estores de Posidonia oceanica (L. Delile): una eina per a estudis paleoecològics». Màster en Ecologia, Gestió Ambiental i Restauració (Universitat de Barcelona), 2015
Una reconstrucció significativa de la variabilitat dels ecosistemes passats depèn fortament i críticament de la qualitat dels palaeo-arxius on es conté la informació, i de la seva correcta interpretació, que està limitada per les eines en paleoecologia: els proxies. Aquests són descriptors mesurables indirectes de variables ambientals desitjades (però no observables ni mesurables) contingudes als arxius als quals s'assumeix que estan relacionats. Els proxies poden basar-se en característiques físiques, químiques, isotòpiques o biològiques de l'arxiu biogeoquímic. En realitat, la majoria de proxies responen simultàniament a moltes variables, tot i que dues o tres d’aquestes solen predominar; aquestes variables predominants sovint també tenen efectes interactius. L’ús d’un sol proxy està inherentment afectat per incerteses, ja que és una funció multivariant de diverses variables ambientals que dificulta l’establiment inequívoc de causa i efecte i la calibració. Els estudis multi-proxy poden oferir una millor comprensió; l’ús de múltiples paleo-proxies és un enfocament potent molt comú en les reconstruccions paleoambientals actuals. Per tant, les tècniques multi-proxy proporcionen una informació més fiable, tot i que les llacunes en el nostre coneixement de les relacions dels proxies amb els factors ambientals són debilitats que no s’han d’ignorar.
Un exemple de proxy són les ràtios d'isòtops estables. S'han fet molt utilitzades per a estudis paleoambientals. La composició isotòpica estable varia substancialment entre diferents compartiments a causa de la fraccionament isotòpic en processos químics, físics i metabòlics. L'abundància isotòpica relativa d'un teixit animal o vegetal, o de carbonats biogènics (closques), es pot relacionar, utilitzant el coneixement teòric del fraccionament, amb les condicions biogeoquímiques que impulsen els processos biològics o geològics que es produeixen quan aquests isòtops s'incorporen. La composició isotòpica es reporta en una escala delta (δ) que indica la desviació (en ‰) de la composició isotòpica d'una mostra respecte a un estàndard acceptat internacionalment. La composició isotòpica del carboni (δ13C) proporciona informació integradora sobre una àmplia gamma de processos fisiològics i geoquímics. Hi ha dos isòtops estables de carboni, 12C i 13C. L'activitat de les enzims RUBISCO i PEP és responsable de la discriminació isotòpica contra l'isòtop de carboni pes.13C) durant el procés de carboxilació, però en diferents proporcions segons la via metabòlica (C)3 o C4 plantes). Aquesta és la raó per la qual 13El contingut de C en les plantes sol ser inferior al CO atmosfèric2 s'assimilen i per què C3 i C4 les plantes tenen δ13Valors C que difereixen significativament.
Per tant, l'interès en utilitzar isòtops estables de P. oceanica la importància per als estudis ambientals rau en el fet que la variabilitat ambiental modifica la biologia de la planta, canviant de manera previsible les proporcions isotòpiques dels teixits de la planta.
Les praderies marines mostren una variabilitat substancial en δ13Valors de C, amb un valor mitjà que oscil·la entre -10 i -11%. Les proporcions isotòpiques estables del carboni en les praderies marines es veuen afectades per la variabilitat ambiental: condicions hidrològiques, font de C per a la fotosíntesi, CO2 (o bicarbonat) disponibilitat, irradiància, temperatura, etc. Correlacions positives entre irradiància i δ13S'ha observat C en plantes C4 i C3, incloent per a P. oceanicaUna irradiància més alta provoca una demanda fotosintètica més gran, cosa que augmenta la productivitat neta de la planta. Això crea una disponibilitat de carboni més baixa en relació amb condicions d’irradiància més baixa, resultant en la incorporació d’una proporció més alta de l’isòtop pesat. 13C pels enzims (menys discriminació/fraccionament). Per tant, es diu que els teixits de la planta s’enriqueixen en 13C i la δ13Els valors de C augmenten (o es tornen menys negatius). El δ13Per tant, C podria utilitzar-se com a proxy per a la irradiància i la producció primària de P. oceanica, permetent reconstruccions dels canvis relacionats amb el medi ambient en la productivitat vegetal.

Fig.1. Esquema conceptual de l'estratègia de reconstrucció paleoecològica utilitzada. Un cop es disposa d'un proxy que descriu la relació entre els components ambientals (p. ex., irradiància) i biòtics (p. ex., δ13C de P.oceanica un cop identificat i calibrat el vincle entre les cobertes (sheaths) de l’ecosistema, aquesta relació es pot reconstruir a partir dels canvis del proxy en l’arxiu paleoambiental.





