INTRODUCCIÓN

La absorción de luz por material particulado

incluyendo fitoplancton es una importante fuente de

variabilidad óptica dentro de la zona eufótica de los

océanos (Mitchell y Kiefer, 1988a; Bricaud et al.,

1995; Sosik y Mitchell, 1995). La variabilidad de las

propiedades ópticas del fitoplancton en el océano

afectan la penetración de la luz, la producción

primaria, la biomasa de los pigmentos medidos por

sensores remotos y el calentamiento de la capa

mezclada (Sosik y Mitchell, 1995). Por ello, existe la

necesidad fundamental de conocer la magnitud y

fuentes de variabilidad de las propiedades ópticas del

material particulado, las cuales puedan ser usadas por

modelos bio-ópticos junto con información derivada

de sensores remotos de color del océano en la

estimación de la producción primaria.

Las propiedades ópticas del agua son

convenientemente divididas dentro de dos clases:

inherentes y aparentes. La magnitud de las

propiedades ópticas inherentes (POI) dependen sólo de

las sustancias que componen el medio acuático y por

lo tanto son independientes de la estructura geométrica

del campo de luz dentro del medio. Las dos POI´s

fundamentales son el coeficiente de absorción y la

función de volumen del esparcimiento (Mobley, 1994;

Kirk, 1994). Las propiedades ópticas aparentes (POA)

son las que dependen del medio y de la estructura

geométrica del campo de luz, mostrando

características bastante regulares y estabilidad para ser

útiles como descriptores de un cuerpo de agua. Las

POA´s más comunes son la irradiancia, el coseno

promedio y el coeficiente de atenuación de luz difusa.

La teoría de transferencia radiativa proporciona la

conexión entre las POI´s y POA´s (Mobley, 1994;

Kirk, 1994).

Los sensores remotos de color del océano ofrecen

el potencial de estimar, en forma sinóptica la

concentración de los pigmentos del fitoplancton y la

producción primaria, pero esto requiere que la

variabilidad de las propiedades de absorción por

partículas deba ser incorporado dentro de modelos

ópticos y algoritmos de producción primaria sobre una

variedad de escalas espaciales y temporales (Sosik y

Mitchell, 1995).

Los modelos bio-ópticos pueden ser usados para

determinar la producción primaria y el crecimiento del

fitoplancton a partir de datos de luz y clorofila. La

variabilidad en la relación luz-clorofila puede ser

causada por cambios en el coeficiente específico de

absorción del fitoplancton (

*( )

λ

φ

a

), en la capacidad de

adaptación a la luz de las células vivas (Platt y

Sathyendranath, 1988; Morel, 1991; Anderson, 1993)

(Kiefer y Mitchell, 1983; Dubinsky et al., 1984;

Mitchell y Kiefer, 1988b).

En cultivos de fitoplancton se han observado

diferencias en

*( )

λ

φ

a

entre las especies (Bricaud et al.,

1988; Mitchell y Kiefer, 1988a) y dentro de las

especies que crecen con diversas condiciones

ambientales. Los efectos dentro de las especies han

sido bien documentados por cambios en la irradiancia

de crecimiento, con valores más altos de

*( )

λ

φ

a

observados para altas intensidades de luz. En un

crecimiento limitado por los nutrientes,

*( )

λ

φ

a

varía

inversamente con la tasa de crecimiento (Chalup y

Laws, 1990; Sosik y Mitchell, 1991). Adicionalmente,

evidencias recientes muestran una relación inversa

similar a la anterior entre

*( )

λ

φ

a

y la tasa de crecimiento

para células limitadas por temperatura (Sosik y

Mitchell, 1994; Moisan et al., 1994). También en

poblaciones naturales de fitoplancton ha sido bien

documentado la variabilidad de

*( )

λ

φ

a

dentro de las

especies, la cual es causada por cambios en la

irradiancia de crecimiento (Mitchell y Kiefer, 1988b;

Bricaud y Stramski, 1990; Sosik y Mitchell, 1991;

Bricaud et al., 1995). Recientemente Sosik y Mitchell

(1995) reportaron que la variabilidad en

*( )

λ

φ

a

depende

de los nutrientes y la temperatura. Esta variabilidad en

)

(

*

λ

φ

1975), el cual varía con el tamaño de la célula,

concentración intracelular de pigmentos y la

composición de pigmentos por célula (Morel y

Bricaud, 1981; Mitchell y Kiefer, 1988a; Hoepffner y

Sathyendranath, 1992; Sosik y Mitchell, 1995), así

como también debido a cambios en la abundancia de

pigmentos accesorios con respecto a la clorofila

a

(Bricaud et al., 1983; Sathyendranath et al., 1987;

Berner et al., 1989). El efecto paquete ocurre cuando

las moléculas de pigmentos son contenidas dentro de

paquetes discretos en los cloroplastos, en lugar de

estar distribuidos uniformemente dentro de los

cloroplastos. Además de la variabilidad en

*( )

λ

φ

diferencias en φ

m

entre las especies como una función

de la irradiancia de crecimiento para especies de

fitoplancton, con los valores más altos de φ

m

observados para altas irradiancias (Kiefer y Mitchell,

1983; Falkowski et al., 1985; Dubinsky et al., 1986;

Sakshaug et al., 1989).

Uno de los mayores problemas para modelar la

producción primaria es la extrapolación de las

propiedades bio-ópticas y parámetros fisiológicos del

fitoplancton sobre regiones escasamente muestreadas

(Longhurst et al., 1995; Sathyendranath et al., 1995).

Las propiedades fotosintéticas y bio-ópticas del

fitoplancton, así como las variables físicas y químicas

que influyen sobre ellas son conocidas que varían en

espacio y tiempo. Por lo tanto, se debe hacer un

esfuerzo para obtener información de la magnitud y

variación de los parámetros fisiológicos del

fitoplancton, propiedades de absorción de luz y de las

variables ambientales que pueden ser usadas como

predictores de la variabilidad de estos parámetros

fotosintéticos y propiedades bio-ópticas del

fitoplancton (Bouman et al., 2000a).

El objetivo del presente capítulo es determinar la

variabilidad espacial y estacional de la concentración

de clorofila, los coeficientes específicos de absorción

por partículas y fitoplancton, así como su relación con

cuales puedan ser utilizados en modelos bio-ópticos de

producción primaria.

Se esperan valores altos de clorofila (Chl-

a

) cerca

de la costa de Baja California, los cuales estarán

relacionados con eventos de surgencias locales,

principalmente durante primavera y verano. Estos

altos valores de Chl-

a

estarán relacionados con altos

coeficientes de absorción por partículas y fitoplancton,

con altos coeficientes de atenuación vertical de luz

difusa y con bajos coeficientes específicos de

absorción por partículas y fitoplancton en las

estaciones costeras. Lo anterior es debido a que las

células grandes como diatomeas y dinoflagelados

tienen altos valores de clorofila y de absorción.

Mientras que en las estaciones oceánicas se espera

obtener bajas concentraciones de clorofila asociadas

con altos valores del coeficiente específico de

absorción por partículas y bajos valores de los

coeficientes de absorción por partículas y fitoplancton

y de los coeficientes de atenuación vertical de la luz

difusa.

In document Estimación de la produción primaria frente a Baja California por sensores remotosThe estimation of primary production off Baja California by remote sensing (página 31-41)