Visualización de zonas de productividad basadas en el modelo de balance de masa de nitrógeno en la bahía de Narragansett, Rhode Island

La productividad primaria, la producción de compuestos orgánicos por el fitoplancton, alimenta las redes tróficas de los ecosistemas y es importante para comprender la función del sistema en respuesta a los cambios ambientales ^1,2. La productividad primaria de los estuarios también está estrechamente relacionada con la eutrofización, que se define como un exceso de nutrientes en el ecosistema¹, lo que provoca varias consecuencias nocivas en las regiones costeras, como un crecimiento excesivo de fitoplancton que conduce a grandes floraciones de algas y la consiguiente hipoxia ^3,4. Es importante destacar que la productividad primaria en los estuarios depende en gran medida de la carga de nutrientes fluviales, en particular de las concentraciones de nitrógeno, que son el nutriente limitante típico en la mayoría de los ecosistemas oceánicos templados ^5,6. Sin embargo, sigue siendo difícil estimar la magnitud de los impactos del nitrógeno fluvial en las zonas costeras.

Para estimar la productividad primaria estuarina, un modelo de balance de masa de nitrógeno (N) es una herramienta útil para calcular los flujos de nitrógeno². El modelo de balance de masa N también proporciona una comprensión de los mecanismos biológicos más allá de las observaciones de datos, revelando información en los bordes de diferentes zonas de productividad primaria⁷. Tres^{zonas 8} diferentes, definidas como zonas marrón, verde y azul, son particularmente útiles para predecir el impacto de la carga de nutrientes en las regiones hipóxicas. La zona marrón, definida como la región más cercana de la desembocadura de un río, representa un proceso físico alto, la zona verde tiene una alta productividad biológica y la zona azul representa un proceso biológico bajo. El límite de cada zona depende del caudal del río, las concentraciones de nutrientes y las tasas de mezcla⁸.

La bahía de Narragansett (NB) es un estuario costero templado en Rhode Island, EE.UU., que soporta servicios y bienes económicos y ecológicos ^9,10,11, en el que la hipoxia ha estado ocurriendo constantemente. Estos eventos hipóxicos, definidos como el período de bajo oxígeno disuelto (es decir, menos de 2-3 mg de oxígeno por litro), son particularmente prevalentes en julio y agosto y se ven fuertemente afectados por la carga de nitrógeno fluvial durante estos meses¹². Con el aumento de la producción primaria y la hipoxia debido a las emisiones antropogénicas de nutrientes¹³, la comprensión de los aportes de nitrógeno en el NB es fundamental para gestionar y abordar problemas costeros como la eutrofización y la hipoxia. Por lo tanto, en este estudio, la tasa de producción primaria en NB se calcula a partir del modelo de balance de masa N utilizando datos de nutrientes observados históricamente, especialmente nitrógeno inorgánico disuelto (DIN). Con base en los resultados del modelo de balance de masa N mediante la conversión a unidades de carbono utilizando la relación Redfield, se identificaron tres zonas de productividad primaria diferentes para visualizar el alcance de la influencia del nitrógeno del río en NB. A continuación, el modelo se recreó en una representación 3D para visualizar mejor las diferentes zonas. Los productos producidos a partir de este estudio pueden informar mejor sobre el manejo de nutrientes en RN en respuesta a la hipoxia y la eutrofización. Además, los resultados de este estudio son aplicables a otras regiones costeras para visualizar los efectos del transporte fluvial sobre los nutrientes y la productividad primaria.