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Resumen

Durante siete meses, el buque oceanográfico español Hespérides completó una vuelta al mundo ininterrumpida cruzando los océanos Atlántico, Índico y Pacífico en un trayecto que recaló en los puertos de Río de Janeiro, Ciudad del Cabo, Freemantle, Sidney, Auckland, Honolulu y Cartagena de Indias, para regresar posteriormente a Cartagena. En paralelo, el buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa completó un estudio detallado del Atlántico subtropical a lo largo del paralelo 24º N, partiendo de Vigo a Las Palmas, y de allí a Santo Domingo para retornar a Vigo. Durante esta gesta histórica para las ciencias marinas españolas se muestrearon 350 estaciones en cerca de 42.000 millas náuticas a lo largo del océano global, se recogieron más de 120.000 muestras de agua, aire y plancton, y se registraron más de 6.000 gigas de datos, a partir de los cuales la Expedición Malaspina 2010 ha investigado en profundidad aspectos como la oceanografía física, la óptica oceánica, la biogeoquímica, el papel de la deposición atmosférica, la presencia de contaminantes, la biodiversidad y función microbiana, los procesos metabólicos y la estructura y función de las comunidades fitoplanctónicas y zooplanctónicas. El presente Libro blanco supone una herramienta clave para plasmar un esfuerzo científico de este calibre y desarrollar una línea de investigación que evalúe el impacto del cambio global en el ecosistema oceánico. Se ha conformado así un manual actualizado e interdisciplinar que recoge los diferentes métodos, protocolos y técnicas de trabajo oceanográfico empleados, aplicados en todos los océanos y bajo todas las condiciones de trabajo imaginables durante la Expedición Malaspina 2010, proyecto financiado por el desaparecido Ministerio de Ciencia e Innovación a través del programa Consolider-ingenio 2010 y con una participación destacada de la Armada Española y de la Fundación BBVA.

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[en] These pages bring readers the White book of the 2010 Malaspina expedition, an oceanographic circumnavigation covering 42,000 nautical miles, which sought primarily to assess the impact of global change on the deep ocean and explore the biodiversity of these waters. On a voyage lasting seven months, the oceanographic research vessels Hespérides and Sarmiento de Gamboa took more than 120,000 samples of water, air and plankton, and they recorded over 6,000 Gigabytes of data. This material will enable detailed research on physical oceanography, ocean optics, biogeochemistry, the role of atmospheric deposition, the presence of contaminants, biodiversity and microbial function, metabolic processes, and the structure and function of phytoplankton and zooplankton communities. The White book is an up-to-date and interdisciplinary manual of the oceanographic working methods, protocols and techniques used during the expedition.

Autoría

Enrique Moreno-Ostos

Enrique Moreno-Ostos obtuvo la licenciatura en Ciencias Ambientales por la Universidad de Granada en el año 2000 y el doctorado en el 2004. Entre 2005 y 2007 realizó su investigación postdoctoral en el Departamento de Ecología de la Universidad de Barcelona, y desde 2007 es profesor de Ecología en la Universidad de Málaga. Ha colaborado activamente con el Center for Ecology and Hidrology del National Environment Research Council del Reino Unido y con la Freshwater Biological Association (Laboratorio Limnológico de Windermere, Inglaterra). Su participación en el Grupo de Ecología Marina y Limnología de la Universidad de Málaga le ha permitido participar en campañas oceanográficas en el Atlántico y en el Mediterráneo, a bordo de los buques Hespérides y García del Cid. Actualmente es el investigador responsable de la Expedición Oceanográfica de Circunnavegación Malaspina 2010 en la Universidad de Málaga.

Sumario

Prólogo.- 1. Oceanografía física: Medidas de conductividad, temperatura y presión.- Adquisición y control de datos LADCP.- Análisis de muestras de salinidad. Salinómetro de laboratorio Autosal 8400B.- 2. Biogeoquímica del océano: carbono. nutrientes y gases traza: Muestreo y análisis de oxígeno disuelto (O2) en agua de mar.- Determinación espectrofotométrica del pH mediante el uso de púrpura de m-cresol.- Determinación de la alcalinidad mediante valoración rápida a doble punto final.- Muestreo de nutrientes inorgánicos disueltos (DIN), nitrógeno (TN) y fósforo (TP) totales.- Muestreo de nutrientes inorgánicos disueltos en agua de mar.- Análisis de amonio en aguas marinas y aguas dulces por fluorimetría.- Filtración en rampa con presión positiva para el análisis del carbono, nitrógeno, fósforo particulado (C/N y P) y de los isótopos estables de carbono (13C/12C) y nitrógeno (15N/14N) del material en suspensión.- Determinación de carbono y nitrógeno orgánico particulados mediante analizador elemental.- Determinación de nitrógeno total (TN) por el método de la oxidación con persulfato en medio alcalino.- Análisis manual de la concentración de fósforo reactivo soluble (SRP) por el método espectrofotométrico de la formación del complejo azul de fosfomolibdato.- Determinación de fósforo total (TP) y particulado (Ppart) por el método de la oxidación con persulfato en medio ácido.- Muestreo de carbono orgánico total (TOC) y nitrógeno total (TN).- Muestreo de carbono y nitrógeno orgánico volátil.- Recogida de muestras de materia orgánica particulada (POM) y disuelta ultrafinada (UDOM) en el océano profundo.- Recogida y análisis a bordo de muestras de materia orgánica disuelta cromófora: absorbancia (aDOM) y fluorescencia (FDOM).- Determinación del consumo de 15NO3-, 15NH4+, 15N-urea y fijación de 15N2.- Determinación manual de urea en agua de mar.- Muestreo de metales y vitaminas disueltas.- Muestreo de agua de mar para el análisis de dimetilsulfuro (DMS) y dimetilsulfoniopropionato (DMSP) por cromatografía de gases (GC).- Análisis de DMS con cromatografía de gases (GC) acoplada a un detector fotométrico de llama (FPD) selectivo para azufre.- Sistema para el análisis en continuo de la razón 13C/12C y concentraciones del CO2 atmosférico y del DIC marino.- Extracción de gases disueltos y su almacenamiento para análisis isotópico.- Composición isotópica del vapor atmosférico.- Medidas de tasas de disipación de energía cinética turbulenta.- 3. contaminantes y deposición atmosférica: Muestreo de partículas marinas superficiales (5 m) para posterior análisis de compuestos orgánicos.- Muestreo de compuestos orgánicos en la fase disuelta y en partículas marinas superficiales (5 m).- Muestreo de compuestos orgánicos en el agua de lluvia (deposición húmeda).- Muestreo de compuestos orgánicos en la atmósfera y estudio de su difusividad en agua marina (deposición seca).- Muestreo de compuestos orgánicos fluorados en la fase disuelta y en partículas marinas superficiales (3 m y máximo profundo de clorofila).- Muestreo de aerosoles.- Muestreo de aerosoles PM 2.5.- Muestreo de aerosoles (TSP) y compuestos semi-volátiles en la fase de gas.- Toma de muestras de bioaerosoles.- Muestreo de compuestos orgánicos en el fitoplancton/zooplancton de la zona fótica de la columna de agua (hasta el DCM).- Muestreo de fitoplancton en la zona fótica (3 m, DCM y DCM + 40) para el estudio de la expresión génica influenciada por contaminantes orgánicos persistentes.- Muestreo de plancton en la vertical de la zona fótica (hasta DCM + 20) para el estudio de la expresión génica influenciada por contaminantes orgánicos persistentes.- 4. ÓPTICA, FITOPLANCTON Y METABOLISMO DEL OCÉANO: Espectros de absorción de la luz por el material disuelto.- Determinación de los espectros de absorción de la luz por las partículas.- Determinación de la abundancia de nano y picofitoplancton mediante citometría de flujo.- Toma de muestras de fitoplancton mayor de 20 µm para análisis de imagen.- Cuantificación de la abundancia de células vivas y muertas de las comunidades de picoplancton.- Determinación fluorimétrica de la concentración de clorofila a.- Análisis de pigmentos fotosintéticos del fitoplancton mediante HPLC.- Muestreo de cocolitóforos.- Muestreo de fitoplancton por medio de redes.- Muestreo de fitoplancton desde las botellas Niskin.- Cuantificación del metabolismo de la comunidad pelágica mediante el método Winkler.- Cuantificación de la producción primaria bruta mediante 18O (GPP-18O).- Determinación de la producción primaria fraccionada por tamaños.- Determinación de la producción fotosintética de carbono orgánico disuelto.- Determinación de la producción primaria en presencia de radiación ultravioleta solar (UVR).- Determinación de la tasa de calcificación (PICp).- Tasas de lisis celular del fitoplancton.- Estimación de la tasa bruta de crecimiento del pico-fitoplancton mediante análisis del índice mitótico.- Toxicidad de contaminantes orgánicos para las poblaciones de fitoplancton oceánico.- Tasas de predación y crecimiento del fitoplancton mediante técnicas de dilución.- 5. Biodiversidad microbiana y función ecológica: Muestreo para recuentos de microorganismos por epifluorescencia.- Determinación de la abundancia y la actividad individual de bacterias y arqueas mediante citometría de flujo.- Muestreo para recuentos de flagelados heterotróficos por citometría de flujo.- Determinación de abundancia de virus por citometría de flujo.- Determinación de la abundancia y contenido de pigmento de las bacterias fototróficas aeróbicas anoxigénicas.- Medida de Partículas Exopolimétricas Transparentes (TEP) en agua marina.- Concentración de biomasa de picoeucariotas, bacterias y virus marinos para la extracción de ácidos nucleicos.- Incorporación de bromodeoxiuridina en ADN microbiano para la detección de filotipos activos.- Muestreo para el estudio de la diversidad del plancton microbiano a partir de sondas específicas.- Obtención de muestras para la determinación de la composición de la comunidad vírica.- Determinación de la diversidad funcional del bacterioplancton marino.- Determinación de la actividad bacteriana mediante la incorporación de leucina radiactiva.- Medida de la respiración mediante cambios in vitro de la concentración de O2.- Estudio de la cuantificación de CID por el plancton procariota mesopelágico (200 m).- Actividad enzimática de los procariotas planctónicos.- Estudio de la actividad del plancton procariota profundo (100 m).- Determinación de la depredación bacteriana debida a protistas, mediante la desaparición en el tiempo de trazadores (bacterias marcadas con un compuesto fluorescente, FLB: fluorescent labeled bacteria).- Determinación de la producción de virus como consecuencia de la lisis bacteriana.- 6. Distribución y función del zooplancton en el océano: Muestreo de microzooplancton profundo (> 2000 m).- Muestreo de microplancton superficial.- Procesado de muestras de plancton para el análisis de isótopos estables.- Procesado de muestras de zooplancton gelatinoso para taxonomía, barcoding y análisis del contenido en carbono.- Procesado de muestras de zooplancton para análisis de actividad enzimática.- Muestreo de zooplancton neustónico.- Descripción de procedimientos para trabajos de acústica con sonda EK60.- Muestreo de fitoplancton para extracción de PUA (aldehídos volátiles poliinsaturados).- Procesado de muestras de zooplancton para el análisis fisiológico y bioquímico de la respiración y excreción de amonio.