Fluxos e composição do carbono e nitrogênio no continuum terra-mar do estuário do Rio Itajaí-Açu e plataforma adjacente (Santa Catarina, Brasil)

Abstract

O continuum terra-mar conecta os ambientes continentais aos oceânicos por meio de ecossistemas de transição, como estuários, praias e manguezais. Esses sistemas transportam material continental para zonas costeiras e enriquecem essas áreas com nutrientes essenciais, como carbono, nitrogênio e fósforo, que impulsionam a produtividade primária em plataforma. Outro importante fluxo capaz de enriquecer a zona costeira é o fluxo, ou descarga, de águas subterrâneas (DAS), que pode ser estimada através de traçadores geoquímicos (isótopos radioativos de vida curta de rádio: ²²³Ra e ²²4Ra). Algumas ferramentas aplicadas com a finalidade de avaliar o metabolismo de um sistema são a composição isotópica de carbono e nitrogênio no material particulado em suspensão e os fluxos de CO2 (FCO2) água-atmosfera. O estuário do rio Itajaí-Açu (ERI), principal descarga fluvial (DAF) para a plataforma central de Santa Catarina, tem sido muito estudado devido à sua importância econômica. No entanto, poucos trabalhos avaliaram os efeitos da DAF na plataforma adjacente ao ERI. Além disso, nossos resultados para a DAS, a composição isotópica da matéria orgânica particulada (d¹³C e d¹5N) e os fluxos de dióxido de carbono (FCO2) são inéditos para a região. No continuum terra-mar do ERI e plataforma adjacente, a DAS foi mais importante que a DAF para os fluxos de nutrientes reciclados da costa para a plataforma, enquanto a DAF foi mais importante como uma nova fonte de nutrientes para a plataforma adjacente. Os resultados também identificam metabolismos distintos ao longo do continuum. No estuário (ERI) e na plataforma até pelo menos a isóbata de 20m, prevalece o metabolismo heterotrófico, atuando como fonte de CO2 para a atmosfera. A parte mais externa em plataforma, entre as isóbatas de 20 e 40m apresentou um metabolismo predominantemente autotrófico, atuando como um sumidouro de CO2. No ERI, Foz e plataforma interna, há a predominância de material alóctone e refratário, enquanto em PE predomina material autóctone e lábil oriundo do plâncton.

Abstract: The land-ocean continuum connects continental and oceanic environments through transitional ecosystems such as estuaries, beaches, and mangroves. These systems transport continental material to coastal zones, enriching these areas with essential nutrients such as carbon, nitrogen, and phosphorus, which drive primary productivity on the continental shelf. Another significant flux capable of enriching the coastal zone is submarine groundwater discharge (SGD), which can be estimated using geochemical tracers, such as short-lived radium isotopes (²²³Ra and ²²4Ra). Tools commonly applied to evaluate the metabolism of a system include the isotopic composition of carbon and nitrogen in suspended particulate matter and water-air CO2 fluxes (FCO2). The Itajaí-Açu River Estuary (ERI), the main freshwater discharge (DAF) to the central Santa Catarina shelf, has been extensively studied due to its economic importance. However, few studies have assessed the effects of DAF on the adjacent shelf. Moreover, our results regarding SGD, the isotopic composition of particulate organic matter (d¹³C and d¹5N), and carbon dioxide fluxes (FCO2) are novel for this region. In the ERI land-ocean continuum and the adjacent shelf, SGD was more important than DAF in supplying recycled nutrients from the coast to the shelf, while DAF was more significant as a new source of nutrients for the adjacent shelf. The results also revealed distinct metabolic patterns along the continuum. In the estuary (ERI) and the inner shelf up to at least the 20-meter isobath, heterotrophic metabolism prevailed, acting as a CO2 source to the atmosphere. The outer shelf, between the 20- and 40-meter isobaths, exhibited predominantly autotrophic metabolism, functioning as a CO2 sink. In the ERI, mouth, and inner shelf, there was a predominance of allochthonous and refractory material, while on the mid-to-outer shelf, autochthonous and labile material derived from plankton dominated.