Distribution and drivers of transparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) in the ocean

Transparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) are operationally defined as organic particles > 0.4 µm that are stainable with the dyes Alcian Blue (specific for acidic polysaccharides) and Coomassie Brilliant Blue (specific for proteins), respectively. They are ubiquitous in the ocean, where they play important roles in biogeochemical processes such as the carbon cycle and sea-air gas and particle exchanges. However, there is a lack of large-scale studies of TEP and CSP distributions in the ocean, particularly in the open ocean, as well as temporal studies following their dynamics over more than one complete seasonal cycle. In addition, it is not clear yet whether these particles represent independent particle fractions or not and which are their main drivers, with a particular lack of information on CSP. In this thesis, TEP and CSP distributions were characterized, combining the horizontal and vertical scales whenever possible, in distinct regions of the ocean: Atlantic Ocean (October-November 2014), Southern Ocean (January 2015 and January-March 2017) and the NW Mediterranean Sea (October 2015). Besides, a time series study was conducted in two coastal stations in the NW Mediterranean Sea for two complete seasonal cycles (2015-2017). In all cases, a number of physical, chemical and biological variables were determined in parallel in order to explore the main drivers of TEP and CSP distributions. TEP concentrations ranged from below detection limit to 446 µg XG eq L-1, whereas CSP concentrations ranged between 0.3 and 52.2 µg BSA eq L-1. The highest TEP concentrations were found in the edge of the Canary Coastal Upwelling, the Southwestern Atlantic Shelf and some regions of the Southern Ocean, whereas the highest CSP concentrations were found in the Southern Ocean. Phytoplankton biomass, and not heterotrophic prokaryotic biomass or activity, is the best predictor of the concentration of both particle types, yet no single taxonomic group of phytoplankton stand as the universally dominant producer. Other variables that play important roles are the daily solar radiation dose in the mixed layer, surface irradiance, sea ice melt, nutrients and phytoplankton mortality in the case of TEP, and phytoplankton mortality for CSP. Our results suggest that TEP and CSP are independent particles, since they follow different dynamics in the temporal and spatial scales. The estimated contribution of TEP to the particulate organic carbon (POC) pool varies widely among regions and exceeds that of living phytoplankton biomass in some areas (Atlantic Ocean) and seasons (Mediterranean sea during summer).Las partículas exopoliméricas transparentes (TEP) y las partículas teñibles con Coomassie (CSP) se definen operacionalmente como aquellas partículas > 0.4 µm que se tiñen con las tinciones azul alcián (específico para polisacáridos ácidos) y azul de Coomassie (específico para proteínas), respectivamente. Ambos tipos de partículas están presentes en todo el océano y juegan un papel fundamental en varios procesos biogeoquímicos como el ciclo del carbono y el intercambio de gases y partículas entre el océano y la atmósfera. Sin embargo, existen pocos estudios que describan sus distribuciones en el océano a gran escala, o sus dinámicas temporales a lo largo de más de un ciclo estacional completo. En esta tesis, hemos caracterizado la distribución de TEP y CSP, combinando las escalas horizontal y vertical cuando ha sido posible, en diferentes regiones del océano: El océano Atlántico (octubre-noviembre 2014), el océano Antártico (enero 2015 y enero-marzo 2017), y el Mar Mediterráneo noroccidental (octubre 2015). Además, se llevó a cabo un estudio temporal en dos estaciones costeras del Mar Mediterráneo noroccidental, tomando muestras mensuales durante dos ciclos estacionales completos (2015-2017). En todos los casos se analizaron variables físicas, químicas y biológicas en paralelo a las medidas de TEP y CSP, con el fin de explorar los principales factores de regulación de sus distribuciones. Las concentraciones de TEP oscilaron entre valores bajo del límite de detección y 446 µg XG eq L-1, mientras que las concentraciones de CSP oscilaron entre 0.3 y 52.2 µg BSA eq L-1. Las concentraciones más altas de TEP se encontraron en un extremo del afloramiento de la costa canaria, la plataforma continental al suroeste del océano Atlántico y en algunas regiones del océano Antártico, mientras que las concentraciones más elevadas de CSP se observaron en el océano Antártico. La biomasa del fitoplancton, y no la biomasa ni la actividad de los procariotas heterótrofos, es el mejor predictor de la concentración de ambos tipos de partículas. Sin embargo, no se encontró ningún grupo taxonómico concreto de fitoplancton que explicase universalmente su distribución. Otras variables que juegan papeles importantes son la dosis diaria de radiación solar en la capa de mezcla, la irradiancia superficial, los aportes por deshielo marino, la disponibilidad de nutrientes y la mortalidad del fitoplancton en el caso de TEP, y sólo esta última (la mortalidad del fitoplancton) con respecto a CSP. Nuestros resultados sugieren que TEP y CSP son partículas independientes, puesto que siguen dinámicas diferentes tanto en las escalas espacial como temporal. La contribución estimada de TEP al conjunto total de carbono orgánico particulado (POC) varía ampliamente entre regiones, excediendo la contribución por parte de la biomasa de fitoplancton en algunas áreas (océano Atlántico) y estaciones del año (Mar Mediterráneo durante el verano).Les partícules exopolimèriques transparents (TEP) i les partícules tenyibles amb Coomassie (CSP) es defineixen operacionalment com aquelles partícules > 0.4 μm que es tenyeixen amb les tincions blau alcian (específic per polisacàrids àcids) i blau de Coomassie (específic per proteïnes), respectivament. Aquestes partícules son ubiqües a l’oceà i juguen un paper important en processos biogeoquímics com el cicle del carboni i l’intercanvi de gasos i partícules entre el mar i l’atmosfera. No obstant això, hi ha pocs estudis que descriguin les distribucions a gran escala de TEP i CSP a l’oceà, particularment a l’oceà obert, o la seva variació temporal al llarg de més d’un cicle estacional complet. En aquesta tesis hem caracteritzat les distribucions de TEP i CSP, tot combinant les escales horitzontal i vertical quan ha estat possible, en diferents regions de l’oceà: l’oceà Atlàntic (octubre-novembre 2014), l’oceà Antàrtic (gener 2015 i gener-març 2017), i el Mar Mediterrani nord-occidental (octubre 2015). A més, hem dut a terme un estudi temporal en dos estacions costaneres del Mar Mediterrani nordoccidental durant dos cicles estacionals complets (2015-2017). En tots els casos es van mesurar variables físiques, químiques i biològiques en paral·lel, amb la finalitat d’explorar els principals factors de regulació de les distribucions de TEP i CSP. Les concentracions de TEP varen oscil·lar entre per sota del límit de detecció i 446 μg XG eq L-1, mentre que les concentracions de CSP oscil·laren entre 0.3 i 52.2 μg BSA eq L-1. Les concentracions més altes de TEP es van trobar a la vora del aflorament de la costa canària, a la plataforma continental del suroest atlàntic i en algunes regions de l’oceà Antàrtic. La biomassa del fitoplàncton, i no la biomassa ni la activitat dels procariotes heteròtrofs, és el millor predictor de la concentració d’ambdós tipus de partícules. Tanmateix, cap dels grups taxonòmics de fitoplàncton ha resultat ser el productor universalment dominant. Altres variables que juguen papers importants són la dosi de radiació solar diària a la capa de barreja, la irradiància superficial, la fosa del gel marí, la disponibilitat de nutrients i la mortalitat del fitoplàncton en el cas de les TEP, i només aquesta última (la mortalitat del fitoplàncton) per a les CSP. Els nostres resultats suggereixen que TEP i CSP són partícules independents, ja que segueixen dinàmiques diferents en les escales temporal i espacial. La contribució estimada de TEP al conjunt de carboni orgànic particulat (POC) varia àmpliament entre regions, i fins i tot excedeix la de la biomassa de fitoplàncton viu en algunes regions (oceà Atlàntic) i estacions de l’any (Mar Mediterrani durant l’estiu)

Distribution and drivers of transparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) in the ocean

Tesi per compendi de publicacionsTransparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) are operationally defined as organic particles > 0.4 µm that are stainable with the dyes Alcian Blue (specific for acidic polysaccharides) and Coomassie Brilliant Blue (specific for proteins), respectively. They are ubiquitous in the ocean, where they play important roles in biogeochemical processes such as the carbon cycle and sea-air gas and particle exchanges. However, there is a lack of large-scale studies of TEP and CSP distributions in the ocean, particularly in the open ocean, as well as temporal studies following their dynamics over more than one complete seasonal cycle. In addition, it is not clear yet whether these particles represent independent particle fractions or not and which are their main drivers, with a particular lack of information on CSP. In this thesis, TEP and CSP distributions were characterized, combining the horizontal and vertical scales whenever possible, in distinct regions of the ocean: Atlantic Ocean (October-November 2014), Southern Ocean (January 2015 and January-March 2017) and the NW Mediterranean Sea (October 2015). Besides, a time series study was conducted in two coastal stations in the NW Mediterranean Sea for two complete seasonal cycles (2015-2017). In all cases, a number of physical, chemical and biological variables were determined in parallel in order to explore the main drivers of TEP and CSP distributions. TEP concentrations ranged from below detection limit to 446 µg XG eq L-1, whereas CSP concentrations ranged between 0.3 and 52.2 µg BSA eq L-1. The highest TEP concentrations were found in the edge of the Canary Coastal Upwelling, the Southwestern Atlantic Shelf and some regions of the Southern Ocean, whereas the highest CSP concentrations were found in the Southern Ocean. Phytoplankton biomass, and not heterotrophic prokaryotic biomass or activity, is the best predictor of the concentration of both particle types, yet no single taxonomic group of phytoplankton stand as the universally dominant producer. Other variables that play important roles are the daily solar radiation dose in the mixed layer, surface irradiance, sea ice melt, nutrients and phytoplankton mortality in the case of TEP, and phytoplankton mortality for CSP. Our results suggest that TEP and CSP are independent particles, since they follow different dynamics in the temporal and spatial scales. The estimated contribution of TEP to the particulate organic carbon (POC) pool varies widely among regions and exceeds that of living phytoplankton biomass in some areas (Atlantic Ocean) and seasons (Mediterranean sea during summer).Las partículas exopoliméricas transparentes (TEP) y las partículas teñibles con Coomassie (CSP) se definen operacionalmente como aquellas partículas > 0.4 µm que se tiñen con las tinciones azul alcián (específico para polisacáridos ácidos) y azul de Coomassie (específico para proteínas), respectivamente. Ambos tipos de partículas están presentes en todo el océano y juegan un papel fundamental en varios procesos biogeoquímicos como el ciclo del carbono y el intercambio de gases y partículas entre el océano y la atmósfera. Sin embargo, existen pocos estudios que describan sus distribuciones en el océano a gran escala, o sus dinámicas temporales a lo largo de más de un ciclo estacional completo. En esta tesis, hemos caracterizado la distribución de TEP y CSP, combinando las escalas horizontal y vertical cuando ha sido posible, en diferentes regiones del océano: El océano Atlántico (octubre-noviembre 2014), el océano Antártico (enero 2015 y enero-marzo 2017), y el Mar Mediterráneo noroccidental (octubre 2015). Además, se llevó a cabo un estudio temporal en dos estaciones costeras del Mar Mediterráneo noroccidental, tomando muestras mensuales durante dos ciclos estacionales completos (2015-2017). En todos los casos se analizaron variables físicas, químicas y biológicas en paralelo a las medidas de TEP y CSP, con el fin de explorar los principales factores de regulación de sus distribuciones. Las concentraciones de TEP oscilaron entre valores bajo del límite de detección y 446 µg XG eq L-1, mientras que las concentraciones de CSP oscilaron entre 0.3 y 52.2 µg BSA eq L-1. Las concentraciones más altas de TEP se encontraron en un extremo del afloramiento de la costa canaria, la plataforma continental al suroeste del océano Atlántico y en algunas regiones del océano Antártico, mientras que las concentraciones más elevadas de CSP se observaron en el océano Antártico. La biomasa del fitoplancton, y no la biomasa ni la actividad de los procariotas heterótrofos, es el mejor predictor de la concentración de ambos tipos de partículas. Sin embargo, no se encontró ningún grupo taxonómico concreto de fitoplancton que explicase universalmente su distribución. Otras variables que juegan papeles importantes son la dosis diaria de radiación solar en la capa de mezcla, la irradiancia superficial, los aportes por deshielo marino, la disponibilidad de nutrientes y la mortalidad del fitoplancton en el caso de TEP, y sólo esta última (la mortalidad del fitoplancton) con respecto a CSP. Nuestros resultados sugieren que TEP y CSP son partículas independientes, puesto que siguen dinámicas diferentes tanto en las escalas espacial como temporal. La contribución estimada de TEP al conjunto total de carbono orgánico particulado (POC) varía ampliamente entre regiones, excediendo la contribución por parte de la biomasa de fitoplancton en algunas áreas (océano Atlántico) y estaciones del año (Mar Mediterráneo durante el verano).Les partícules exopolimèriques transparents (TEP) i les partícules tenyibles amb Coomassie (CSP) es defineixen operacionalment com aquelles partícules > 0.4 μm que es tenyeixen amb les tincions blau alcian (específic per polisacàrids àcids) i blau de Coomassie (específic per proteïnes), respectivament. Aquestes partícules son ubiqües a l’oceà i juguen un paper important en processos biogeoquímics com el cicle del carboni i l’intercanvi de gasos i partícules entre el mar i l’atmosfera. No obstant això, hi ha pocs estudis que descriguin les distribucions a gran escala de TEP i CSP a l’oceà, particularment a l’oceà obert, o la seva variació temporal al llarg de més d’un cicle estacional complet. En aquesta tesis hem caracteritzat les distribucions de TEP i CSP, tot combinant les escales horitzontal i vertical quan ha estat possible, en diferents regions de l’oceà: l’oceà Atlàntic (octubre-novembre 2014), l’oceà Antàrtic (gener 2015 i gener-març 2017), i el Mar Mediterrani nord-occidental (octubre 2015). A més, hem dut a terme un estudi temporal en dos estacions costaneres del Mar Mediterrani nordoccidental durant dos cicles estacionals complets (2015-2017). En tots els casos es van mesurar variables físiques, químiques i biològiques en paral·lel, amb la finalitat d’explorar els principals factors de regulació de les distribucions de TEP i CSP. Les concentracions de TEP varen oscil·lar entre per sota del límit de detecció i 446 μg XG eq L-1, mentre que les concentracions de CSP oscil·laren entre 0.3 i 52.2 μg BSA eq L-1. Les concentracions més altes de TEP es van trobar a la vora del aflorament de la costa canària, a la plataforma continental del suroest atlàntic i en algunes regions de l’oceà Antàrtic. La biomassa del fitoplàncton, i no la biomassa ni la activitat dels procariotes heteròtrofs, és el millor predictor de la concentració d’ambdós tipus de partícules. Tanmateix, cap dels grups taxonòmics de fitoplàncton ha resultat ser el productor universalment dominant. Altres variables que juguen papers importants són la dosi de radiació solar diària a la capa de barreja, la irradiància superficial, la fosa del gel marí, la disponibilitat de nutrients i la mortalitat del fitoplàncton en el cas de les TEP, i només aquesta última (la mortalitat del fitoplàncton) per a les CSP. Els nostres resultats suggereixen que TEP i CSP són partícules independents, ja que segueixen dinàmiques diferents en les escales temporal i espacial. La contribució estimada de TEP al conjunt de carboni orgànic particulat (POC) varia àmpliament entre regions, i fins i tot excedeix la de la biomassa de fitoplàncton viu en algunes regions (oceà Atlàntic) i estacions de l’any (Mar Mediterrani durant l’estiu).Postprint (published version

Aerosol dry deposition events in the western Mediterranean: Characterization and response of phytoplankton

This study analyzes the aerosol dry deposition events in the Balearic Islands (northwestern Mediterranean) and their effects on marine phytoplankton. Trace metals concentrations (Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Ti and Zn) of atmospheric dry depositions samples were measured to characterize their sources and the spatial and temporal variability of these events. Aerosol samples were collected at three stations in the Balearic Islands from July 2012 to January 2013. The results indicated that while Al, Cr, Fe, Mn and Ti have a natural origin (from African dust), Cu have a local anthropogenic origin. On the other hand, Zn and Ni present both a natural and local anthropogenic origin depending on the time. The response of coastal planktonic communities to the addition of natural and anthropogenic aerosols was analyzed through phytoplankton growth experiments conducted in May 2013 with surface nearshore water collected at Ses Salines Cape (South of Mallorca Island). The experiment demonstrates that Fe deposition events in the western Mediterranean Sea promote the growth of phytoplankton, whereas maximum and strong Cu deposition events seem to inhibit the phytoplankton growth.Peer Reviewe

Distribució i factors de regulació de partícules exopolimèriques transparents (TEP) i partícules tenyibles amb Coomassie (CSP) a l’oceà

Memoria de tesis doctoral presentada por Marina Zamanillo Campos para obtener el título de Doctora en Ciencias del Mar por la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), realizada bajo la dirección del Dr. Rafel Simó Martorell del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y la Dra. Eva Ortega-Retuerta.-- 228 pages[EN] Transparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) are operationally defined as organic particles > 0.4 µm that are stainable with the dyes Alcian Blue (specific for acidic polysaccharides) and Coomassie Brilliant Blue (specific for proteins), respectively. They are ubiquitous in the ocean, where they play important roles in biogeochemical processes such as the carbon cycle and sea-air gas and particle exchanges. However, there is a lack of large-scale studies of TEP and CSP distributions in the ocean, particularly in the open ocean, as well as temporal studies following their dynamics over more than one complete seasonal cycle. In addition, it is not clear yet whether these particles represent independent particle fractions or not and which are their main drivers, with a particular lack of information on CSP. In this thesis, TEP and CSP distributions were characterized, combining the horizontal and vertical scales whenever possible, in distinct regions of the ocean: Atlantic Ocean (October-November 2014), Southern Ocean (January 2015 and January-March 2017) and the NW Mediterranean Sea (October 2015). Besides, a time series study was conducted in two coastal stations in the NW Mediterranean Sea for two complete seasonal cycles (2015-2017). In all cases, a number of physical, chemical and biological variables were determined in parallel in order to explore the main drivers of TEP and CSP distributions. TEP concentrations ranged from below detection limit to 446 µg XG eq L-1, whereas CSP concentrations ranged between 0.3 and 52.2 µg BSA eq L-1. The highest TEP concentrations were found in the edge of the Canary Coastal Upwelling, the Southwestern Atlantic Shelf and some regions of the Southern Ocean, whereas the highest CSP concentrations were found in the Southern Ocean. Phytoplankton biomass, and not heterotrophic prokaryotic biomass or activity, is the best predictor of the concentration of both particle types, yet no single taxonomic group of phytoplankton stand as the universally dominant producer. Other variables that play important roles are the daily solar radiation dose in the mixed layer, surface irradiance, sea ice melt, nutrients and phytoplankton mortality in the case of TEP, and phytoplankton mortality for CSP. Our results suggest that TEP and CSP are independent particles, since they follow different dynamics in the temporal and spatial scales. The estimated contribution of TEP to the particulate organic carbon (POC) pool varies widely among regions and exceeds that of living phytoplankton biomass in some areas (Atlantic Ocean) and seasons (Mediterranean sea during summer)[ES] Las partículas exopoliméricas transparentes (TEP) y las partículas teñibles con Coomassie (CSP) se definen operacionalmente como aquellas partículas > 0.4 µm que se tiñen con las tinciones azul alcián (específico para polisacáridos ácidos) y azul de Coomassie (específico para proteínas), respectivamente. Ambos tipos de partículas están presentes en todo el océano y juegan un papel fundamental en varios procesos biogeoquímicos como el ciclo del carbono y el intercambio de gases y partículas entre el océano y la atmósfera. Sin embargo, existen pocos estudios que describan sus distribuciones en el océano a gran escala, o sus dinámicas temporales a lo largo de más de un ciclo estacional completo. En esta tesis, hemos caracterizado la distribución de TEP y CSP, combinando las escalas horizontal y vertical cuando ha sido posible, en diferentes regiones del océano: El océano Atlántico (octubre-noviembre 2014), el océano Antártico (enero 2015 y enero-marzo 2017), y el Mar Mediterráneo noroccidental (octubre 2015). Además, se llevó a cabo un estudio temporal en dos estaciones costeras del Mar Mediterráneo noroccidental, tomando muestras mensuales durante dos ciclos estacionales completos (2015-2017). En todos los casos se analizaron variables físicas, químicas y biológicas en paralelo a las medidas de TEP y CSP, con el fin de explorar los principales factores de regulación de sus distribuciones. Las concentraciones de TEP oscilaron entre valores bajo del límite de detección y 446 µg XG eq L-1, mientras que las concentraciones de CSP oscilaron entre 0.3 y 52.2 µg BSA eq L-1. Las concentraciones más altas de TEP se encontraron en un extremo del afloramiento de la costa canaria, la plataforma continental al suroeste del océano Atlántico y en algunas regiones del océano Antártico, mientras que las concentraciones más elevadas de CSP se observaron en el océano Antártico. La biomasa del fitoplancton, y no la biomasa ni la actividad de los procariotas heterótrofos, es el mejor predictor de la concentración de ambos tipos de partículas. Sin embargo, no se encontró ningún grupo taxonómico concreto de fitoplancton que explicase universalmente su distribución. Otras variables que juegan papeles importantes son la dosis diaria de radiación solar en la capa de mezcla, la irradiancia superficial, los aportes por deshielo marino, la disponibilidad de nutrientes y la mortalidad del fitoplancton en el caso de TEP, y sólo esta última (la mortalidad del fitoplancton) con respecto a CSP. Nuestros resultados sugieren que TEP y CSP son partículas independientes, puesto que siguen dinámicas diferentes tanto en la escala espacial como temporal. La contribución estimada de TEP al conjunto total de carbono orgánico particulado (POC) varía ampliamente entre regiones, excediendo la contribución por parte de la biomasa de fitoplancton en algunas áreas (océano Atlántico) y estaciones del año (Mar Mediterráneo durante el verano)[CAT] Les partícules exopolimèriques transparents (TEP) i les partícules tenyibles amb Coomassie (CSP) es defineixen operacionalment com aquelles partícules > 0.4 µm que es tenyeixen amb les tincions blau alcian (específic per polisacàrids àcids) i blau de Coomassie (específic per proteïnes), respectivament. Aquestes partícules son ubiqües a l’oceà i juguen un paper important en processos biogeoquímics com el cicle del carboni i l’intercanvi de gasos i partícules entre el mar i l’atmosfera. No obstant això, hi ha pocs estudis que descriguin les distribucions a gran escala de TEP i CSP a l’oceà, particularment a l’oceà obert, o la seva variació temporal al llarg de més d’un cicle estacional complet. En aquesta tesis hem caracteritzat les distribucions de TEP i CSP, tot combinant les escales horitzontal i vertical quan ha estat possible, en diferents regions de l’oceà: l’oceà Atlàntic (octubre-novembre 2014), l’oceà Antàrtic (gener 2015 i gener-març 2017), i el Mar Mediterrani nord-occidental (octubre 2015). A més, hem dut a terme un estudi temporal en dos estacions costaneres del Mar Mediterrani nord-occidental durant dos cicles estacionals complets (2015-2017). En tots els casos es van mesurar variables físiques, químiques i biològiques en paral·lel, amb la finalitat d’explorar els principals factors de regulació de les distribucions de TEP i CSP. Les concentracions de TEP varen oscil·lar entre per sota del límit de detecció i 446 µg XG eq L-1, mentre que les concentracions de CSP oscil·laren entre 0.3 i 52.2 µg BSA eq L-1. Les concentracions més altes de TEP es van trobar a la vora del aflorament de la costa canària, a la plataforma continental del suroest atlàntic i en algunes regions de l’oceà Antàrtic. La biomassa del fitoplàncton, i no la biomassa ni la activitat dels procariotes heteròtrofs, és el millor predictor de la concentració d’ambdós tipus de partícules. Tanmateix, cap dels grups taxonòmics de fitoplàncton ha resultat ser el productor universalment dominant. Altres variables que juguen papers importants són la dosi de radiació solar diària a la capa de barreja, la irradiància superficial, la fosa del gel marí, la disponibilitat de nutrients i la mortalitat del fitoplàncton en el cas de les TEP, i només aquesta última (la mortalitat del fitoplàncton) per a les CSP. Els nostres resultats suggereixen que TEP i CSP són partícules independents, ja que segueixen dinàmiques diferents en les escales temporal i espacial. La contribució estimada de TEP al conjunt de carboni orgànic particulat (POC) varia àmpliament entre regions, i fins i tot excedeix la de la biomassa de fitoplàncton viu en algunes regions (oceà Atlàntic) i estacions de l’any (Mar Mediterrani durant l’estiu)The author was supported by a FI-DGR grant (ECO/1639/2013) from the Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Rcecerca (AGAUR) (Generalitat de Catalunya) and a FPU grant (FPU13/04630) from the Spanish Ministry of Education and Culture. The research work presented in this thesis was founded by the projects PEGASO (CTM2012-37615) and BIOGAPS (CTM2016-81008-R), supported by the Spanish Ministry of Economy and Competivity (MINECO), and the Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE), carried out under the auspices of the Swiss Polar Institute, and supported by funding from the ACE Foundation and Ferring Pharmaceuticals. The studies were carried out at the Institut de Ciències del Mar de Barcelona (ICM, CSIC; Barcelona, Spain), and at the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel (Kiel, Germany) thanks to three grants the author received: EST15/00512, EST16/00003, Erasmus+Peer Reviewe

Distribution and drivers of transparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) in the ocean

Tesi per compendi de publicacionsTransparent exopolymer particles (TEP) and Coomassie stainable particles (CSP) are operationally defined as organic particles > 0.4 µm that are stainable with the dyes Alcian Blue (specific for acidic polysaccharides) and Coomassie Brilliant Blue (specific for proteins), respectively. They are ubiquitous in the ocean, where they play important roles in biogeochemical processes such as the carbon cycle and sea-air gas and particle exchanges. However, there is a lack of large-scale studies of TEP and CSP distributions in the ocean, particularly in the open ocean, as well as temporal studies following their dynamics over more than one complete seasonal cycle. In addition, it is not clear yet whether these particles represent independent particle fractions or not and which are their main drivers, with a particular lack of information on CSP. In this thesis, TEP and CSP distributions were characterized, combining the horizontal and vertical scales whenever possible, in distinct regions of the ocean: Atlantic Ocean (October-November 2014), Southern Ocean (January 2015 and January-March 2017) and the NW Mediterranean Sea (October 2015). Besides, a time series study was conducted in two coastal stations in the NW Mediterranean Sea for two complete seasonal cycles (2015-2017). In all cases, a number of physical, chemical and biological variables were determined in parallel in order to explore the main drivers of TEP and CSP distributions. TEP concentrations ranged from below detection limit to 446 µg XG eq L-1, whereas CSP concentrations ranged between 0.3 and 52.2 µg BSA eq L-1. The highest TEP concentrations were found in the edge of the Canary Coastal Upwelling, the Southwestern Atlantic Shelf and some regions of the Southern Ocean, whereas the highest CSP concentrations were found in the Southern Ocean. Phytoplankton biomass, and not heterotrophic prokaryotic biomass or activity, is the best predictor of the concentration of both particle types, yet no single taxonomic group of phytoplankton stand as the universally dominant producer. Other variables that play important roles are the daily solar radiation dose in the mixed layer, surface irradiance, sea ice melt, nutrients and phytoplankton mortality in the case of TEP, and phytoplankton mortality for CSP. Our results suggest that TEP and CSP are independent particles, since they follow different dynamics in the temporal and spatial scales. The estimated contribution of TEP to the particulate organic carbon (POC) pool varies widely among regions and exceeds that of living phytoplankton biomass in some areas (Atlantic Ocean) and seasons (Mediterranean sea during summer).Las partículas exopoliméricas transparentes (TEP) y las partículas teñibles con Coomassie (CSP) se definen operacionalmente como aquellas partículas > 0.4 µm que se tiñen con las tinciones azul alcián (específico para polisacáridos ácidos) y azul de Coomassie (específico para proteínas), respectivamente. Ambos tipos de partículas están presentes en todo el océano y juegan un papel fundamental en varios procesos biogeoquímicos como el ciclo del carbono y el intercambio de gases y partículas entre el océano y la atmósfera. Sin embargo, existen pocos estudios que describan sus distribuciones en el océano a gran escala, o sus dinámicas temporales a lo largo de más de un ciclo estacional completo. En esta tesis, hemos caracterizado la distribución de TEP y CSP, combinando las escalas horizontal y vertical cuando ha sido posible, en diferentes regiones del océano: El océano Atlántico (octubre-noviembre 2014), el océano Antártico (enero 2015 y enero-marzo 2017), y el Mar Mediterráneo noroccidental (octubre 2015). Además, se llevó a cabo un estudio temporal en dos estaciones costeras del Mar Mediterráneo noroccidental, tomando muestras mensuales durante dos ciclos estacionales completos (2015-2017). En todos los casos se analizaron variables físicas, químicas y biológicas en paralelo a las medidas de TEP y CSP, con el fin de explorar los principales factores de regulación de sus distribuciones. Las concentraciones de TEP oscilaron entre valores bajo del límite de detección y 446 µg XG eq L-1, mientras que las concentraciones de CSP oscilaron entre 0.3 y 52.2 µg BSA eq L-1. Las concentraciones más altas de TEP se encontraron en un extremo del afloramiento de la costa canaria, la plataforma continental al suroeste del océano Atlántico y en algunas regiones del océano Antártico, mientras que las concentraciones más elevadas de CSP se observaron en el océano Antártico. La biomasa del fitoplancton, y no la biomasa ni la actividad de los procariotas heterótrofos, es el mejor predictor de la concentración de ambos tipos de partículas. Sin embargo, no se encontró ningún grupo taxonómico concreto de fitoplancton que explicase universalmente su distribución. Otras variables que juegan papeles importantes son la dosis diaria de radiación solar en la capa de mezcla, la irradiancia superficial, los aportes por deshielo marino, la disponibilidad de nutrientes y la mortalidad del fitoplancton en el caso de TEP, y sólo esta última (la mortalidad del fitoplancton) con respecto a CSP. Nuestros resultados sugieren que TEP y CSP son partículas independientes, puesto que siguen dinámicas diferentes tanto en las escalas espacial como temporal. La contribución estimada de TEP al conjunto total de carbono orgánico particulado (POC) varía ampliamente entre regiones, excediendo la contribución por parte de la biomasa de fitoplancton en algunas áreas (océano Atlántico) y estaciones del año (Mar Mediterráneo durante el verano).Les partícules exopolimèriques transparents (TEP) i les partícules tenyibles amb Coomassie (CSP) es defineixen operacionalment com aquelles partícules > 0.4 μm que es tenyeixen amb les tincions blau alcian (específic per polisacàrids àcids) i blau de Coomassie (específic per proteïnes), respectivament. Aquestes partícules son ubiqües a l’oceà i juguen un paper important en processos biogeoquímics com el cicle del carboni i l’intercanvi de gasos i partícules entre el mar i l’atmosfera. No obstant això, hi ha pocs estudis que descriguin les distribucions a gran escala de TEP i CSP a l’oceà, particularment a l’oceà obert, o la seva variació temporal al llarg de més d’un cicle estacional complet. En aquesta tesis hem caracteritzat les distribucions de TEP i CSP, tot combinant les escales horitzontal i vertical quan ha estat possible, en diferents regions de l’oceà: l’oceà Atlàntic (octubre-novembre 2014), l’oceà Antàrtic (gener 2015 i gener-març 2017), i el Mar Mediterrani nord-occidental (octubre 2015). A més, hem dut a terme un estudi temporal en dos estacions costaneres del Mar Mediterrani nordoccidental durant dos cicles estacionals complets (2015-2017). En tots els casos es van mesurar variables físiques, químiques i biològiques en paral·lel, amb la finalitat d’explorar els principals factors de regulació de les distribucions de TEP i CSP. Les concentracions de TEP varen oscil·lar entre per sota del límit de detecció i 446 μg XG eq L-1, mentre que les concentracions de CSP oscil·laren entre 0.3 i 52.2 μg BSA eq L-1. Les concentracions més altes de TEP es van trobar a la vora del aflorament de la costa canària, a la plataforma continental del suroest atlàntic i en algunes regions de l’oceà Antàrtic. La biomassa del fitoplàncton, i no la biomassa ni la activitat dels procariotes heteròtrofs, és el millor predictor de la concentració d’ambdós tipus de partícules. Tanmateix, cap dels grups taxonòmics de fitoplàncton ha resultat ser el productor universalment dominant. Altres variables que juguen papers importants són la dosi de radiació solar diària a la capa de barreja, la irradiància superficial, la fosa del gel marí, la disponibilitat de nutrients i la mortalitat del fitoplàncton en el cas de les TEP, i només aquesta última (la mortalitat del fitoplàncton) per a les CSP. Els nostres resultats suggereixen que TEP i CSP són partícules independents, ja que segueixen dinàmiques diferents en les escales temporal i espacial. La contribució estimada de TEP al conjunt de carboni orgànic particulat (POC) varia àmpliament entre regions, i fins i tot excedeix la de la biomassa de fitoplàncton viu en algunes regions (oceà Atlàntic) i estacions de l’any (Mar Mediterrani durant l’estiu)

Entrenamiento en Atención Plena en un centro de Educación Secundaria para la mejora del control cognitivo y la inteligencia emocional

[spa] El entrenamiento en Atención Plena (Mindfulness) es una técnica de meditación con demostrados beneficios físicos y psíquicos en aquellos individuos que la practican de forma regular. Se ha visto que su práctica en niños y adolescentes se asocia a una mayor sensación de felicidad y satisfacción, una mejora de la función ejecutiva y una mayor inteligencia emocional, entre otros beneficios. Este trabajo tiene como principal objetivo dar a conocer esta herramienta al alumnado del centro de educación secundaria IES Alcudia. Para ello, la práctica de Atención Plena se incluirá en el Plan de Acción Tutorial, tratando de familiarizar a los alumnos con esta técnica que puede contribuir al desarrollo de la inteligencia emocional y a la mejora del control cognitivo, así como a la mejora del rendimiento académico. Se utilizarán distintos instrumentos para evaluar el efecto a nivel emocional y cognitivo de esta práctica en el alumnado. También se incluirá esta práctica en el Programa de Mediación Escolar del centro, como estrategia para contribuir a reducir el malestar emocional y facilitar así el entendimiento entre las partes en conflicto. Finalmente, se enriquecerán contenidos del curriculum de biología incluyendo en las clases conocimientos referidos al entrenamiento en Atención Plena relacionados con estos contenidos

What determines the distribution of transparent exopolymer particles (TEP) across the surface ocean?

15th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME15), 3-8 September 2017, Zagreb, CroatiaPeer Reviewe

Contribución de nutrientes y contaminantes remotos por deposición atmosférica y biótica en el Archipiélago de Cabrera

Peer Reviewe

Transparent exopolymer particles and Coomassie stainable particles show uncoupled distributions in the surface ocean

2018 Ocean Sciences Meeting, 11-16 February, in Portland, OregonTransparent exopolymer particles (TEP; composed mainly of polysaccharides) and Coomassie stainable particles (CSP; composed mainly of proteins) are two subclasses of organic particles that largely affect element cycling, sea-air interactions and food-web structure in the ocean. However, the little availability of in situ data hampers our understanding of the mechanisms through which these particles are cycled in the ocean. We quantified for the first time TEP and CSP concentrations in parallel in surface waters of contrasting oceanic regions (across the Atlantic, the Southern Ocean, and the coastal NW Mediterranean Sea), and explored the potential drivers of their distribution. TEP concentrations overall ranged from below detection limit to 80.9, and averaged 19.0 (±5.4), 31.4 (±14.4) and 34.1 (±20.1) µg XG eq L-1 in the Atlantic, Antarctic - Subantarctic, and NW Mediterranean waters, respectively. CSP concentrations overall ranged from below detection limit to 64.3, and averaged 5.9 (±5.9), 15.0 (±10.0) and 9.9 (±6.5) µg BSA eq L-1, respectively, in the same regions. Over a time series study in the NW Mediterranean, TEP concentrations presented their maxima in early summer, probably related to nutrient deficiency, whilst CSP showed their highest concentrations in early winter, associated with higher chlorophyll levels. The horizontal distributions of both particle types were uncoupled across the Atlantic Ocean, but correlated significantly in the Antarctic – Subantarctic (r=0.46, n=42, p-value=0.0027), suggesting that they have different drivers in oligotrophic areas but both are associated with phytoplankton in productive areas. Token samples were examined for vertical profiles and size distributions. The comparison of TEP and CSP stocks with a broad suite of environmental and biological variables will allow better understanding of particulate organic matter cycling in the upper ocean and its consequences for the biological carbon pumpPeer Reviewe