Composição elementar e isotópica da matéria orgânica da Baía do Almirantado (Antártica) e a compreensão do ciclo do carbono sedimentar local

Abstract

Resumo: A composição elementar e os isótopos estáveis na matéria orgânica (MO) sedimentar são importantes ferramentas geoquímicas de informação sobre os ambientes, os processos físicos e biogeoquímicos e até das condições paleoclimáticas da Terra. Sendo a região da Península Antártica uma das poucas áreas relativamente preservadas do planeta, sensível às mudanças climáticas e, ainda assim, o continente mais inexplorado da Terra, o presente trabalho trouxe como objetivo realizar a caracterização elementar e isotópica de sedimentos de diferentes regiões da Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica, a fim de avaliar as possíveis fontes de MO para a região. A malha amostral foi dividida em três partes: (i) 17 amostras de sedimento surficial espalhadas ao longo da Baía, coletadas em janeiro de 2020; (ii) Amostras superficiais coletadas ao longo da década de 2009–2019 em três pontos específicos (um na enseada Ezcurra, um na Mackelar e um na Martel), e; (iii) três testemunhos sedimentares curtos, coletados um em cada enseada entre 2007–2008. Um analisador elementar Thermo-Finnigan IRMS Delta V Plus foi empregado para a determinação dos isótopos estáveis de carbono (d13C) e de nitrogênio (d15N), conteúdo de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT). As análises granulométricas foram realizadas utilizando um aparelho laser Malvern Hydro 2000, após a descarbonatação e remoção de MO. Os resultados indicam que a matéria orgânica nos sedimentos da enseada Ezcurra tem origem principalmente em plantas terrestres prevalentes na Antártica, como musgos e líquens, e aquáticas. Da mesma forma, a enseada Mackelar destacou-se com significativas contribuições das fontes mencionadas anteriormente, além de algas. Em contraste, a enseada Martel exibiu amplo e diversificado tipos de fontes, predominantemente influenciadas por contribuições de musgos, líquens e por excrementos de animais, como diversos mamíferos e aves marinhas. Sedimentos mais recentes, coletados após 2008, indicaram menor contribuição de fontes animais na enseada Martel e musgos e líquens emergem como as fontes predominantes, espelhando os padrões observados nas outras enseadas. As conclusões deste estudo fornecem informações inéditas sobre o aporte de matéria orgânica aos sedimentos na Baía do Almirantado, indicando mudanças ao longo da escala de tempo estudada.

Abstract: The elemental composition and stable isotopes in the sedimentary organic matter (OM) are important geochemical tools for understanding environments, physical and biogeochemical processes, and even paleoclimatic conditions on Earth. Once the Antarctic Peninsula region is one of the few relatively preserved areas on the planet, sensitive to climate change, and yet remains the most unexplored continent, this study aimed to characterize the elemental and isotopic composition of marine sediments from different regions of Admiralty Bay, King George Island, Antarctica, to assess potential sources of OM. The sampling included: (i) 17 surficial sediment samples collected across the bay in January 2020; (ii) Surficial samples sampled during the 2009–2019 period at three specific sites (one in Ezcurra inlet, another in Mackelar inlet, and the last one in Martel inlet), and; (iii) three sediment cores collected from each inlet of the bay in 2007-2008. A Thermo-Finnigan IRMS Delta V Plus elemental analyzer was applied to determine stable carbon (d13C) and nitrogen (d15N) isotopes, total organic carbon (TOC), and total nitrogen (TN). Grain size analyses used a Malvern Hydro 2000 laser, after carbonates and OM removal. OM in sediments from Ezcurra inlet, primarily originates from terrestrial plants prevalent in Antarctica, such as mosses and lichens, and aquatic ones. Similarly, Mackelar inlet is highlighted by significant contributions from these two above mentioned sources, as well as algae. In contrast, Martel inlet exhibits a diverse range of sources, predominantly influenced by various marine mammals and seabirds and their excrements, incorporating signals from mosses and lichens. However, recent sediments sampled post-2008 in Martel inlet, show a decreased contribution of animal sources, and mosses and lichens emerging as the predominant sources, corroborate patterns observed in the other inlets. The findings of this study provide unprecedented information about the input of OM to sediments in Admiralty Bay, indicating changes over the time scale studied.