Evaluation of potential fertilization from Atlantic hydrothermal vents in Calcareous nannoplankton

Abstract

Este estudo investiga a influência da atividade hidrotermal na abundância e distribuição de cocolitóforos em sedimentos marinhos da região da Trans-Atlantic Geotraverse (TAG), localizada ao sul do Arquipélago dos Açores, na Dorsal Mesoatlântica. Os cocolitóforos são microalgas calcificantes pertencentes à Divisão Haptophyta, conhecidas por sua importância nos ciclos biogeoquímicos marinhos, especialmente na produção de carbono inorgânico e na formação de sedimentos carbonatados. Além disso, sua ampla distribuição geográfica, sensibilidade a alterações ambientais e presença no registo fóssil como nanofósseis calcários tornam esses organismos indicadores paleoceanográficos valiosos. Compreender como as condições ambientais, especialmente aquelas associadas a fontes hidrotermais, afetam estes nanofósseis calcários pode fornecer informações críticas sobre a dinâmica de ecossistemas marinhos profundos e mudanças paleoceanográficas. A pesquisa foi conduzida com o objetivo principal de avaliar como a proximidade de fontes hidrotermais pode influenciar a composição e a abundância de cocolitóforos em sedimentos coletados em diferentes locais e profundidades na região TAG. Foram analisados testemunhos de sondagens realizadas em quatro locais: um próximo à fonte hidrotermal, dois a distâncias intermediárias e um mais afastado. A amostragem incidiu sobre diferentes profundidades de cada testemunho, permitindo observar variações verticais (temporais) na composição de espécies e a sua eventual relação com os fluxos hidrotermais. Este estudo tem por objetivo analisar até que ponto os nutrientes, os metais traço (como ferro e manganês) e as condições físicas, como temperatura e disponibilidade de oxigénio, moldam as comunidades de cocolitóforos em ambientes hidrotermais. Os sedimentos analisados foram obtidos durante expedições científicas da Blue Mining e preparados para análise laboratorial usando a técnica de decantação aleatória. Este método garantiu a uniformidade da distribuição das partículas em lâminas para análise microscópica. Foram examinadas lâminas preparadas a partir de amostras de diferentes profundidades, identificando-se e quantificando-se as espécies presentes. A análise taxonómica seguiu os critérios estabelecidos na plataforma Nannotax3. O cálculo de abundância absoluta (nanólitos por grama) e relativa (percentagens) foram realizados para determinar padrões de distribuição e variabilidade entre os locais e profundidades analisadas. Os resultados mostram que a atividade hidrotermal parece exercer alguma influência na distribuição de cocolitóforos. Espécies adaptadas a ambientes profundos e ricos em nutrientes, como Florisphera profunda, apresentaram concentrações elevadas em locais próximos às fontes hidrotermais. Essa espécie é associada a condições de baixa luminosidade e alta disponibilidade de nutrientes, características comuns em ambientes impactados por fluxos hidrotermais. Por outro lado, Emiliania huxleyi, uma espécie de águas superficiais e amplamente distribuída, dominou em áreas mais distantes das fontes, onde predominam condições oligotróficas típicas do oceano aberto. Foi igualmente documentadas variações verticais nas abundâncias dos taxones identificados. Nos níveis mais profundos foram observadas maiores concentrações de espécies como F. profunda, refletindo períodos de maior atividade hidrotermal no passado. Em contraste, as camadas superficiais foram dominadas por E. huxleyi, indicando condições recentes mais típicas de ambientes oceânicos, oligotróficos. A presença de espécies como Gephyrocapsa oceanica em níveis intermédios sugere respostas a mudanças ambientais episódicas, possivelmente relacionadas a variações na atividade hidrotermal ou fluxos de nutrientes ao longo do tempo. Essas variações verticais destacam a importância da atividade hidrotermal na criação de condições favoráveis à proliferação de espécies específicas e sua preservação nos sedimentos. Embora os resultados demonstrem existir alguma relação entre a atividade hidrotermal e a composição das comunidades de cocolitóforos, algumas limitações devem ser reconhecidas. O tamanho reduzido da amostra e a ausência de modelos de idade para as sondagens estudadas dificultam a generalização dos resultados e a interpretação temporal das variações observadas. Além disso, a influência de outros fatores ambientais, como correntes oceânicas e processos de sedimentação, não foi completamente investigada e pode ter desempenhado um papel significativo na dinâmica das comunidades de cocolitóforos. A pesquisa ressalta a relevância das fontes hidrotermais como potenciais impulsionadoras de biodiversidade e moduladoras de processos biogeoquímicos em ambientes marinhos profundos. Os nutrientes e metais traço liberados por essas fontes desempenham um papel essencial na fertilização natural de comunidades marinhas, como os cocolitóforos, influenciando diretamente o ciclo do carbono e a formação de sedimentos carbonatados. No entanto, a crescente exploração de recursos minerais em áreas de fontes hidrotermais, como os depósitos de sulfuretos maciços submarinos, representa uma ameaça potencial a esses ecossistemas. A mineração em mar profundo pode causar perturbações significativas na estrutura das comunidades de cocolitóforos, reduzindo a disponibilidade de nutrientes e alterando a dinâmica dos ecossistemas locais. Portanto, este estudo contribui não apenas para o avanço do conhecimento sobre a interação entre fontes hidrotermais e cocolitóforos, mas também para a conscientização sobre os impactos ambientais associados à mineração em mar profundo. A compreensão detalhada da relação entre atividade hidrotermal e nanofósseis calcários é crucial para informar políticas públicas e práticas de exploração sustentável. Avaliações de impacto ambiental robustas e a adoção de tecnologias menos invasivas são fundamentais para equilibrar o aproveitamento econômico dos recursos minerais com a preservação da biodiversidade marinha. Futuros estudos devem focar em ampliar a amostragem geográfica e temporal, incluindo análises isotópicas e geoquímicas para aprofundar o entendimento das interações ecológicas em sistemas hidrotermais. Além disso, investigações sobre as adaptações genéticas dos cocolitóforos a ambientes hidrotermais poderiam fornecer novas perspetivas sobre a resiliência desses organismos às mudanças ambientais. Estudos de modelagem que simulem os impactos potenciais da mineração em mar profundo também são essenciais para prever cenários futuros e mitigar riscos para os ecossistemas marinhos. Com base nos resultados obtidos, este estudo reforça a importância de considerar os impactos ecológicos das fontes hidrotermais e da exploração mineral no planejamento de políticas de conservação e desenvolvimento sustentável. A zona TAG, como um laboratório natural para a investigação da interação entre processos hidrotermais e ecossistemas marinhos, oferece uma oportunidade única para compreender melhor as complexas relações que moldam a biodiversidade e os ciclos biogeoquímicos em áreas de alto valor ecológico e económico.

This study investigates the abundance of coccolithophores in sediment samples collected near hydrothermal vents in the Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) zone (26°N), located south of the Azores Archipelago along the Mid-Atlantic Ridge. The primary objective is to assess how proximity to hydrothermal vents influences the distribution of these calcareous nannofossils, with implications for interpreting paleoceanographic conditions associated with such structures. Sediment samples were collected from the hydrothermal vents at varying distances and prepared using random settling techniques for microscopic analysis. The findings reveal notable vertical variations in coccolithophore abundance, indicating that hydrothermal fluxes may influence their distribution and preservation within marine sediments. The study highlights the potential relationship between hydrothermal activity and coccolithophore abundance. However, limitations such as small sample size and the absence of precise age models constrain definitive conclusions. Future research should expand sampling efforts, integrate age models, and consider additional environmental variables to elucidate hydrothermal activity's influence on nannoplankton dynamics. This study contributes to understanding deep-sea ecosystems and the paleoceanographic relevance of hydrothermal processes.