Una revisión sobre la biogeoquímica del mercurio en los sedimentos de manglares: ¿puntos críticos de producción de metilmercurio?

Número de estudio:

116

Autor:

Pei Lei, Huan Zhong, Dandan Duan, Ke Pan

Abstracto:

Los humedales son ambientes altamente productivos y biológicamente diversos que brindan numerosos servicios ecosistémicos, pero también pueden ser fuentes de producción y exportación de metilmercurio (MeHg). Los humedales de manglares contribuyen con hasta 15% del carbono almacenado en los sedimentos costeros y ~10% del carbono terrestre particulado exportado al océano. Por lo tanto, la metilación del mercurio (Hg) en los sedimentos de los manglares y la posterior salida de MeHg a las aguas adyacentes podrían tener un gran impacto en el ciclo global del Hg. En esta revisión, proporcionamos un análisis exhaustivo de la literatura sobre las concentraciones mundiales de Hg en los ecosistemas de manglares, y los resultados revelan que en los sistemas de manglares se detecta una amplia gama de concentraciones totales de Hg (THg) y MeHg. Luego, discutimos los roles potenciales de la materia orgánica (MO) en el control de la biogeoquímica del Hg en los sedimentos de manglares. La intensa descomposición de la MO por reducción anóxica (p. ej., reducción de sulfato) afecta drásticamente la química de los sedimentos, como el potencial redox, el pH y la especiación del azufre, todo lo cual puede tener un gran impacto en la producción de MeHg. Si bien se ha examinado exhaustivamente la emisión de carbono de los manglares, se sabe poco sobre su papel en la exportación de MeHg a aguas adyacentes. Nuestra comprensión de los procesos biogeoquímicos del Hg en los sistemas de manglares está limitada por los datos limitados sobre el MeHg y la falta de estudios en profundidad sobre el potencial de metilación del Hg en este entorno ecológicamente importante. Se necesitan más esfuerzos para obtener mejores conocimientos sobre las contribuciones de los humedales de manglares al ciclo global del Hg.

Principales resultados y conclusiones:

• Los manglares desempeñan un papel fundamental en el almacenamiento y exportación de carbono y mercurio.
  • “Los humedales de manglares contribuyen con hasta 15% del carbono almacenado en los sedimentos costeros y ~10% del carbono terrestre particulado exportado al océano. Por lo tanto, la metilación del mercurio (Hg) en los sedimentos de los manglares y la posterior salida de MeHg a las aguas adyacentes podrían tener un gran impacto en el ciclo global del Hg”. (140)    
  • "Los humedales son ambientes altamente productivos y biológicamente diversos que brindan numerosos servicios ecosistémicos, pero también pueden ser fuentes de producción y exportación de metilmercurio (MeHg)". (140)
• Los manglares son uno de los tipos de humedales más valiosos del planeta.
  • “Los bosques de manglares son humedales de importancia ecológica y económica que se estima que cubren aproximadamente 75% de las costas tropicales y subtropicales (Duke et al. 2007; Giri et al. 2015). Estos humedales son ecosistemas altamente productivos y sustentan una serie de servicios ecosistémicos, como proteger las costas de la erosión, proporcionar zonas de cría y hábitats para organismos acuáticos y suministrar productos forestales y pesqueros para los humanos (Alongi 2008; Nagelkerken et al. 2008)”. (pág.141)                
  • “Los manglares, que ocupan sólo ~0,51 TP3T del área total del océano mundial, representan aproximadamente entre 101 TP3T y 151 TP3T del secuestro total de carbono en el océano costero (Alongi 2012; Donato et al. 2011)”. (pág.141)                
  • “De hecho, muchas características del entorno de los manglares pueden ser ideales para promover la metilación del Hg, incluidas condiciones anóxicas, de alta temperatura y de pH bajo, una alta disponibilidad de carbono agradable y un sustrato abundante para sustentar las bacterias reductoras de sulfato (SRB), es decir, un importante metilador microbiano (Correia y Guimarães 2016)”. (141)
• La materia orgánica influye en gran parte de la producción de MeHg en los sedimentos de los manglares.
  • “…se cree que la MO rica tiene un impacto importante en el almacenamiento, transporte, distribución y metilación del Hg en los sedimentos de los manglares. Los abundantes sitios de azufre reducido en las moléculas de OM proporcionan fuertes sitios de unión tanto para Hg2+ como para MeHg (Khwaja et al. 2006; Tai et al. 2014), lo que permite el entierro de Hg en sedimentos o el transporte de Hg a aguas adyacentes”. (144)                
  • “Muchos estudios han sugerido que la OM reduce sustancialmente la producción de MeHg al disminuir la biodisponibilidad del Hg inorgánico (Leclerc et al. 2015; Bouchet et al. 2018). Por ejemplo, Wu et al. (2011) encontraron una relación negativa entre las concentraciones de MeHg y el contenido total de MO en los sedimentos de manglares”. (144)
  • “…La MO puede afectar la producción de MeHg en los humedales de manglares de diferentes maneras (Fig. 1). Puede actuar como fuente de energía y nutrición que estimula el crecimiento de metiladores de Hg como SRB, un grupo principal de microorganismos que median la transformación de Hg inorgánico en MeHg (Beckers y Rinklebe 2017; Gilmour et al. 1992). El proceso de descomposición de la OM cambia aún más el entorno químico de los sedimentos (p. ej., potencial redox, pH y especiación de azufre) (Beckers et al. 2019; Frohne et al. 2012), produciendo efectos profundos en la producción de MeHg en los sedimentos de manglares”. (144)    
• Los manglares producen algo llamado "efecto de salida", que es un proceso en el que los manglares producen una cantidad excesiva de CO2 y "superan" estos nutrientes orgánicos en el área circundante, lo cual es importante para las áreas circundantes.
  • “Conocido como el “efecto de expansión”, los bosques de manglares exportan carbono, nitrógeno y otros elementos como un subsidio que nutre las redes alimentarias costeras y estuarinas adyacentes (Alongi 2014; Ray et al. 2018)”. (146)                    
  • “La tasa media de exportación de DOC en todos los manglares es de 26,6 g C m-2 año-1 (Adame y Lovelock, 2011), que es aproximadamente 131 TP3T del C medio exportado como hojarasca (202 ± 241 g C m-2 año-1) y 45% de exportación de C como POC (59,1 ± 88 g C m-2 año-1). El COP exportado por los manglares representa entre 10% y 11% del aporte total de carbono terrestre al océano y entre 12% y 15% de la acumulación total de carbono en los sedimentos del margen de la plataforma (Dittmar et al. 2006)”. (146)
  • “Bergamaschi et al. (2012) estimaron que los rendimientos de THg y MeHg filtrados en el estuario del río Shark, dominado por manglares, fueron de 28 ± 4,5 μg m-2 año-1 y 3,1 ± 0,4 μg m-2 año-1, respectivamente, tasas cinco veces mayores que las típicas. reportado para humedales terrestres, lo que sugiere que el flujo de marea de los manglares representa una fuente potencialmente grande de THg y MeHg para los ecosistemas acuáticos estuarinos y costeros”. (146)
• Los ecosistemas de manglares tienen una química de sedimentos tranquila y compleja que es muy importante no sólo para los sedimentos sino también para aquellos que habitan en estos ecosistemas y sus alrededores.
  • “La abundante MO en los sedimentos de los manglares puede tener una gran influencia en la biogeoquímica del Hg. Como uno de los mayores reservorios de carbono en las aguas costeras, los sedimentos de los manglares pueden actuar como un factor respiratorio importante para el Hg. La propia OM puede afectar la especiación y la biodisponibilidad del Hg, alterando las tasas de metilación del Hg”. (146)        
  • “La descomposición de la MO afecta la química de los sedimentos, como el pH, el Eh y la especiación del azufre, formando un ambiente anóxico y ácido que puede favorecer la producción de MeHg. La naturaleza heterogénea de las fuentes de carbono confunde aún más el proceso de metilación en los sedimentos de los manglares”. (146) 
• Se ha aislado un gen específico llamado hgcAB que poseen todos los microbios que metilan Hg.
  • "La evidencia actual indica que todos los microbios que metilan Hg poseen el par de genes hgcAB para la metilación de Hg (Liu et al., 2018; Parks et al. 2013)". (144)
  • “Los genes hgcAB se han identificado en varios anaerobios, incluidas las δ-Proteobacteria (p. ej., SRB y FeRB) dentro del filo Proteobacteria, bacterias dentro del filo Firmicutes (Clostridia) y bacterias en Methanomicrobia dentro del filo Euryarchaeota (Gilmour et al. 2013). ; Parks et al., 2013; Regnell y Watras, 2019). Sin embargo, no se ha comprendido el papel de estos anaerobios en la producción de MeHg en los sedimentos de los manglares”. (144) 

Trabajos citados:

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