Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean

Tesi en modalitat de compendi de publicacions

Detalles Bibliográficos
Autor: Masdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2024
País:España
Institución:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/451911
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2117/451911
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-451911
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
id ES_6e06fa3565e25321024cb4bea0a2bb90
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/451911
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
title Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
spellingShingle Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
Masdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257
624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
title_short Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
title_full Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
title_fullStr Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
title_full_unstemmed Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
title_sort Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent ocean
dc.creator.none.fl_str_mv Masdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257
author Masdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257
author_facet Masdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257
author_role author
dc.subject.none.fl_str_mv 624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
topic 624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
description Tesi en modalitat de compendi de publicacions
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024
2024-05-28
2026
2026-01-28
dc.type.none.fl_str_mv doctoral thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/451911
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-451911
url https://hdl.handle.net/2117/451911
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-451911
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869410395490353152
spelling Distribution and cycling of volatile organic compounds in a tropical coral reef and the adjacent oceanMasdeu Navarro, Marta|||0000-0001-5151-9257624 - Enginyeria civil i de la construcció en generalÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civilTesi en modalitat de compendi de publicacions(English) Volatile organic compounds (VOCs) participate in ecologycal interactions and climate. In recent years it has been shown that coral reefs are producers of VOCs, but the entire collection of volatiles and the formation processes of many of these compounds within the reef remain to be described, as well as whether these processes are essentially biological (pelagic and benthic) or abiotic (driven by solar radiation and water temperature). To this aim, in this thesis we have studied the VOCs in the internal and external waters of the Mo'orea coral reef, in French Polynesia. This is a well-preserved reef, which is characterized by a virtual unidirectional flow of water and with strong currents, so that it allows to study the connection between the incoming waters, from the open ocean, and the inland waters, influenced by the components and processes of the reef. We have described the spatial and temporal variability of a series of VOCs with climate interest (COS, CS2, isoprene, iodometans (CH3I and CH2ClI), bromometans (CHBr3 and CH2BR2) and DMS), and non-volatile related compounds, such as dimethillefoniopropidated (DMSP), acrylate and dimethylphoxide (DMSO), within lagoon waters and nearby ocean waters. We also made comparisons with concurrent measurements of sea surface temperature, solar radiation, biogeochemical variables (nutrients, organic matter) and the taxonomic abundances and affiliations of the microbial microbial plankton in order to explain the interconnections between DMSP-derived compounds(DMSPC), VOCs and their environment through day/night cycles. The concentration of all the studied VOCs increased when water crossed the reef crest, with the bromomethans being the compounds that showed a greater increase. Incubation experiments with inner-reef waters around midday indicated that (a) photochemical reactions were the main source of COS and the main sink of DMS;(b) microbial plankton was the main source of DMS, isoprene and CH3I, and a major sink of COS;(c) algae were the main source of the polyhalomethanes CH2ClI, CHBr3 and CH2Br2; (d) carbonate sediments were a major source of CS2 and CH2ClI, DMS and isoprene, and the main COS loss. The dominant coral holobiont (Pocillopora sp.) was a source of only DMS and COS. Another studied coral (Acropora pulchra) was an important source of DMSPC, whose concentration near the polyps was parallel to the intensity of sunlight, with large increases during the day and decreases at night. This variation was probably generated by (i) the role of DMSPC as antioxidants for endosymbiotic Symbiodinoceae and for the coral itself, and (ii) the expulsion of endosymbionts under very high solar radiation intensities, as suggested by the molecular description of the microbial community. The identification and quantification of functional genes by metagenomics indicated that the bacteria near the A. pulchra colony were well prepared for the use and transformation of the DMSPC released by coral holobiont. Furthermore, the detailed study of the short-distance gradients of VOCs concentrations between the branches of A. pulchra illustrated the hydrographic complexity that occurs within a branched coral colony. In the deep, transparent and oligotrophic waters os the adjacent open ocean, VOCs were basically originated in planktonic activity but mainly regulated by light, with great importance of photochemical reactions that produced some compounds and destroyed others. In general, for a month, the reef was a net producer and net emitter of VOCs, compared to the open ocean. Using the most enriched VOCs in the reef, as well as nitrate and terrigenous dissolved organic matter, as tracers of reef waters that leave through the outflow channel, we estimated that 35% of the water that enters the reef across the crest is recirculated water of the same reef. This thesis advances our understanding about the production and cycling of VOCs in a tropical coral reef and its relationship with solar radiation.(Català) En els darrers anys s'ha mostrat que els esculls de corall són productors d'alguns VOCs, però encara queda per descriure tota la col·lecció de volàtils i quins són els processos de formació de molts d'aquests compostos dins de l'escull, si són essencialment biològics (pelàgics i bentònics) o abiòtics (governats per la radiació solar o la temperatura de l'aigua). És per això que en aquesta tesi hem estudiat els VOCs en les aigües internes i externes de l'escull de corall de Mo'orea, a la Polinèsia Francesa. Es tracta d'un escull ben conservat, que es caracteriza per un flux d'aigua pràcticament unidireccional i amb corrents forts, de manera que permet estudiar la connexió entre les aigües entrants, i les aigües interiors. Hem descrit la variabilitat espacial i temporal d'una sèrie de VOCs d'interès climàtic (COS, CS2, isoprè, iodometans (CH3I i CH2ClI), bromometans (CHBr3 i CH2Br2) i DMS), i compostos relacionats no volàtils, com ara dimetilsulfoniopropionat (DMSP), acrilat i dimetilsulfòxid (DMSO), dins de les aigües de la llacuna i les aigües oceàniques properes. També hem realitzat comparacions amb mesures concurrents de la temperatura de la superfície del mar, la radiació solar, les variables biogeoquímiques (nutrients, matèria orgànica) i les abundàncies i afiliacions taxonòmiques del plàncton microbià amb l'objectiu d'explicar les interconnexions entre els compostos derivats del DMSP, els VOCs i el seu entorn a través dels cicles dia/nit. La concentració de tots els VOCs estudiats augmentava quan l'aigua de l'oceà entrava a l'interior del escull, sent els bromometans els compostos que mostraven un augment més gran. Experiments d'incubació amb aigües de l'interior de l'escull van indicar que (a) les reaccions fotoquímiques eren la principal font de COS i el principal embornal de DMS; (b) el plàncton microbià era la font principal de DMS, isoprè i CH3I, i un embornal important de COS; (c) les algues eren la font principal dels polihalometans CH2ClI, CHBr3 i CH2Br2; (d) els sediments de carbonat eren una font important de CS2 i CH2ClI, DMS i isoprè, i la principal pèrdua de COS. L'holobiont de corall dominant (Pocillopora sp) era una font de DMS i COS. Un altre corall estudiat (A. pulchra) era una font important de DMSPC, la concentració dels quals a prop dels pòlips era paral·lela a la intensitat de la llum solar, amb grans augments durant el dia i disminucions a la nit. Aquesta variació era probablement generada per (i) el paper dels DMSPC com a antioxidants en els Symbiodinoceae endosimbiòtics i en el mateix coral, i (ii) l'expulsió d'endosimbionts en condicions de molt elevada radiació solar, tal com suggeria la descripció molecular de la comunitat microbiana. La identificació i quantificació de gens funcional per metagenòmica van indicar que els bacteris propers a la colonia d'A. pulchra estaven ben preparats per a la utilització i transformació dels DMSPC alliberats pel corall holobiont. Per altra banda, l'estudi detallat dels gradients de concentració de VOCs a curta distància entre les branques d'A. pulchra va il·lustrar la complexitat hidrogràfica que té lloc a l'interior d'una colònia de corall ramificat. A l'oceà obert adjacent a l'escull, els VOCs tenien origen bàsicament en l'activitat planctònica però regulats de forma principal per la llum, amb gran importància de les reaccions fotoquímiques, productores d'alguns compostos i destructores d'altres. En general, durant un mes, l'escull era productor i emissor net de VOCs en comparació amb l'oceà obert. Utilitzant els VOCs més enriquits a l'escull, així com el nitrat i matèria orgànica terrígena dissolta, com a traçadors d'aigües de l'escull que en surten a través del canal de sortida, hem estimat que el 35% de l'aigua que entra a l'escull per la cresta és aigua recirculada del mateix escull. En conjunt aquesta tesi avança en la comprensió de la producció i reciclatge de VOCs en un escull de corall tropical i la seva relació amb la radiació solar.(Español) En los últimos años se ha demostrado que los arrecifes de coral son productores de algunos VOC, pero aún no se debe describir toda la colección de volátiles y cuáles son los procesos de formación de muchos de estos compuestos dentro del arrecife, si son esencialmente biológicos (pelágicos y bentónicos) o abiótico (gobernado por radiación solar o temperatura del agua). Es por eso que en esta tesis hemos estudiado los VOC en las aguas internas y externas del arrecife de coral Mo'orea, en la polinesia francesa. Es un arrecife bien conservado, que se caracteriza por un flujo de agua prácticamente unidireccional y con fuertes corrientes, de modo que permite estudiar la conexión entre las aguas entrantes y las aguas interiores. Hemos descrito la variabilidad espacial y temporal de una serie compuestos de interés climático (COS, CS2, isopreno, yodometanos (CH3I y CH2ClI), bromometanos (CHBR3 y CH2BR2) y DMS) y compuestos relacionados no volátiles), acrilato y dimetilfóxido (DMSO), dentro de las aguas de la laguna y las aguas oceánicas cercanas. También hemos realizado comparaciones con medidas concurrentes de la temperatura de la superficie del mar, radiación solar, variables biogeoquímicas y las abundancias y afiliaciones taxonómicas del plancton microbiano para explicar las interconexiones entre los compuestos derivados de el DMSP, los VOC y su entorno durante los ciclos diurnos/nocturnos. La concentración de todos los compuestos estudiados aumentó cuando el agua en el océano entró en el interior del arrecife, siendo los bromometanos los compuestos que mostraron un mayor aumento. Los experimentos de incubación con agua del interior del arrecife declararon que (a) las reacciones fotoquímicas fueron la fuente principal de cuerpo y el sumidero principal de DMS; (b) El plancton microbiano fue la principal fuente de DMS, isopreno y CH3I, y una fuente importante de COS; (C) Las algas fueron la fuente principal de poliometanos CH2ClI, CHBR3 y CH2BR2; (d) Los sedimentos de carbonato fueron una fuente importante de CS2 y CH2ClI, DMS e isopreno, y la principal pérdida de COS. El holobionte del coral dominante (Pocillopora sp.) era una fuente de DMS y COS. Otro coral estudiado (A. pulchra) era una fuente importante de DMSPC, cuya concentración cerca de los pólipos era paralela a la intensidad de la luz solar, con grandes aumentos durante el día y disminuye por la noche. Esta variación probablemente fue generada por (i) el papel de DMSPC como antioxidantes en los endosimbióticos Symbiodinoceae y en el mismo coral, y (ii) la expulsión de endosimbiontes en condiciones muy altas de radiación solar fue muy elevada, como sugiere la descripción molecular de la comunidad microbiana. La identificación y cuantificación de genes funcionales por metagenómica indicó que las bacterias cerca de la colonia de A. Pulchra estaban bien preparadas para el uso y transformación del DMSPC liberado por holobionte del coral. Por otro lado, el estudio detallado de los gradientes de concentración de VOC a corta distancia entre las ramas de A. Pulchra ilustró la complejidad hidrográfica que tiene lugar dentro de una colonia de coral ramificada. En el océano abierto adyacente al arrecife, los VOC fundamentalmente tienen origen planctónico, pero principalmente regulado por la luz, con gran importancia de las reacciones fotoquímicas, produciendo algunos compuestos y destruyendo otros. En general, durante un mes, el arrecife fue un productor neto y emisor neto en comparación con el océano abierto. Utilizando los compuestos más enriquecidos en el arrecife, así como el nitrato y la materia orgánica disuelta, como trazadores de agua del arrecife que salen a través del canal de salida, hemos estimado que el 35% del agua que ingresa al arrecife por la cresta es agua recirculada del mismo arrecife. En su conjunto, esta tesis avanza en la comprensión de la producción y el reciclaje de VOC en un arrecife de coral tropical y su relación con la radiación solar.Universitat Politècnica de Catalunya20242024-05-2820262026-01-28doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/451911https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-451911reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/4519112026-05-27T15:37:01Z
score 15,811543

Similares en LA Referencia