On the accumulation of organic matter on the southeastern Brazilian continental shelf: a case study based on a sediment core from the shelf off Rio de Janeiro

Abstract

Sterol and fatty acid biomarkers and isotopic composition (&#948;13C and &#948;15N) of bulk organic matter (OM) were quantified in a sediment core to characterize the accumulation of autochthonous OM in an area on the continental shelf adjacent to Rio de Janeiro State. In the sediment surface (0-1 cm) the concentration of total sterols and fatty acids was at least one order of magnitude higher than that measured deeper down in the core and was dominated by labile and planktonic-derived biomarker compounds. These results suggest, as is confirmed by multivariate statistical analysis, the occurrence of an event of enhanced primary production in the water column and efficient export of particles to the bottom. Similar conditions have been observed at Cabo Frio, located 150 km to the north of our study site, during an upwelling event, suggesting that such events may exert a regional influence on primary production on the south-eastern Brazilian continental shelf. Beyond the signatures from this event, the presence of biomarker compounds from vascular plants suggests the additional influence of an outflow from Guanabara Bay at the study site. These results point to the need for further investigation of the relative influence of physical forcings and continental inputs on the biogeochemical processes on the section of the continental shelf considered in the present study.<br>Marcadores moleculares na classe de lipídios (esterois, ácidos graxos e hidrocarbonetos) e a composição isotópica (&#948;13C e &#948;15N) da matéria orgânica bruta foram quantificados em amostras de um testemunho de sedimento para caracterizar o histórico recente de sedimentação da matéria orgânica na plataforma continental adjacente à Baía de Guanabara, no Estado do Rio de Janeiro. Na superfície do sedimento (0-1 cm), a concentração total de esterois e ácidos graxos foi cerca de uma ordem de grandeza maior do que observado nas camadas mais profundas do sedimento, com predominância de lipídios derivados da produção planctônica. Esses resultados sugerem, como confirmado através de estatística multi-variada, a ocorrência de um evento de elevada produção primária na coluna d'água e uma exportação rápida e eficiente das partículas para o sedimento. Condições similares são observadas na região de ressurgência de Cabo Frio, localizada cerca de 150 km ao norte da área de estudo. Portanto, nossos resultados sugerem que tais eventos têm uma influência regional sobre a produção primária na margem continental sudeste do Brasil. Por outro lado, a presença de lipídios derivados de plantas vasculares de origem continental ressalta a necessidade de investigar com maior profundidade a influência relativa entre forçantes físicas e o aporte continental sobre processos biogeoquímicos na porção da plataforma continental considerada no presente trabalho

Microbial biomass response to different quantities and sources of organic matter in Brazilian coastal sediments

“…In areas of the Brazilian coast subjected to stronger riverine input than Ubatuba region such as the shelf adjacent to the Guanabara Bay (Rio de Janeiro State), LCFA can contribute up to 32% of the total fatty acids (Carreira et al . ).…”

“…The larger contribution of SCFA (36-46%) compared with LCFA (6-11%) indicates a predominance of marine sources over terrestrial material (Yoshinaga et al 2008 and references therein). In areas of the Brazilian coast subjected to stronger riverine input than Ubatuba region such as the shelf adjacent to the Guanabara Bay (Rio de Janeiro State), LCFA can contribute up to 32% of the total fatty acids (Carreira et al 2012).…”

Mudanças Oceanográficas E Climáticas Nos Últimos 50 Mil Anos No Sudoeste Do Atlântico Com Base Em Registros De Paleo-Indicadores Orgânicos E Inorgânicos Na Margem Continental Do Rio De Janeiro, Brasil

“…O sistema montanhoso da Serra do Mar, próximo à linha de costa, resulta em uma planície costeira estreita e marcada pela ausência de drenagem de grandes rios para a margem continental (Pessenda et al, 2012;Rodrigues et al, 2016). Contudo a entrada de sedimentos terrígenos na região não é negligenciável (Mahiques et al, 2017) devido ao efeito topográfico causado pelo ambiente montanhoso próximo à costa, que facilita o escoamento de materiais continentais para o mar através 111 km de vários pequenos rios durante os períodos chuvosos (Mahiques et al, 2010) e também pela contribuição de baías costeiras, como o escoamento da Baía de Guanabara (Carreira et al, 2012;Lazzari et al, 2018 (Belo, 2011;Evangelista et al, 2014;Chiessi et al, 2014). No padrão de meandramento da CB, a contraste entre as águas mais frias de plataforma e as águas mais quentes associadas à frente térmica da CB evidencia uma onda de vorticidade (Silveira, 2006;Evangelista et al, 2014).…”

“…A composição e os controles hidrodinâmicos do material orgânico depositado nos sedimentos modernos da margem continental do Atlântico Sul tem sido investigados (Carreira et al, 2012;Nagai et al, 2014;Lourenço et al, 2017;Mahiques et al, 2017;Cordeiro et al, 2018). No entanto, ainda são raros os paleoregistros da composição da MO depositada que se estendam ao período glacial (Pessenda et al, 2012;Fornace et al, 2016;Lourenço et al, 2016).…”

“…Na investigação da MO acumulada na SEBCM, diferentes indicadores tem sido utilizados: (i) avaliação das comunidades planctônicas (Brandini et al, 2014;Nogueira Júnior et al, 2014;Sousa et al, 2014;Toledo et al, 2016), (ii) distribuição de polens vegetais (Pessenda et al, 2012;Gu et al, 2017) e (iii) utilização de lipídios biomarcadores (Carreira et al, 2012;Lourenço et al, 2017;Cordeiro et al, 2018). Na caracterização das fontes e distribuição de MO, os compostos lipídios biomarcadores mostram-se como uma importante ferramenta e são empregados como indicadores de assinaturas ambientais em registros sedimentares (Schewer et al, 2004;Eglinton e Eglinton, 2008;Ronkainen et al, 2013).…”