“Caracterización del ciclo del metano en ecosistemas de agua salobre y dulce. Aguirrezabala-Campano, T. Ph.D. Thesis, CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, UNIDAD ZACATENCO DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGÍA Y BIOINGENIERÍA, Ciudad de México, March, 2021.
“Caracterización del ciclo del metano en ecosistemas de agua salobre y dulce [link]Paper  abstract   bibtex   
La reducción de emisiones de los gases de efecto invernadero tiene un lugar primordial en la agenda del cambio climático. El metano destaca por ser el segundo gas de efecto invernadero más abundante en la atmósfera y tener un potencial de calentamiento 28 veces mayor al del dióxido de carbono en un lapso de 100 años. Este gas es liberado a la atmósfera a través de diversos procesos antropogénicos y naturales. La emisión total global anual de metano se encuentra alrededor de los 550 Tg, siendo los procesos naturales responsables del 37 al 51% de las emisiones. Entre los principales productores naturales de metano están los ecosistemas acuáticos que representan el 23% de las emisiones de metano. La variabilidad espacial y temporal de las emisiones de metano de estos ecosistemas es tal que se requieren métodos de alta variabilidad espaciotemporal para su apropiada caracterización. Además, existe una subrepresentación de la caracterización de ecosistemas acuáticos salobres y de latitudes bajas en la literatura e inventarios globales de gases de efecto invernadero. El ciclo del metano se puede caracterizar en ecosistemas acuáticos mediante la cuantificación de los procesos de producción (metanogénesis), consumo (metanotrofía) y emisión del metano. La disponibilidad de oxígeno disuelto en la columna de agua es determinante en el ciclo del metano, ya que puede limitar o potenciar la metanogénesis y metanotrofía. En este trabajo se complementaron métodos de alta resolución espaciotemporal, previamente desarrollados para la medición de metano y dióxido de carbono, para incluir la medición de oxígeno disuelto en los componentes del ciclo del metano. Se seleccionaron sensores ópticos de oxígeno debido a su alta resolución, precisión y tiempo de respuesta corto. Por otra parte, los ensayos de actividad metanotrófica fueron complementados con un sensor de oxígeno disuelto tipo parche adherido a la parte interior de la jeringa donde se realizan las incubaciones para poder determinar el consumo de oxígeno durante los ensayos. Ambos métodos son no invasivos, por lo que no modifican las condiciones propias del ecosistema. Los métodos antes mencionados fueron utilizados para la caracterización de tres tipos de ecosistemas escasamente reportados en la literatura e inventarios globales: aguas interiores salobres, reservorios subtropicales y una laguna costera tropical. Esta tesis presenta evidencia de que los ecosistemas salobres (las pozas de Cuatro Ciénegas, Coahuila), a pesar de presentar condiciones adversas para la metanogénesis, pueden ser fuentes significativas de metano. Además de su salinidad presentan concentraciones relativamente altas de sulfatos, sin embargo, se encontraron emisiones de 0.12 a 0.98 mg m-2 d -1 , equivalentes a lo observado en ecosistemas salobres costeros. El área de los lagos salinos y subsalinos del mundo representan el 23% del área global total, por lo que las emisiones acumuladas de estos ecosistemas podrían ser significativa a nivel mundial. En los reservorios subtropicales se observaron emisiones superiores a las correspondientes a su estado trófico, confirmando el potencial de emisión superior de los ecosistemas subtropicales. Se seleccionaron dos ecosistemas, ubicados en el Estado de México y pertenecientes a la misma cuenca hidrológica, con estados tróficos contrastantes. En este sentido, se evaluó el impacto de la eutrofización cultural en el ciclo del carbono en estos ecosistemas. Los datos obtenidos alimentaron un modelo de balance de masa, del cual se determinaron parámetros globales relevantes para el ciclo del metano. A partir de los parámetros determinados se creó una representación gráfica que facilita la apreciación global y contrastante del ciclo del carbono. El impacto de la eutrofización cultural fue profundo y resultó en una completa redistribución de los diversos bioprocesos que participan en el ciclo del metano. 10 Finalmente, esta tesis presenta la caracterización exhaustiva de la dinámica de metano, dióxido de carbono y oxígeno en los sedimentos y columna de agua, así como las emisiones de la laguna costera tropical “La Mancha”, Veracruz, en tres estaciones características. El ciclo del metano fue caracterizado en dos transectos, uno longitudinal y uno transversal. El primero abarcó el gradiente de salinidad ocasionado por el mezclado de agua dulce, proveniente de un río (Caño Grande) en el extremo sur de la laguna, y agua marina, en el lado opuesto. El segundo transecto, abarcó desde una zona dominada por manglar hasta la salida de La Mancha al mar. Se observó una fuerte regulación estacional que a su vez influyó sobre la entrada de agua dulce a La Mancha. En particular, la temporada de lluvias, en la que aumenta la descarga del río, la materia orgánica y la entrada de agua del mar, se observó la mayor variabilidad y magnitud de emisiones. Los resultados presentados resaltan la importancia de realizar estudios que caractericen con alta resolución espaciotemporal los cuerpos de agua costeros.
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principales productores naturales de metano están los ecosistemas acuáticos que representan el
23\% de las emisiones de metano. La variabilidad espacial y temporal de las emisiones de metano
de estos ecosistemas es tal que se requieren métodos de alta variabilidad espaciotemporal para su
apropiada caracterización. Además, existe una subrepresentación de la caracterización de
ecosistemas acuáticos salobres y de latitudes bajas en la literatura e inventarios globales de gases
de efecto invernadero. El ciclo del metano se puede caracterizar en ecosistemas acuáticos mediante
la cuantificación de los procesos de producción (metanogénesis), consumo (metanotrofía) y
emisión del metano. La disponibilidad de oxígeno disuelto en la columna de agua es determinante
en el ciclo del metano, ya que puede limitar o potenciar la metanogénesis y metanotrofía.
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desarrollados para la medición de metano y dióxido de carbono, para incluir la medición de
oxígeno disuelto en los componentes del ciclo del metano. Se seleccionaron sensores ópticos de
oxígeno debido a su alta resolución, precisión y tiempo de respuesta corto. Por otra parte, los
ensayos de actividad metanotrófica fueron complementados con un sensor de oxígeno disuelto tipo
parche adherido a la parte interior de la jeringa donde se realizan las incubaciones para poder 
determinar el consumo de oxígeno durante los ensayos. Ambos métodos son no invasivos, por lo
que no modifican las condiciones propias del ecosistema.
Los métodos antes mencionados fueron utilizados para la caracterización de tres tipos de
ecosistemas escasamente reportados en la literatura e inventarios globales: aguas interiores
salobres, reservorios subtropicales y una laguna costera tropical. Esta tesis presenta evidencia de
que los ecosistemas salobres (las pozas de Cuatro Ciénegas, Coahuila), a pesar de presentar
condiciones adversas para la metanogénesis, pueden ser fuentes significativas de metano. Además
de su salinidad presentan concentraciones relativamente altas de sulfatos, sin embargo, se
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d
-1
, equivalentes a lo observado en ecosistemas
salobres costeros. El área de los lagos salinos y subsalinos del mundo representan el 23\% del área
global total, por lo que las emisiones acumuladas de estos ecosistemas podrían ser significativa a
nivel mundial.
En los reservorios subtropicales se observaron emisiones superiores a las correspondientes a su
estado trófico, confirmando el potencial de emisión superior de los ecosistemas subtropicales. Se
seleccionaron dos ecosistemas, ubicados en el Estado de México y pertenecientes a la misma
cuenca hidrológica, con estados tróficos contrastantes. En este sentido, se evaluó el impacto de la
eutrofización cultural en el ciclo del carbono en estos ecosistemas. Los datos obtenidos
alimentaron un modelo de balance de masa, del cual se determinaron parámetros globales
relevantes para el ciclo del metano. A partir de los parámetros determinados se creó una
representación gráfica que facilita la apreciación global y contrastante del ciclo del carbono. El
impacto de la eutrofización cultural fue profundo y resultó en una completa redistribución de los
diversos bioprocesos que participan en el ciclo del metano.
10
Finalmente, esta tesis presenta la caracterización exhaustiva de la dinámica de metano, dióxido de
carbono y oxígeno en los sedimentos y columna de agua, así como las emisiones de la laguna
costera tropical “La Mancha”, Veracruz, en tres estaciones características. El ciclo del metano fue
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de salinidad ocasionado por el mezclado de agua dulce, proveniente de un río (Caño Grande) en
el extremo sur de la laguna, y agua marina, en el lado opuesto. El segundo transecto, abarcó desde
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