La materia orgánica de alto peso molecular no es directamente accesible para los procariotas, ya que su tamaño impide el transporte a través de las envolturas celulares. Mediante la actividad enzimática extracelular esta materia es transformada en compuestos de bajo peso molecular, de modo que ya pueden ser incorporadas y utilizadas. Por lo tanto, este proceso microbiano es fundamental en la regulación de la regeneración de los nutrientes inorgánicos y del flujo de carbono a través de la red trófica microbiana. En esta tesis doctoral se ha estudiado la distribución de un conjunto representativo de actividades enzimáticas extracelulares tanto en aguas superficiales costeras como en las zonas epi- y batipelágica de aguas oceánicas; adicionalmente, en el contexto actual de cambio climático, se ha analizado el efecto de la temperatura en las enzimas extracelulares de aguas superficiales oceánicas. El análisis interanual de las cinéticas evidenció la existencia simultánea de un sistema enzimático de alta afinidad y de baja afinidad, que son reflejo de la capacidad de los distintos grupos funcionales de bacterias para hacer frente a las fluctuaciones ambientales que ocurren durante el ciclo estacional. El estudio comparativo de las actividades enzimáticas extracelulares en posibles escenarios de calentamiento de las aguas superficiales oceánicas demostró un enriquecimiento en carbono de la materia orgánica de bajo peso molecular con respecto al nitrógeno y el fósforo, lo que contribuiría a la expansión de las áreas oligotróficas, especialmente en las zonas cercanas a los polos geográficos. Por último, se observó una estrecha conectividad funcional entre las aguas superficiales y profundas del océano tropical y subtropical, reflejo del aporte continuo de agregados orgánicos procedente de la zona epipelágica, tal y como explica la bomba biológica de carbono.

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