Asimilación de amonio por el bacterioplancton asociado a aguas hipóxicas/ subóxicas de la zona de surgencia costera de Chile central: un análisis de la variabilidad estacional.

Abstract

El NH4+, además de ser un nutriente altamente reactivo, es preferido como fuente de nitrógeno por muchos microorganismos, como también es utilizado como fuente de energía por parte de ellos (e.g. nitrificantes); es por esto, que el NH4+ se encuentra generalmente en muy bajas concentraciones (submicromolares) y raramente se acumula en los sistemas marinos naturales. Este no es el caso de las aguas hipóxicas/subóxicas de la zona de surgencia costera de Chile central, en donde altas concentraciones (hasta 4 μm L-1) pueden ser observadas, principalmente, en condiciones de surgencia estival, indicando que los procesos de producción (amonificación) superan con creces los mecanismos de consumo. Durante este estudio, fueron realizados experimentos de asimilación de NH4+ por parte del bacterioplancton heterótrofo, mediante la utilización del trazador 15N-NH4+ y bajo influencia de inhibidores específicos para la amonio-oxidación aeróbica y anaeróbica (e.g. nitrificación y anammox), en orden a discernir sobre la importancia relativa de cada uno de ellos en el consumo de NH4+. La investigación se orientó en el estudio de los mecanismos de utilización de este nutriente, por las comunidades microbianas que viven en aguas de fondo, sujetas a un período de hipoxia estacional. Al respecto, el mayor énfasis fue canalizado a la asimilación de NH4+ por parte del bacterioplancton presente, hipotetizando que este proceso asimilativo es el mayor responsable de la remoción de NH4+ en este sistema, compitiendo por el sustrato con los procesos des-asimilativos que también utilizan este nutriente (e.g. nitrificación y anammox). El estudio fue realizado durante dos períodos contrastantes de la zona costera frente a Concepción: un período de máxima expresión de la surgencia estival y un período invernal de no surgencia, con el fin de determinar diferencias estacionales en la asimilación, en relación a las condiciones oceanográficas de cada estación. Las variables oceanográficas confirman una marcada estacionalidad del sistema en términos de temperatura, salinidad y oxígeno. Durante el período estiva,l en condiciones de hipóxia y subóxia, es donde se observa un mayor porcentaje de nutrientes regenerados (hasta un 10%) respecto a los preformados que son los que predominan en el ciclo anual. Los resultados de este estudio indican que la asimilación de NH4+ por el bacterioplancton, es mayor en período estival y en aguas cercanas al fondo, a una tasa de 109 μmol m-3 d-1 con respecto al período invernal cuya tasa medida fue de 1.84 μmol m-3 d-1. Dicha estacionalidad se encuentra ligada a la abundancia de microorganismos procariontes, quienes a su vez llevan a cabo la regeneración de N (disponibilidad del sustrato). Las tasas de asimilación medidas bajo la influencia de inhibidores específicos (ATU, para la nitrificación y CH3OH, para anammox) muestran una reducción significativa (p-valor <0.05) en la asimilación de NH4+ respecto al tratamiento control. Esta reducción en la asimilación bajo la influencia de los inhibidores, fue mayor en período estival, y en distintas proporciones para cada profundidad, según la comunidad inhibida. Dicho patrón sugiere una relación de competencia entre las comunidades heterotróficas y amonio-oxidantes e incluso, entre las representantes de estas últimas (amonio-oxidantes aeróbicas y anaeróbicas), dada la alta abundancia microbiana encontrada en el período de verano, equivalente a 72.5% respecto a la del período invernal, y a la predominancia de los grupos en cada período experimental. En este estudio se determinó que la asimilación de NH4+ por el bacterioplancton heterótrofo podría remover 2275 μmol m-3d-1 en período estival y 20 μmol m-3d-1 en período invernal, con lo cual los microorganismos tardarían 10 días y 1.3 años, respectivamente, en remover el inventario de NH4+ estacional que se encuentra en aguas de fondo hipóxicas, respectivamente. Finalmente, y en base a los resultados obtenidos, se puede afirmar que a pesar de la fuerte competencia por el sustrato entre las comunidades heterótrofas y amonio-oxidantes, y de una posible subestimación de las tasas, producto de la intensa remineralización de NH4+ durante las incubaciones (dilución isotópica); la asimilación por el bacterioplancton heterótrofo, es el proceso más importante en la remoción de NH4+ en las aguas hipóxicas de la zona de surgencia costera de Chile central, por lo que los resultados sustentan la hipótesis planteada. Se afirma, que la importancia de este mecanismo asimilativo, radica fundamentalmente en la eficiencia y capacidad que estos organismos tienen al utilizar compuestos inorgánicos disueltos, para la síntesis de su propia biomasa, contribuyendo con esto, de manera importante, en la entrada de N a la cadena trófica y a la vez en el flujo de materia y energía hacia los niveles tróficos superiores.