Respuesta metabólica de comunidades microbianas marinas planctónicas a materia orgánica disuelta de distinto origen.
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Date
2022
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Publisher
Universidad de Concepción.
Abstract
En el ecosistema marino, la producción y degradación de materia orgánica son procesos claves
en el ciclo del carbono global, donde los microorganismos cumplen un rol de particular
importancia, conectando la materia orgánica disuelta (DOM) con niveles tróficos superiores.
La degradación de DOM es realizada por una comunidad microbiana diversa, la que a su vez
es mantenida por las características de la DOM. Esta Tesis doctoral busca estimar el impacto
de la DOM de fuentes alóctonas, como aquella proveniente de ríos y de actividades humanas
como la acuicultura, así como de la adición de compuestos químicos asociados que llegan al
océano, sobre el metabolismo y diversidad de comunidades microbianas planctónicas. Para
esto, se desarrollaron tres capítulos abarcando cada objetivo específico de la Tesis, a través de
la evaluación de las características de la DOM (análisis de aminoácidos, índice de degradación),
estimación de la actividad microbiana (producción, respiración, actividad enzimática,
utilización de sustratos) y de la composición de la comunidad activa (secuenciación), con datos
obtenidos in situ y en experimentos de microcosmos enriquecidos. El primer capítulo consistió
en determinar si el agua de baja salinidad (LSW) derivada del Río Rhone transporta DOM lábil
costa afuera en el Mar Mediterráneo noroeste, y como esta DOM afecta procesos microbianos
heterotróficos. Observamos una mayor producción bacteriana y respiración comunitaria, así
como características específicas de la DOM asociadas a estas LSW durante la primavera, junto
a una baja producción neta comunitaria en un periodo de dos años de serie de tiempo.
Sugiriendo que LSW representan un mecanismo de suministro de DOM lábil sustentando el
metabolismo heterotrófico microbiano. El segundo capítulo se enfocó en identificar patrones
ambientales y respuestas metabólicas microbianas al input de DOM derivada de la acuicultura
(salmones y mitílidos) en el Canal Caucahué. Observamos que mayores concentraciones de
compuestos inorgánicos, orgánicos y un mayor Índice de Degradación (DI) caracterizaron las
cercanías de las balsas jaulas y en menor medida de las cuelgas de mitílidos. En los
experimentos enriquecidos, las tasas específicas de respiración, de actividad de malato
deshidrogenasa (MDH) y actividad enzimática extracelular (EEA) incrementaron
significativamente especialmente en los tratamientos con DOM derivada de fecas de
salmónidos, concordando con el DI observado. Estos resultados demostraron que la DOM
derivada de la acuicultura es altamente lábil e incrementa la actividad metabólica microbiana
de las comunidades planctónicas marinas. Estos resultados nos permiten sugerir incluir en los
modelos conceptuales a la DOM derivada de ríos y de la acuicultura, como fuente lábil de rápida
utilización por parte de los microorganismos en la construcción de biomasa y/o obtención de
energía. Por su parte, la salmonicultura tiene el potencial de generar impactos ambientales por
la liberación productos químicos a la columna de agua. La etoxiquina (EQ) es un antioxidante
utilizado en alimentos para peces, que ha sido prohibido por la Autoridad Europea de Seguridad
Alimentaria. El tercer capítulo de esta tesis evaluó las respuestas de las comunidades
microbianas marinas a las adiciones de EQ (10, 100 y 1000 µg L-1
), a través de experimentos
de microcosmos en Achao (sitio influenciado por el cultivo de salmón) y Bahía Coliumo (sin
salmonicultura) revelando respuestas asociadas a los sitios de estudio y las fracciones de
tamaño. Para la fracción <1 µm, la adición de EQ incrementó el consumo de oxígeno y la
degradación de compuestos proteínicos, mientras que la comunidad total disminuyó la
respiración y la capacidad de degradar carbohidratos y lípidos. La utilización de sustratos de
carbono fue variable, disminuyendo en los tratamientos de mayor concentración, produciendo
preferencia por aminoácidos y ácidos carboxílicos en Achao, sugiriendo que altas
concentraciones de EQ pueden limitar la capacidad de procesar diferentes fuentes de carbono.
En el área Bahía Coliumo la utilización de sustratos fue estimulada por la adición de EQ,
principalmente carbohidratos y ácidos carboxílicos. EQ también generó cambios en la
composición de la comunidad microbiana activa, donde Alphaproteobacteria presentó menor
actividad, mientras Gammaproteobacteria, Bacteroidea y arquea MGII mostraron una mayor
actividad asociada con las adiciones de EQ. Los resultados de esta Tesis sugieren una posible
excepción respecto a la visión generalizada de la producción primaria como principal fuente de
DOM lábil que sustenta la actividad heterotrófica microbiana en la columna de agua, para áreas
oligotróficas influenciadas por ríos (Capítulo 1 de esta tesis) y para sistemas afectos a la
acuicultura (Capítulo 2 de esta tesis). Esta tesis demuestra por primera vez que EQ puede influir
en la capacidad de degradación de materia orgánica de comunidades microbianas planctónicas,
produciendo cambios en la actividad de algunos grupos funcionales en el ecosistema marino
(Capítulo 3 de esta tesis).
Description
Tesis para optar al grado de Doctora en Oceanografia.
Keywords
Ciclo del Carbono (Biogeoquímica), Anaerobiosis, Surgencia (Oceanografía), Materia Orgánica, Aguas Marinas, Contenido de Compuestos Orgánicos