ECOLOGÍA ACUÁTICA MICROBIANA
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<strong>ECOLOGÍA</strong> <strong>ACUÁTICA</strong> <strong>MICROBIANA</strong><br />
Ecología acuática microbiana<br />
Controles por recursos y por predación<br />
Anillo microbiano<br />
Relación con el estado trófico<br />
Cambio de paradigma del rol bacteriano
La importancia<br />
de los<br />
descomponedores<br />
1942
Ejemplo (Estudio de Claudia Piccini, Daniel Conde, Ruben Sommatuga y otros)<br />
LAGUNA DE ROCHA<br />
La radiación UV afecta la materia orgánica disuelta<br />
cromofórica (MODC)<br />
La calidad de la MODC:<br />
Afecta la abundancia y la composición de la comunidad<br />
bacteriana en la Laguna de Rocha?
Experimento<br />
Laguna de Rocha<br />
Claudia Piccini y colaboradores<br />
Verano, 2004<br />
Agua de la zona<br />
límnica<br />
Filtración<br />
0.2 µm<br />
UV+PAR UVA+PAR PAR OSC<br />
6 días<br />
5 h<br />
Toma de muestra<br />
Se estima tipo y cantidad<br />
de MODC<br />
Se estima tipo y cantidad<br />
de MODC<br />
Inóculo<br />
BACTERIAS<br />
filtra<br />
Agua de zona<br />
límnica
Resultados<br />
CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DEL AGUA<br />
tratamiento UV+PAR UVA+PAR PAR oscuro<br />
MODC<br />
Todo Sin UVB Sin UV Sin luz<br />
MODC<br />
Los tratamientos presentaron diferencias<br />
cualitativas y cuantitativas
Efecto sobre la comunidad bacteriana:<br />
ABUNDANCIA<br />
BACTERIAS<br />
N° bact. ml -1 x 10 6<br />
5<br />
(x 106 Nº cel. mL )<br />
-1 (x 10<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
FILTRADO<br />
In icial U V+ U VB- PAR O SC U R O
Efecto sobre la comunidad bacteriana:<br />
COMPOSICIÓN<br />
% % del total de BACTERIAS<br />
% DAPI<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
ENE04<br />
Inóculo T0 UVR+PAR UVA+PAR PAR OSCURO<br />
α−Proteobacteria<br />
β-Proteobacteria<br />
Nso190<br />
γ−Proteobacteria<br />
Citófaga-Flavobacteria<br />
Actinobacteria
Qué rol juegan las bacterias y el<br />
plancton de pequeño tamaño en<br />
la red trófica pelágica?<br />
Fitoplancton Zooplancton Predadores<br />
Bacterias<br />
Detritus
INTERACCIONES TRÓFICAS: “top-down” y<br />
“bottom-up”<br />
peces piscívoros<br />
top-down<br />
peces planctívoros<br />
zooplancton<br />
fitoplancton<br />
nutrientes<br />
bottom-up<br />
Shapiro & Wright 1984, Carpenter et al. 1985, McQueen et al. 1986
Interacciones entre bacterias y fitoplancton<br />
Fitoplancton:<br />
exuda materia<br />
orgánica<br />
disuelta (MOD)<br />
CONTROL<br />
BOTTOM-UP<br />
1950-1990<br />
Materia Orgánica Disuelta algal<br />
Las bacterias asimilan MOD !
Interacciones entre bacterias y<br />
protozoarios<br />
Flagelados controlan la abundancia bacteriana (hasta 70% de<br />
la producción diaria) y representan el “eslabón perdido” entre<br />
las bacterias y microcrustáceos.<br />
Tiempo (horas)<br />
CONTROL<br />
TOP-DOWN<br />
Tiempo (meses)<br />
Tomado de Wetzel 1993<br />
Las bacterias son fuente de alimento en el ecosistema
DOBLE CONTROL BACTERIANO<br />
Dinobryon<br />
Cyanobacteria<br />
Tamaño:<br />
Volumen celular<br />
BACTERIAS<br />
Número<br />
(abundancia)<br />
BACTERIAS<br />
Frecuencia de cel.<br />
En división<br />
BACTERIAS<br />
Número<br />
(abundancia)<br />
FLAGELADOS<br />
(predadores)<br />
CONTROL<br />
BOTTOM-UP<br />
CONTROL<br />
TOP-DOWN
Daphnia (gran filtrador) puede alterar la estructura<br />
bacteriana y de toda la red microbiana<br />
Daphnia sp.<br />
1- metazooplancton<br />
2- prod. Primarios<br />
3- protozoarios fagotrofos<br />
4- bacteria<br />
Pequeños<br />
cladóceros<br />
y rotíferos
Fitoplancton<br />
0.2 – 2000 µm<br />
COD alóctono<br />
terrestre<br />
Exudados y<br />
secreciones<br />
COD<br />
EL ANILLO MICROBIANO<br />
Zooplancton grande (Metazoa)<br />
Bacterias<br />
Zooplancton pequeño<br />
(flagelados, ciliados)
ANILLO MICROBIANO (MICROBIAL LOOP)<br />
Red alimenticia formada por:<br />
VIRUS, BACTERIAS, FLAGELADOS, CILIADOS<br />
Y PEQUEÑO FITOPLANCTON Y ZOOPLANCTON (Azam 1981)<br />
Organismos entre 0,2 y 20 µm<br />
Conjunto de compartimentos por donde circulan<br />
la energía y la materia desde:<br />
la forma disuelta hasta las formas particuladas llegando a los<br />
niveles tróficos superiores<br />
(Sherr & Sherr 1988)
DEBATE “LINK” o “SINK”
LA RED <strong>MICROBIANA</strong> Y EL ESTADO TRÓFICO<br />
ULTRA-<br />
OLIGOTRÓFICO<br />
Picofito<br />
70%<br />
B<br />
flagelados ciliados<br />
Disminuye importancia<br />
OLIGO-MESOTRÓFICOS<br />
Nano Picofito<br />
Micro 40%<br />
Fito B<br />
ZOO flagelados<br />
ciliados<br />
MESO-EUTROFICOS<br />
Grandes<br />
ALGAS<br />
ZOO<br />
Daphnia sp<br />
B<br />
Picofito<br />
10%<br />
Flag.<br />
Ciliad.
CONTROL DE LA COMUNIDAD BACTERIANA:<br />
TOP-DOWN Y BOTTOM-UP?<br />
PREDACIÓN POR PROTOZOARIOS (flagelados y ciliados):<br />
CONTROLA HASTA 70% DE LA PRODUCCIÓN BACTERIANA DIARIA<br />
CONTROL TOP-DOWN<br />
Las bacterias son importante fuente de alimento<br />
Otros controles:<br />
•FEMTOPLANCTON: virus (!!)<br />
•MUERTE CELULAR y SEDIMENTACION: factores menos<br />
importantes
Virus<br />
0.002 – 0.2 µm<br />
10 4 to 10 8 virus ml -1<br />
Alta dinámica (e.g.<br />
durante floraciones).<br />
En un día: controlan<br />
hasta 20% bacterias<br />
y hasta 5% cél.<br />
fitoplanctónicas<br />
LISIS fitoplancton y<br />
bacterias aumenta<br />
flujo de C de la biomasa<br />
viva a la MOD.<br />
Esto: impide uso del<br />
metazooplancton de la<br />
MO.<br />
Bucle viral: feedback
LA EVOLUCION DE LO QUE HOY SABEMOS<br />
Bact. Bact.
FUNCIONAMIENTO ECOSISTEMICO
Características comunes de los sistemas<br />
(elementos, atributos y relaciones)<br />
SISTEMAS<br />
- Es un conjunto de elementos (unidades; atributos)<br />
- con cierta estructura y grado de agregación (organización, conectividad)<br />
- y relaciones funcionales (función, proceso)<br />
- basadas en transferencia de materiales (flujo)<br />
- mediada por una fuente de energía (dirección)<br />
(ECO)SISTEMAS<br />
o ecólógicos: sistemas naturales o “reales”<br />
sistemas de energía o termodinámicos<br />
su origen y descripción tiene lugar en el mundo físico<br />
fuente de energía primordial: solar
Balance<br />
Energético<br />
ecosistémico<br />
ESCALAS DE ANALISIS<br />
CAJA<br />
NEGRA<br />
CAJA BLANCA<br />
Red trófica:<br />
especies<br />
CAJA GRIS<br />
Red trófica:<br />
comunidades
CUENCA DE<br />
DRENAJE<br />
CICLO BIO BIOGEOQUIMICO<br />
ATMOSFERA<br />
BIOTA<br />
RECICLAJE<br />
INTERNO<br />
SEDIMENTOS<br />
SUPERFICIALES<br />
LAGO<br />
EFLUENTES
Nutrientes<br />
FORMAS<br />
INORGANICAS<br />
DISUELTAS<br />
FORMAS<br />
ORGÁNICAS<br />
DISUELTAS<br />
(MOD)<br />
LAGO<br />
Productos de descomposición,<br />
excreción (coloides)<br />
Organismos<br />
BIOTA<br />
(MOP)<br />
DETRITUS<br />
(MOP detr.)<br />
Restos particulados<br />
SEDIMENTO
CARBONO<br />
HCO 3<br />
CICLOS BIOGEOQUIMICOS<br />
CO 3<br />
CO 2<br />
CO 2<br />
CARBONO<br />
ORGANICO<br />
DISUELTO<br />
(COD)<br />
Descomposición<br />
pH<br />
Fotosíntesis<br />
Respiración<br />
Oxidación<br />
Resp./Asim.<br />
BIOTA<br />
(COP)<br />
DETRITUS
NITROGENO<br />
NO 3<br />
N 2<br />
NO 2<br />
NH 4<br />
INORG.<br />
Proteínas<br />
Aminoácidos<br />
Sust. húmicas<br />
Descomposición<br />
Desc./Asim.<br />
Activ. microbiana<br />
Asimilación/Fijación<br />
Oxidación MO<br />
BIOTA<br />
(COP)<br />
DETRITUS<br />
(NOP detr.)
FOSFORO<br />
PO PO4 POD<br />
Descomposición<br />
Desc./Asim.<br />
BIOTA<br />
(POP)<br />
DETRITUS<br />
(POP detr.)
PRODUCCIÓN EN ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
Estructura trófica<br />
En los sistemas biológicos, los organismos funcionalmente<br />
similares pueden ser agrupados en niveles operacionales.<br />
Generalmente, cada nivel consiste en varias especies<br />
compitiendo entre sí por los recursos disponibles<br />
NIVELES TRÓFICOS<br />
La estructura trófica refiere a las vías por las cuales la energía<br />
es transferida y los nutrientes (re)ciclados a través de los<br />
niveles tróficos.
Estructura trófica<br />
NIVEL TROFICO FUENTE DE ENERGIA EJEMPLO<br />
Fotosintetizadores (Prod. Prim) Energía solar Algas, plantas, bacterias<br />
Herbivoros Tejidos de productores primarios Cladóceros, bivalvos<br />
Carnívoros 1 Herbivoros Copépodos, peces herbívoros<br />
Carnívoros 2 Carnívoros 1 Peces piscivoros, aves<br />
Omnívoros Varios niveles tróficos Cladóceros, hombre<br />
Detritívoros Detritos orgánicos Bacterias, hongos<br />
Mixótrofos Energía solar y fuentes orgánicas Protistas<br />
Asimiladores de MOD Materia orgánica disuelta Bacteri as
FLUJOS DE ENERGIA EN EL ECOSISTEMA<br />
Segunda Ley de la termodinámica<br />
gobierna los patrones de flujo de energía en los ecosistemas<br />
impone limitaciones a las transformaciones<br />
“cuando la energía se convierte de un tipo a otro, parte de ella se torna<br />
indisponible para realizar trabajo (pérdida como calor)”.<br />
La energía no se recicla en los ecosistemas!
FLUJO DE ENERGÍA EN UN COMPARTIMENTO
EFICIENCIA ECOLOGICA<br />
Porcentaje de energía transferida entre dos niveles<br />
sucesivos (relación entre la productividad neta)<br />
[Energía solar Productores primarios < 1%]<br />
Productores > 25%, bajo metabolismo<br />
Consumidores = 5-15% (10%), mayor metabolismo<br />
PRODUCCIÓN NETA DEL ECOSISTEMA<br />
PNE = (PB + PN IN) – (R A+ R H + PN OUT)
EFICIENCIA<br />
Debido a la pérdida de energía por metabolismo, la energía<br />
disponible en cada nivel trófico sucesivo es menor:<br />
ABUNDANCIA/BIOMASA<br />
ENERGÍA<br />
disminuyen en cada nivel trófico sucesivo<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1
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