Microbial community assembly and biogeography in the pyrenean lacustrine district
- Autores: Rüdiger Ortiz Álvarez
- Directores de la Tesis: Emilio Ortega Casamayor (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Girona ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Marc Ventura Oller (presid.), Lluís Bañeras (secret.), Clara Ruiz González (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología del Agua por la Universidad de Girona
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Durante décadas, el componente microbiano de los ecosistemas ha sido considerado una caja negra debido a las complejidades de su estudio en favor de organismos macroscópicos. Hoy los avances tecnológicos han desvelado la altísima diversidad y complejidad de arqueas, bacterias y eucariotas y han permitido un análisis ecológico a la altura de los estudios desarrollados en macroecología. Así, los marcos teóricos de sucesión ecológica y conceptos de metacomunidades, permiten abordar la comprensión del ensamblaje ecológico de las comunidades. Esta tesis ha abordado estas cuestiones centrándose en las comunidades lacustres de una región geológicamente diferenciada: la cordillera montañosa de los Pirineos. Pese a ser uno de los enclaves más estudiados dentro de la limnología de alta montaña, el conocimiento actual es parcial al centrarse en grupos poblacionales concretos o áreas geográficas reducidas. Por ello esta tesis, busca describir la diversidad taxonómica y revelar los procesos ecológicos (bióticos y abióticos) que pueden estar tras la distribución espacial y la heterogeneidad de las comunidades superficiales de lagos alpinos. Mediante un muestreo de más de 300 lagos durante el verano de 2011 y técnicas de secuenciación masiva de genes ribosómicos (16S y 18S rRNA) se obtuvieron los perfiles microbianos de comunidades de arqueas, bacterias y eucariotas. Mediante un meta-análisis de estudios previamente publicados se comprobó que las comunidades microbianas tienen patrones predecibles en cuanto a sus cambios taxonómicos y funcionales a lo largo del tiempo, en concreto un aumento generalizado en el número de especies y funciones, y que la composición de estas especies y funciones suele ser menos variable en comunidades más maduras mostrando tendencia a la oligotrofia. Estos rasgos son extrapolables a un muestreo espacial. En este sentido los patrones de las comunidades de bacterias en Pirineos muestran una integración compleja de la dispersión de fuentes ambientales a nivel de cuenca y filtros ambientales, procesos que a lo largo del tiempo parecen dejar una huella espacial que recuerda a lo observado en el meta-análisis. Además, en este estudio se ha profundizado en el estudio de grupos microbianos que no era posible estudiar con técnicas tradicionales o en los que los primeros estudios moleculares quedaban fuera del límite de detección. En la región pirenaica hemos detectado un alto número de arqueas de linajes nuevos (como Pacearchaeota, Woesearchaeota) que parecen dominar en términos de ocurrencia y que podrían presentar interacciones con otros organismos. Respecto a los eucariotas microscópicos, esta tesis resalta una dominancia de algas crisofíceas en términos de riqueza, abundancia y también en novedad. Asimismo, destaca una inesperada riqueza de grupos heterótrofos fagótrofos y parásitos. En particular, cercozoos y hongos quitridios que presentan patrones de diversidad análogos a los grupos autótrofos y que sugiere reconsiderar las cadenas tróficas lacustres. La prominente beta dispersión mostrada por parásitos sugiere interacciones altamente específicas y un rol muy relevante en las cadenas tróficas. Curiosamente, la metacomunidad de Pirineos parece contener poblaciones más específicas que su homólogo oligotrófico marino, presentando una mayor diversidad beta. En términos de diversidad, las particularidades de los Pirineos parecen fomentar una alta diversificación genética de formas de vida eucarióticas y de arqueas. El estudio de coocurrencias y coexclusiones de especies muestra un filtrado ambiental en base a sus afinidades y rangos de tolerancia ambiental, pero también muestra las interacciones bióticas que pueden establecerse entre los distintos componentes de la comunidad. A partir de análisis de redes de estas interacciones bióticas, se han establecido relaciones concretas entre parásitos y mixótrofos al margen de sus nichos ambientales. Las bacterias dependen menos del ambiente que los eucariotas, y se dividen en aquellas que establecen relaciones más duraderas típicas de sistemas acuáticos, y otras bacterias asociadas a ambientes terrestres que utilizan los lagos como medio para su dispersión y colonización. A nivel general, se observa que la competencia en el conjunto de especies parece enlazada a una estrategia de compartir recursos, mediante la limitación de abundancias en la comunidad. Asimismo, se ha intentado identificar organismos clave mediante sus propiedades en la red de interacciones. Las propiedades conjuntas de las distintas redes de interacciones biológicas permiten extraer conclusiones sobre la resistencia y resiliencia frente a perturbaciones ambientales de las distintas comunidades. Tanto la composición, alta diversidad y potenciales reglas de ensamblaje de comunidades del distrito lacustre de Pirineos aquí presentadas buscan inspirar más estudios biogeográficos para evaluar si las ideas aquí descritas son una excepción o una regla en los biomas alpinos de todo el planeta.
