Functional and Taxonomic Diversity in Maritime Antarctic Lakes

El area conocida como Peninsula Byers (Isla Livingston, Antartida) se caracteriza por ser una de las zonas libres de hielo mas grandes de la Antartida maritima, mostrando un importante numero de cuerpos de agua libres de hielo durante el verano austral. Estas caracteristicas y su estatus como zona Antartica de especial proteccion (ASPA) han convertido a la Peninsula Byers en un sitio de referencia para estudios limnologicos en la Antartida maritima. La presente tesis trata sobre el estudio de los lagos ubicados en la Peninsula Byers, centrandose en el lago Limnopolar, utilizado como modelo para estudios limnologicos durante las ultimas decadas. El estudio de la heterogeneidad ambiental en los lagos de la Peninsula Byers ha mostrado la existencia de un fuerte contraste en el estado trofico de los lagos estudiados, claramente influenciado por los aportes externos de nutrientes y los procesos de remocion propios del sedimento. La heterogeneidad ambiental observada en los lagos de la Peninsula Byers la podemos relacionar estrechamente con la composicion bacteriana en estos sistemas, de esta forma lagos con mayor estado trofico muestran la menor diversidad de grupos bacterianos. Adicionalmente, el estudio de la actividad fisiologica sobre el aprovechamiento de carbono por parte del bacterioplancton en los lagos de la Peninsula Byers, ha evidenciado diferencias claras en sus perfiles metabolicos. Estos pueden relacionarse con el origen de la materia organica y la relacion de cada lago con su cuenca, flora y fauna. Nuestros resultados revelan un patron mediante el cual los lagos con mayor estado trofico presentan patrones con mayor diversidad metabolica, y por el contrario una menor diversidad de taxones (OTUs) bacterianos El seguimiento de la meteorologia de la zona y de las caracteristicas del Lago Limnopolar desde 2001 hasta 2009 ha revelado la existencia de una elevada variabilidad meteorologica en esta area de la Antartida maritima, con temperaturas muy dispares entre distintos veranos, lo cual afecta directamente al deshielo y la duracion del periodo productivo en el lago. La abundancia del bacterioplancton heterotrofico en el Lago Limnopolar presenta una dinamica cambiante entre los diversos anos estudiados, lo cual puede estar directamente relacionado con la disponibilidad de carbono organico y la duracion del periodo productivo. Los estudios sobre la actividad fisiologica en el Lago Limnopolar han mostrado esta variacion, destacando la significativa correlacion existente entre la abundancia del bacterioplankton y la concentracion de los diferentes compuestos de carbono organico disuelto. Adicionalmente, la composicion de la comunidad bacteriana en el Lago Limnopolar presenta una marcada heterogeneidad vertical a pesar de no existir una estratificacion fisica. El analisis de las secuencias obtenidas en el Lago Limnopolar ha revelado que el origen, composicion y abundancia de la materia organica afecta directamente a la composicion de grupos bacterianos en el lago, lo cual se acaba traduciendo en una “estratificacion biologica”. Las tasas de produccion del fitoplancton y del bacterioplancton en el Lago Limnopolar muestran un claro desacoplamiento. De esta forma, los aportes externos de carbono organico por parte de los tapetes microbianos, junto con contribuciones de carbono organico por parte los musgos bentonicos contribuyen a la produccion bacteriana en el lago y mantienen el desacoplamiento entre la produccion primaria y bacteriana. Asi mismo, los experimentos de manipulacion in-situ llevados a cabo en el lago Limnopolar han demostrado la rapida respuesta de la comunidad planctonica a la fertilizacion y la estrecha relacion del fitoplancton con la disponibilidad de luz (incluido el exceso que provoca fotoinhibicion) y de nutrientes durante el verano austral. Sin embargo, la respuesta de la comunidad de bacterioplancton en el aprovechamiento de glucosa parece no ser muy relevante, lo cual puede estar relacionado con la existencia de especies bacterianas especialistas. Por otro lado el estudio de la epibiosis sobre crustaceos planctonicos en el Lago Limnopolar ha demostrado la existencia de una estrategia nutricional por parte de las algas epibiontes, compuestas principalmente por diatomeas y euglenofitas, en respuesta a condiciones extremas de oligotrofia. En esta situacion, parece claro que la epibiosis actua como una estrategia eficiente cuando disminuye la disponibilidad de nutrientes. A partir de los resultados obtenidos en el seguimiento del Lago Limnopolar y con objetivo de monitorizar la dinamica del mismo, se llevo a cabo un modelo ecologico. Nuestro modelo muestra el claro control que ejerce la temperatura sobre la dinamica del bacterioplancton y sobre la disponibilidad de fuentes de carbono, principalmente en la forma de carbono organico disuelto (DOC). Sin embargo el uso y la interpretacion de los resultados obtenidos por el modelo deben ser tratados con cautela debido a la elevada heterogeneidad interanual en el clima de la Peninsula Byers.