Revista Chilena de Historia Natural (Sep 2011)
Ecomicrobiology and microbial assimilative capacity of the oligotrophic Andean Lake Laja, Chile Ecomicrobiología y capacidad asimilativa microbiana del lago oligotrófico andino Laja, Chile
Abstract
A strong socio-economic development pressure in South Chile will more and more cause an impact to the present lakes and rivers. Nevertheless, our knowledge concerning the ecological structure and the microbial self-purification capabilities of these lacustrine water bodies is scant but essential for a future sustainable development of land and water use. We studied Lake Laja, a lake already heavily impacted by water diversions for hydropower generation and irrigation. Typical for the Andean region Lake Laja is an oligotrophic water body, limited by nitrogen nutrients. Only very low chlorophyll a and particulate organic carbon (POC) concentrations and a small abundance and biomass of bacteria (mainly ultramicrobacteria) and heterotrophic flagellates were encountered. Weak trophic interrelations were derived from a high bacteria-to-heterotrophic flagellate ratio. For the ten investigated extracellular enzymes (alkaline phosphatase, leucine, arginine-, glycine and tyrosine-aminopeptidase, α-, β-D-glucosidase, α-, β-D-galactosidase, N-acetyl-β-D-glucosaminidase), with the exception of α-D-glucosidase, a broad range of organic matter degradation activities was proven. Probably, due to the N-limitation, organic nitrogen hydrolysing extracellular enzymes reached activities on average of 45 % compared to other studies in oligotrophic waters. The possible effect of N-limitation on extracellular enzyme activities was more pronounced by cell specific extracellular enzymatic activity rates, which exceeded those of other oligotrophic water bodies on average by factor 2. The overall activities of all microbial extracellular enzymes studied proved to be dominated by the dissolved free external enzymes (up to 98 %) over the ectoenzymes which are associated with particulate organic matter (bacterial cell walls, particles, and aggregates). It is concluded that future socio-economic changes, dealing with watershed human intervention (accelerating inorganic and organic loads) as well as global change (temperature and precipitation changes) could lead to significant changes in the ecology of Lake Laja.La gran presión generada por el desarrollo socioeconómico del sur de Chile, está causando cada vez más un mayor impacto en los lagos y ríos allí presentes. Sin embargo, el conocimiento de la estructura ecológica y la capacidad microbiana de autodepuración de los cuerpos de agua lacustres es escasa, pero esencial para un futuro uso sostenible de los recursos agua y suelo. Se estudió el lago Laja, por ser un cuerpo de agua muy afectado por la extracción de agua para la generación de energía hidroeléctrica y el riego. Como es característico de la región andina, el lago Laja es oligotrófico limitado por nutrientes nitrogenados. Se encontraron bajas concentraciones de clorofila a y carbono orgánico particulado (POC), así como bajas abundancias y biomasa de bacterias (principalmente ultramicrobacteria) y de flagelados heterotróficos. Interrelaciones tróficas débiles se determinaron de la relación bacterias y flagelados heterotróficos. Para las diez enzimas extracelulares estudiadas (fosfatasa, leucina-, arginina-, glicina- y tirosina-aminopeptidasa, a-, b-D-glucosidasa, a-, b-D-galactosidasa, N-acetyl-b-D-glucosaminidasa), con la excepción de α-β-glucosidase, se analizó un amplio rango de actividad de degradación sobre la materia orgánica. Probablemente, debido a la limitación de nitrógeno, el N-orgánico hidrolizado por enzimas extracelulares alcanzó una actividad promedio de 45 %, comparada con otros estudios en aguas oligotróficas. El posible efecto de la limitación de N en la actividad enzimática extracelular, fue más pronunciado en las tasas de la actividad enzimática extracelular específicas, las cuales excedieron en un factor promedio de dos a las de otros cuerpos de aguas oligotróficos. En general, la actividad de todas las enzimas extracelulares microbianas estudiadas resultaron estar dominadas por enzimas externas disueltas libres (hasta el 98 %), más que por ectoenzimas asociadas a partículas de materia orgánica (paredes celulares de bacterias, partículas y agregados). De esta manera es posible concluir que los futuros cambios socioeconómicos, reflejados en el incremento de cargas orgánicas e inorgánicas, así como el efecto del cambio global (cambios en temperaturas y precipitaciones), podrían provocar cambios significativos en la ecología del lago Laja.
