Distribución espacial de las bacterias sulfatorreductoras en el sedimento de una laguna costera
Spatial distribution of sulfate reducing bacteria in the sediment of a coastal lagoon
María del Rocío Torres-Alvarado
Laboratorio de Ecosistemas Costeros. Departamento de Hidrobiología. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Apartado postal 55-535. 09340 México, D. F. E-mail: rta@xanum.uam.mx
]]>Recibido: 25 de noviembre de 2006
Aceptado: 10 de octubre de 2007
Resumen
Las bacterias sulfatorreductoras son los principales microorganismos involucrados en la mineralización anaeróbica de la materia orgánica en sedimentos marinos y costeros. Su abundancia y distribución están relacionadas con diversas variables ambientales. En un estudio en el complejo estuarino-lagunar de Alvarado-Camaronera (Veracruz) se determinó que las características reductoras y pH cercanos a la neutralidad en el sedimento contribuyeron al desarrollo de las bacterias sulfatorreductoras. Estos microorganismos fueron más abundantes en los tres primeros centímetros de profundidad del sedimento, donde la disponibilidad de sulfatos es mayor; como consecuencia de la actividad sulfatorreductora en los estratos superficiales se incrementó el contenido de sulfuro.
Palabras clave: Bacterias sulfatorreductoras, distribución vertical, sedimentos, lagunas costeras.
Abstract
Sulfate reducing bacteria are the main microorganisms involved in the anaerobic mineralization of organic matter in marine, and coastal sediments. Their abundance and distribution is related to several environmental variables. In a study in Alvarado-Camaronera coastal lagoon ecosystem, was established that reducing characteristics and neutral pH in the sediments contributed the sulfate reducing bacteria development. These microorganisms were abundant in the first three centimeters of the sediment, where sulfates are highly available. As a result of the sulfate reduction activity in superficial sediments, sulfide concentration was increased.
]]> Key words: Sulfate reducing bacteria, vertical distribution, sediments, coastal lagoon.
La abundancia, distribución y actividad de las bacterias sulfatorreductoras (BSR), en sedimentos marinos y costeros, se han estudiado principalmente en ambientes de latitudes templadas. A partir de dichos trabajos se ha establecido que las BSR se localizan principalmente en los primeros centímetros (e incluso milímetros) de la columna sedimentaria, donde son las responsables de mineralizar, bajo condiciones anaeróbicas, hasta el 53-60% de la materia orgánica; sin embargo, esta característica puede variar con las diferentes condiciones hidrológicas y climáticas (Jørgensen, 1982; De Laune et al., 2002).
Debido a la poca información disponible de las BSR en sedimentos costeros tropicales, el objetivo del presente trabajo fue analizar la abundancia y distribución de dicha microbiota en dos profundidades del sedimento de una laguna costera tropical en el Golfo de México, así como su relación con las variables sedimentarias.
En el complejo estuarino-lagunar de Alvarado-Camaronera, ubicado en el Estado de Veracruz (18º 45' y 18º 52' N y 95º 49' y 95º 58' O), se obtuvieron muestras de sedimentos en los meses de abril, julio y noviembre (1998) en dos estaciones, Camaronera y Alvarado. Las muestras se colectaron con un nucleador de 30 cm de largo y 4.5 cm de diámetro, determinándose in situ a 3 y 6 cm de profundidad la temperatura (termómetro, intervalo de -10 a 60 ºC), pH y el potencial de oxido-reducción (Eh) (electrodos de calomel y de platino, potenciómetro marca Conductronic pH 120) (Patrick et al., 1996).
Los análisis microbiológicos se efectuaron bajo una atmósfera de nitrógeno. Las BSR se cuantificaron a 3 y 6 cm de profundidad con la técnica del tubo rodado de Hungate (1969), utilizando cinco tubos por dilución y empleando la modificación del medio de cultivo de Postgate (1963), con acetato e hidrógeno como substratos. Los tubos rodados se incubaron a 32º C durante 7 días, contándose como BSR las colonias de color negro.
En los mismos estratos donde se efectuó el análisis microbiológico, se cuantificó en el agua intersticial (previa extracción por centrifugación) (Howes, 1985) el contenido de sulfatos (Howarth, 1978) y de sulfuro (Cord-Ruwisch, 1985). En el sedimento húmedo se evaluó el contenido de sólidos totales (ST) (APHA et al., 1989).
A partir de los resultados fisicoquímicos obtenidos, se estableció que el intervalo de temperatura registrado en el sedimento (27-33ºC), característico de ambientes marinos y de humedales de latitudes tropicales (Neue et al., 1997), contribuyó al crecimiento de las BSR.
En lo que respecta al pH, las BSR prefieren un medio ambiente con características cercanas a la neutralidad y rara vez se desarrollan en ambientes con pH inferiores a 6 o superiores a 9 (Widdel, 1988); por lo cual, el intervalo de pH cuantificado en este estudio (6.6-7.5) fue adecuado para las BSR.
A partir de los intervalos de Eh evaluados, las características del sedimento fueron de reducidas (-100 a +100 mV) a altamente reducidas (-300 a -100 mV) (Patrick et al., 1996). Estas condiciones de óxido-reducción permitieron el desarrollo de las BSR, cuya presencia se ha reportado desde potenciales redox de -115 hasta -450 mV (Patrick & Jugsujinda, 1995).
]]> En este estudio, aunque en ambas profundidades analizadas estuvieron las BSR, su densidad presentó variaciones espaciales. La densidad de las BSR fue superior en los 3 cm primeros centímetros del sedimento y disminuyó al incrementarse la profundidad (Fig. 1). A partir de un análisis de ANOVA se determinó que dichas diferencias fueron significativas (p < 0.05), tanto para las cuantificaciones efectuadas con acetato (p = 0.0002), como con hidrógeno (p = 0.0002). Esta distribución puede atribuirse a la presencia de suficiente sulfato en los primeros centímetros del sedimento (8.3-10.7 mM), lo que permitió que las BSR metabolizaran eficientemente los principales productos resultantes de la fermentación. A una mayor profundidad la cantidad de sulfato disponible disminuyó (3.3-4.2 mM) limitando su crecimiento.
En diversos trabajos en sedimentos costeros también se ha reportado la máxima actividad sulfatorreductora en los primeros centímetros del sedimento (Howarth, 1993; Fukui et al., 1997). La razón para este comportamiento se relacionó principalmente a la disponibilidad del aceptor de electrones para las BSR (Winfrey & Ward, 1983); así como a la presencia de un contenido elevado de materia orgánica y potenciales redox inferiores a -120 mV (Teske et al., 1998)
Como consecuencia de la actividad sulfatorreductora se libera sulfuro, hecho que da como resultado que las concentraciones de este compuesto fueran más elevadas a menor profundidad del sedimento (1.3-2.1 mM) en comparación con el fondo (0.1-0.8 mM). Indebré et al. (1979) determinaron la concentración más elevada de sulfuros entre los 2 y 4 cm de profundidad, relacionándose con una mayor abundancia de las BSR.
Aunado a la variación vertical, se cuantificó una mayor abundancia a partir de acetato (1.3x104-6.6x106; promedio = 2.8 x106 bacterias/g ST) en comparación con el hidrógeno (1.3x104- 4.3x104; promedio = 2.8x104 bacterias/g ST). Se considera que el acetato es la fuente principal de energía para la sulfatorreducción en sedimentos ricos en materia orgánica y sulfatos, llegando a representar del 35.5 al 100% de la misma. El hidrógeno es importante principalmente en sedimentos ácidos (Parkes et al., 1989; Canfield et al., 2005).
Por consiguiente, la presencia de las BSR en el sedimento del complejo lagunar de Alvarado-Camaronera se favoreció por las características de temperatura, pH y Eh; determinándose una variación espacial, con la mayor densidad en los primeros tres centímetros, que disminuyó al aumentar la profundidad. Esta distribución se relacionó con la disponibilidad de sulfatos. La distribución vertical observada proporcionó información sobre la profundidad en la cual la mineralización anaeróbica de la materia orgánica, a través de la sulfatorreducción, es importante en los sedimentos de las lagunas costeras tropicales.
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