Mixotrophic ciliates in North-Patagonian Andean lakes: stoichiometric balances in nutrient limited environments

Abstract

Los lagos andinos nord-patagónicos son ultraoligotróficos, muy transparentes y poseen una red trófica microbiana particular, con la presencia de grandes ciliados mixotróficos. Estos organismos exhiben diferentes características que les permiten colonizar el epilimnion (Stentor araucanus) o el metalimnion (Ophrydium naumanni). S. araucanus es una especie pigmentada oscura (stentorina) resistente a la radiación ultravioleta y que necesita un alto suministro de luz para mantener la fotosíntesis de sus algas endosimbióticas. En contraste, O. naumanni domina la biomasa fotosintética en los niveles de clorofila máxima profunda (metalimnion) de estos lagos, siendo fotosintéticamente eficiente a bajas intensidades de luz, pero susceptible a la fotoinhibición en el epilimnion. El análisis de las vacuolas alimentarias reveló una baja superposición de nichos, sin embargo, el clima óptico, modulado por variaciones temporales o espaciales en la profundidad de la termoclina, resultó un factor clave para la alternancia de estas dos especies. En general, estas especies son estequiométricas más balanceadas (carbono:nutrientes) que el seston, pero los mecanismos por los cuales cada especie regula el equilibrio elemental difieren. O. naumanni aumenta la bacterivoría con la luz, lo que aumenta la incorporación de fósforo, mientras que S. araucanus regula la fijación de carbono. La baja proporción de carbono: nutrientes de estos organismos representa una muy buena fuente de alimento para el zooplancton. Finalmente, señalamos que los diferentes efectos de cambios locales y globales afectarán negativamente esta particular biota de ciliados mixótrofos de los lagos andinos del norte de la Patagonia.

Transparent ultraoligotrophic lakes in the North-Patagonian Andes have a particular microbial food web, with the presence of large mixotrophic ciliates. These organisms exhibit different features that allow them to colonize either the epilimnion (Stentor araucanus) or the metalimnion (Ophrydium naumanni). S. araucanus is a dark pigmented (stentorin) species resistant to ultraviolet radiation and needs high light supply to maintain endosymbiotic algal photosynthesis. In contrast, O. naumanni dominates the phothosynthetic biomass in the deep chlorophyll maxima (metalimnion) of these lakes, being photosynthetically efficient at low light intensities but susceptible to photoinhibition at epilimnetic light irradiances. Analysis of food vacuoles revealed a weak niche overlap, however light climate, shaped by temporal or spatial variations in thermocline depth, resulted in a key factor modulating the relative success of these mixotrophic ciliate species. Overall, these species are stoichiometrically, carbon to nutrients, more balanced than the bulk seston, but the mechanisms by which each species regulates the elemental balance differ. O. naumanni increases bacterivory with light, thus increasing phosphorus uptake, while S. araucanus regulates carbon fixation. The low carbon:nutrient ratio of these organisms would represent a very good food source for zooplankton. Finally, we pointed out that different effects of local and global changes will affect negatively the particular ciliate assemblage of North-Patagonian Andean lakes.