Estudio del comportamiento fagotrófico del fitoplancton mediante técnicas de análisis celular / Study of the feeding behaviour of mixotrophic phytoplankton using single cell analysis

Abstract

El comportamiento fagotrófico en especies fitoplanctónicas fue evaluado por medio de técnicas de análisis celular que permiten establecer patrones individuales de cada una de ellas. Primeramente, se calibró el contenido vacuolar como tasas de ingestión comparando la captación de microesferas fluorescentes de látex y el contenido de las vacuolas alimenticias por medio de la hibridación fluorescente in situ (CARD-FISH) en especies fitoplanctónicas bajo condiciones controladas de cultivo. Se obtuvo que el contenido de las vacuolas alimenticias caracterizado por la técnica del CARD-FISH refleja las tasas de ingestión obtenidas por la captura de microesferas al menos a escalas de horas. Así mismo, las tasas de digestión fueron diferentes entres protistas mixotróficos dependiendo de su tamaño celular, los individuos pequeños (<10 μm) digieren a una mayor velocidad que aquellos individuos de mayor tamaño. Posteriormente, se evaluaron los cambios a corta escala de tiempo (horas) de la actividad fagotrófica y los comportamientos selectivos en tres especies fitoplanctónicas (Cryptomonas ovata, Rhodomonas minuta y Dinobryon cylindricum) de un lago de alta montaña. Los resultados muestran diferencias temporales entre las especies, indicando cambios en las tasas de ingestión y digestión a lo largo del dia. Así mismo, se observó una clara preferencia por la ingestión de presas del dominio Archaea, la cual no puede ser explicada ni por la abundancia ni por el tamaño de las presas en el sistema. Finalmente, se comparo la actividad fagotrófica y la selección de presas en comunidades fitoplanctónicas de un conjunto de lagos de alta montaña para identificar generalidades de los patrones de ingestión observados. El patrón selectivo más general entre los diferentes protistas mixotróficos y en los diferentes sistemas estudiados es una preferencia sobre el grupo Actinobacteria, aunque esta preferencia puede ser muy variable. El tamaño celular de las presas es un parámetro importante en determinar las tasas de depredación selectiva que exhiben los mixótrofos sobre ellas. Así mismo, el tamaño celular de los protistas mixotróficos condiciona su actividad fagotrófica. Individuos con tamaños celulares grandes (>10 μm) presentan mayor contenido de presas en sus vacuolas, pero, debido a por su baja abundancia, el impacto sobre el bacterioplancton es bajo. Especies con tamaño pequeños (<10 μm) presentan un menor contenido, pero su alta abundancia y digestión más rápida hace que representen un mayor impacto sobre las comunidades bacterianas. La conclusión global de la tesis es que, incluso en condiciones óptimas de luz, la actividad fagotrófica de algunos grupos fitoplanctónicos típicos de los lagos de alta montaña (Chrysophyta y Cryptophyta) es muy importante, se han observado particularidades en el comportamiento y en la selección de presas y se ha evidenciado que el tamaño celular, tanto de los depredadores como de las presas, es el parámetro determinante para explicar las tasas de ingestión.

The feeding behaviour of phytoplankton species was evaluated through single cell analysis. Firstly, food vacuole content was calibrated as ingestion rate, comparing the intake of fluorescent microspheres and the prey vacuole content measured by Catalized Reported Deposition-Fluorescent in Situ Hybridization (CARD-FISH) on phytoplankton species in culture conditions. It has been observed that the food vacuole content properly reflects the ingestion rates at scales of hours. Likewise, digestion rates varied between species as a function of cell size: small individuals (<10μm) digest faster than bigger ones. Secondly, temporal changes of phagotrophic activity and selective behaviour were assessed in three phytoplanktonic species (Cryptomonas ovata, Rhodomonas minuta and Dinobryon cylindricum) in a high mountain lake. The results have shown that there are temporal differences between species, which indicates that changes in ingestion and digestion rates occurred along the day. A clear preference to ingest Archaea was observed in all three species. This preference could be explained neither by the abundance nor the size of the prey. Finally, the feeding behaviour of phytoplankton communities in a set of mountain lakes was compared, in order to identify general phagotrophic patterns. The most general selective behaviour in mixotrophic protists was a preference for Actinobacteria prey; however, this preference was highly variable and clearly related to the prey cell size. In addition, the cell size of mixotrophic protists determined their phagotrophic activity; small individuals (>10 μm), presented lower content of preys than bigger individuals, although, due to their higher abundance and faster digestion rates, they exerted a high grazing pressure on the bacterial communities. The main conclusion of this work is that, even under optimum light conditions, the phagotrophic activity in some typical phytoplankton groups of high mountain lakes (Chrysophyta and Cryptophyta), is significant; nevertheless, some particularities have been observed in the feeding behaviour of some species. Also, it has become clear that the size of both predator and prey are the most important parameters to explain ingestion rates.