Anaerobic microbiota: spatial-temporal changes in the sediment of a tropical coastal lagoon with ephemeral inlet in the Gulf of Mexico / Microbiota anaerobia: cambios espacio-temporales en el sedimento de una laguna costera tropical con boca efímera en el Golfo de México

ABSTRACT

AbstractSulfate-reducing bacteria (SRB) and methanogenic archaea (MA) share common niches in coastal sediments during the terminal phases of the anaerobic mineralization of organic matter. The purpose of this study was to analyze the spatial - temporal variation of SRB and MA in the sediments of a tropical coastal lagoon with ephemeral inlet (La Mancha, Veracruz, Gulf of Mexico) and its relationship with environmental changes. A total of 24 sediment samples were collected during the dry (April, May), rainy (July, September) and Northern (November, February) seasons in the period 2013-2014. Microbiological analyses included the quantification of the viable SRB and MA with different substrates, as well as mineralization experiments to determine the effect of sulfate on acetate oxidation. The analyzed environmental variables in the sediments included temperature, pH, Eh, salinity, sulfates, H2S, volatile solids, carbohydrates, and granulometric characteristics. Major changes occurred between the dry and rainy seasons. During the dry season, sulfate-reducing abundance was significantly greater with lactate (8.3x105 - 1.2x107 cells / g) and propionate (1.8x105 - 6.6x106 cells / g) as substrates, while the MA that use methanol were dominant (4.2x105 - 9.1x106 cells / g). In contrast, during the rainy season, hydrogenophylic (2.6x105 - 8.3x106 cells/g) and acetoclastic (5.4x105-6.4x106 cells / g) MA increased significantly and SRB decreased in the analyzed substrates. An apparent competition for acetate was observed, with a greater oxidation in the media with sulfates in the dry season (0.06 mM acetate / g sediment / day), and a greater oxidation in the media without sulfates in the rainy season (0.02 mM acetate / g sediment / day). SRB and MA were present throughout the sediment column, however SRB dominated in the first centimeters of the sediment while MA were abundant in deeper layers. In conclusion, SRB and MA together played a role in the mineralization of organic matter in the sediments of La Mancha lagoon, with sulfate-reduction dominating in the dry season (closed inlet) and methanogenesis during the rainy season (open inlet). Changes in rainfall and river input in this lagoon significantly affect salinity and sulfate content, the main factors that regulate the dynamics of SRB and MA in the sediments. Rev. Biol. Trop. 64 (4) 1759-1770. Epub 2016 December 01.

RESUMEN

ResumenLas bacterias sulfatorreductoras (BSR) y las arqueas metanogénicas (AM) comparten nichos comunes en los sedimentos costeros durante las fases terminales de la mineralización anaerobia de la materia orgánica. El objetivo del presente estudio fue analizar la variación espacio-temporal de las BSR y AM en los sedimentos de una laguna costera tropical con una boca efímera (La Mancha, Veracruz, Golfo de México) y su relación con los cambios ambientales. Un total de 24 muestras de sedimentos fueron recolectadas en las temporadas de secas (abril, mayo), lluvias (julio, septiembre) y nortes (noviembre, febrero) en el periodo 2013 - 2014. Los análisis microbiológicos incluyeron la cuantificación de las BSR y AM viables con diferentes sustratos, así como experimentos de mineralización para determinar el efecto de los sulfatos en la oxidación del acetato. Las variables ambientales analizadas en los sedimentos incluyeron la temperatura, pH, Eh, salinidad, sulfatos, H2S, sólidos volátiles, carbohidratos y las características granulométricas. Los principales cambios se presentaron entre las estaciones de secas y lluvias. En la temporada de secas la abundancia sulfatorreductora fue significativamente superior con lactato (8.3x105 - 1.2x107 células / g) y propionato (1.8x105 - 6.6x106 células / g) como sustratos, mientras que las AM que emplean metanol dominaron (4.2x105 - 9.1x106 células / g). Por el contrario, en la época de lluvias aumentaron significativamente las AM hidrogenofílicas (2.6x105-8.3x106 células / g) y acetoclásticas (5.4x105-6.4x106 células / g), disminuyendo las BSR con los sustratos analizados. Se determinó una competencia aparente por el acetato. Su oxidación fue mayor en los medios con presencia de sulfatos en las temporadas de secas (0.06 mM acetato / g sedimento / día), mientras que aumentó en los medios sin sulfatos en la época de lluvias (0.02 mM acetato / g sedimento / día). Las BSR y las AM estuvieron presentes a lo largo de la columna sedimentaria; sin embargo, las BSR dominaron en los primeros centímetros del sedimento y las AM abundaron a mayor profundidad. En conclusión las BSR y AM participaron de manera conjunta en la mineralización de la materia orgánica en los sedimentos de la laguna de La Mancha, dominando la sulfatorreducción en la temporada de secas (boca cerrada) y la metanogénesis en la época de lluvias (boca abierta). Los cambios en el aporte fluvial y la precipitación en esta laguna afectaron significativamente la salinidad y el contenido de sulfatos, siendo los principales factores que regularon la dinámica de las BSR y AM en los sedimentos.