Un oligotrofo es un organismo que puede vivir en un ambiente que ofrece niveles muy bajos de nutrientes . Pueden contrastarse con los copiótrofos , que prefieren ambientes ricos en nutrientes. Los oligotrofos se caracterizan por un crecimiento lento, bajas tasas de metabolismo y, en general, una baja densidad de población. Los ambientes oligotróficos son aquellos que ofrecen poco para sustentar la vida. Estos ambientes incluyen sedimentos oceánicos profundos, cuevas, hielo glacial y polar, suelo subterráneo profundo, acuíferos, aguas oceánicas y suelos lixiviados.
Ejemplos de organismos oligotróficos son el olm que habita en cuevas ; la bacteria " Candidatus Pelagibacter communis ", que es el organismo más abundante en el océano (con un estimado de 2 × 10 28 individuos en total); y los líquenes , con su tasa metabólica extremadamente baja .
Etimológicamente , la palabra "oligotrofo" es una combinación del adjetivo griego oligos (ὀλίγος) [1] que significa "pocos" y el adjetivo trophikos (τροφικός) [2] que significa "alimentación".
Las adaptaciones de las plantas a los suelos oligotróficos permiten una mayor y más eficiente absorción de nutrientes, un menor consumo de nutrientes y un eficiente almacenamiento de los mismos. Las mejoras en la absorción de nutrientes se facilitan mediante adaptaciones de las raíces, como los nódulos radiculares fijadores de nitrógeno , las micorrizas y las raíces en racimo . El consumo se reduce mediante tasas de crecimiento muy lentas y mediante el uso eficiente de nutrientes de baja disponibilidad; por ejemplo, el uso de iones altamente disponibles para mantener la presión de turgencia , con nutrientes de baja disponibilidad reservados para la construcción de tejidos. A pesar de estas adaptaciones, los requerimientos de nutrientes generalmente exceden la absorción durante la temporada de crecimiento, por lo que muchas plantas oligotróficas tienen la capacidad de almacenar nutrientes, por ejemplo, en los tejidos del tronco, cuando la demanda es baja, y removilizarlos cuando la demanda aumenta.
Los oligotróficos ocupan ambientes en los que los nutrientes disponibles son escasos para sustentar la vida. El término “ oligotrófico ” se utiliza comúnmente para describir ambientes terrestres y acuáticos con concentraciones muy bajas de nitratos, hierro, fosfatos y fuentes de carbono. [3] [4]
Los oligotrofos han adquirido mecanismos de supervivencia que implican la expresión de genes durante períodos de condiciones de bajos nutrientes, lo que les ha permitido tener éxito en diversos entornos. A pesar de la capacidad de vivir en bajas concentraciones de nutrientes, los oligotrofos pueden tener dificultades para sobrevivir en entornos ricos en nutrientes. [3] La presencia de un exceso de nutrientes abruma los sistemas metabólicos de los oligotrofos, lo que hace que tengan dificultades para regular la absorción de nutrientes. Por ejemplo, las enzimas de los oligotrofos funcionan bien en entornos con bajos nutrientes, pero tienen dificultades en entornos con altos nutrientes. [5]
Los ambientes antárticos ofrecen muy poco para sustentar la vida, ya que la mayoría de los organismos no están bien adaptados a vivir en condiciones de limitación de nutrientes y temperaturas frías (inferiores a 5 °C). Por ello, estos ambientes muestran una gran abundancia de psicrófilos que están bien adaptados a vivir en un bioma antártico. La mayoría de los oligótrofos viven en lagos donde el agua ayuda a mantener los procesos bioquímicos para el crecimiento y la supervivencia. [6] A continuación se presentan algunos ejemplos documentados de ambientes oligotróficos en la Antártida:
El lago Vostok , un lago de agua dulce que ha quedado aislado del mundo bajo 4 km (2,5 mi) de hielo antártico, se considera con frecuencia un ejemplo primario de un entorno oligotrófico. [7] El análisis de muestras de hielo mostró microambientes ecológicamente separados. El aislamiento de microorganismos de cada microambiente condujo al descubrimiento de una amplia gama de diferentes microorganismos presentes dentro de la capa de hielo. [8] También se han observado rastros de hongos, lo que sugiere un potencial para interacciones simbióticas únicas. [9] [8] La extensa oligotrofia del lago ha llevado a algunos a creer que partes del lago son completamente estériles. [9] Este lago es una herramienta útil para simular estudios sobre vida extraterrestre en planetas helados y otros cuerpos celestes. [10]
Crooked Lake es un lago glacial ultraoligotrófico [11] con una distribución delgada demicroorganismos heterótrofos y autótrofos . [12] El circuito microbiano juega un papel importante en el ciclo de nutrientes y energía dentro de este lago, a pesar de la abundancia y productividad bacteriana particularmente baja en estos entornos. [11] La poca diversidad ecológica se puede atribuir a las bajas temperaturas anuales del lago. [13] Las especies descubiertas en este lago incluyen Ochromonas , Chlamydomonas , Scourfeldia , Cryptomonas , Akistrodesmus falcatus y Daphniopsis studeri (un microcrustáceo). Se propone que la baja selección competitiva contraDaphniopsis studeri ha permitido que la especie sobreviva lo suficiente para reproducirse en entornos limitantes de nutrientes. [12]
Las llanuras arenosas y los suelos lateríticos del sur de Australia Occidental , donde un cratón extremadamente grueso ha impedido cualquier actividad geológica desde el Cámbrico y no ha habido glaciación para renovar los suelos desde el Carbonífero . Por lo tanto, los suelos son extremadamente pobres en nutrientes y la mayoría de la vegetación debe utilizar estrategias como las raíces en racimo para obtener incluso las cantidades más pequeñas de nutrientes como el fósforo y el azufre .
Sin embargo, la vegetación de estas regiones es notable por su biodiversidad , que en algunos lugares es tan grande como la de una selva tropical y produce algunas de las flores silvestres más espectaculares del mundo. Sin embargo, está gravemente amenazada por el cambio climático , que ha desplazado el cinturón de lluvias invernales hacia el sur, y también por la tala para la agricultura y el uso de fertilizantes , que se debe principalmente a los bajos costos de la tierra, que hacen que la agricultura sea económica incluso con rendimientos que son una fracción de los de Europa o América del Norte.
Un ejemplo de suelos oligotróficos son aquellos sobre arenas blancas, con pH del suelo inferior a 5,0, en la cuenca del Río Negro en el norte de la Amazonia que alberga bosques y sabanas de muy baja diversidad, extremadamente frágiles, drenados por ríos de aguas negras ; color oscuro del agua debido a la alta concentración de taninos , ácidos húmicos y otros compuestos orgánicos derivados de la descomposición muy lenta de la materia vegetal. [14] [15] [16] Bosques similares se encuentran en las aguas oligotróficas del delta del río Patía en el lado pacífico de los Andes. [17]
En el océano , los giros subtropicales al norte y al sur del ecuador son regiones en las que los nutrientes necesarios para el crecimiento del fitoplancton (por ejemplo, nitrato , fosfato y ácido silícico ) están fuertemente agotados durante todo el año. Estas áreas se describen como oligotróficas y presentan una baja concentración de clorofila en la superficie . En ocasiones se las describe como "desiertos oceánicos". [18]
Los ambientes de suelo oligotróficos incluyen suelo agrícola, suelo congelado, etc. [ 19] [20] Varios factores, como la descomposición , la estructura del suelo, la fertilización y la temperatura , pueden afectar la disponibilidad de nutrientes en los ambientes del suelo. [19] [20]
Generalmente, los nutrientes se vuelven menos disponibles a lo largo de la profundidad del ambiente del suelo, porque en la superficie, los compuestos orgánicos descompuestos de los desechos vegetales y animales son consumidos rápidamente por otros microbios, lo que resulta en la falta de nutrientes en el nivel más profundo del suelo. [19] Además, los desechos metabólicos producidos por los microorganismos en la superficie también provocan la acumulación de productos químicos tóxicos en el área más profunda. [19] Además, el oxígeno y el agua son importantes para algunas vías metabólicas, pero es difícil que el agua y el oxígeno se difundan a medida que aumenta la profundidad. [19] Algunos factores, como los agregados del suelo, los poros y las enzimas extracelulares, pueden ayudar a que el agua, el oxígeno y otros nutrientes se difundan en el suelo. [21] Además, la presencia de minerales debajo del suelo proporciona fuentes alternativas para las especies que viven en el suelo oligotrófico. [21] En términos de tierras agrícolas, la aplicación de fertilizantes tiene un impacto complicado en la fuente de carbono, ya sea aumentando o disminuyendo el carbono orgánico en el suelo. [21]
Collimonas es uno de los géneros que son capaces de vivir en el suelo oligotrófico. [22] Una característica común de los ambientes donde vive Collimonas es la presencia de hongos, porque Collimonas tiene la capacidad no solo de hidrolizar la quitina producida por los hongos para obtener nutrientes, sino también de producir materiales (por ejemplo, P. fluorescens 2-79) para protegerse de la infección por hongos. [22] La relación mutua es común en los ambientes oligotróficos. Además, Collimonas también puede obtener fuentes de electrones de rocas y minerales mediante la meteorización . [22]
En términos de áreas polares, como la región antártica y ártica, el ambiente del suelo se considera oligotrófico porque el suelo está congelado con bajas actividades biológicas. [20] Las especies más abundantes en el suelo congelado son Actinomycetota , Pseudomonadota , Acidobacteriota y Cyanobacteria , junto con una pequeña cantidad de arqueas y hongos. [20] Actinomycetota puede mantener la actividad de sus enzimas metabólicas y continuar sus reacciones bioquímicas en un amplio rango de bajas temperaturas. [20] Además, la maquinaria de reparación del ADN en Actinomycetota los protege de la mutación letal del ADN a baja temperatura. [20]