Los diferentes patrones de distribución espacial del microbioma nitrificante y desnitrificante en los biofiltros del...

Área de la Ciencia:

• Microbiología ambiental
• Sistemas de acuicultura
• Tecnología de biofiltros

Sus antecedentes:

• Los sistemas de acuicultura de recirculación (RAS) se basan en biofiltros para el mantenimiento de la calidad del agua.
• Investigaciones anteriores indicaron variaciones espaciales en la calidad del agua y las tasas de nitrificación/desnitrificación dentro de los grandes biofiltros.
• La comprensión de la distribución del microbioma es crucial para optimizar el rendimiento del biofiltro en RAS de agua dulce fría.

Objetivo del estudio:

• Investigar los patrones de distribución espacial de los microbiomas nitrificantes y desnitrificantes en un biofiltro de agua dulce fría a gran escala.
• Identificar los géneros microbianos clave y su distribución en las diferentes zonas del biofiltro (frente, centro, espalda).
• Determinar los factores ambientales que influyen en la distribución del microbioma funcional.

Principales métodos:

• Análisis de la composición del microbioma en tres zonas de un biofiltro de 587,24 m3 utilizando técnicas moleculares.
• Análisis de coordenadas principales (PCoA) para evaluar los patrones de distribución espacial.
• Análisis de redundancia (RDA) para correlacionar la distribución microbiana con los parámetros ambientales (nitrito, nitrato, DO, SRP).
• Análisis de correlación de red para identificar núcleos microbianos y relaciones entre géneros.

Principales resultados:

• La diversidad del microbioma desnitrificante fue más alta en la parte posterior del biofiltro (BFB), mientras que la diversidad del microbioma nitrificante fue consistente en todas las zonas.
• Se observaron patrones de distribución espacial distintos para el microbioma desnitrificante, con géneros específicos que actúan como biomarcadores para diferentes zonas (por ejemplo, Pseudomonas en BFF, Dechloromonas en BFB).
• Los factores ambientales como el nitrito, el nitrato, el oxígeno disuelto y el fósforo reactivo soluble influyeron significativamente en la distribución del microbioma.
• Se identificaron centros microbianos específicos para la nitrificación (Nitrosospira) y desnitrificación (por ejemplo, Aromatoleum, Dechloromonas, Paracoccus, Ruegeria, Thauera) en diferentes zonas.

Conclusiones:

• Las características del hábitat dentro del biofiltro determinan de manera demostrable la distribución espacial de los microbiomas nitrificantes y desnitrificantes en el RAS de agua dulce fría.
• El frente del biofiltro (BFF) parece proporcionar las condiciones óptimas para la nitrificación.
• La comprensión de estas dinámicas espaciales es clave para mejorar la eficiencia y la estabilidad del ciclo de nutrientes en los biofiltros de acuicultura.