Solos de recuo de geleira da Antártica como modelos de seleção r/K

Abstract

O derretimento das geleiras antárticas é um bom exemplo dos efeitos das Mudanças Climáticas. À medida que o derretimento ocorre, à frente das geleiras recua e expõe uma porção do solo subglacial à atmosfera. Esses solos representam um gradiente espaço-temporal (cronossequência) e são locais importantes para o estudo da sucessão ecológica. A sucessão ecológica reflete os processos de seleção natural de acordo com a disponibilidade de recursos e as estratégias de crescimento dos organismos, conforme descrito pela seleção r/K. O objetivo do trabalho foi avaliar a sucessão ecológica em solos antárticos através do estudo de microrganismos estrategistas r e K, comparando a presença e proporção desses grupos. Amostras de solo foram coletadas a distâncias de 0, 50, 100, 200, 300 e 400 m da frente das geleiras Baranowski (aprox. 40 anos de retração) e Collins (aprox. 2000 anos). A contagem de células viáveis foi realizada em cada amostra de solo usando meio Ágar Nutriente a 1% (m/v) incubado a 20°C por 14 dias. As colônias foram contadas diariamente e classificadas em estrategistas r (formadas até 48 horas) ou K (formadas após 48 horas) e foram distribuídas em eco-coleções de acordo com a estratégia de crescimento e amostra de solo. O número de células totais dos solos foi determinado em microscópio de fluorescência com uso do corante DAPI. Os resultados revelaram diferenças na formação de colônias ao longo da cronossequência. A proporção de estrategistas r e K variou ao longo da cronossequência das duas geleiras. Embora estrategistas K predominem ao longo dos transectos, os solos mais próximos das geleiras (50 m) e no ponto mais distante (400 m) apresentaram aumento de estrategistas r. A razão de células viáveis/totais indicou que solos de recuo rápido como Baranowski tendem a aumentar a proporção de células viáveis durante a sucessão, enquanto solos de recuo lento como Collins apresentam diminuição da proporção de viáveis até 200 m, aumentando posteriormente. Os dados mostram que a sucessão ecológica nos solos da Antártica não é um processo linear, e deve ocorrer em estágios de desenvolvimento ao longo do tempo. Este estudo mostrou que a sucessão ecológica em ambientes recém-expostos por recuo de geleira da Antártica ocorre em estágios, onde a complexidade das interações e da biodiversidade aumenta com o tempo de desenvolvimento do ecossistema.

The melting of Antarctic glaciers is a clear example of the Climate Change effects. As the melting occurs, the front of the glacier retreats and exposes a portion of the subglacial soil to the atmosphere. These exposed soils represent a spatiotemporal gradient (chronosequence) and are important sites for studying ecological succession. Ecological succession reflects natural selection processes according to the availability of resources and the growth strategies of the organisms, as described by r/K selection. This work aims to evaluate the ecological succession in Antarctic soils through the study of r- and K-strategist microorganisms, comparing the presence and proportion of these populations along the chronosequence. Soil samples were collected at distances of 0, 50, 100, 200, 300 and 400 m from the front of two Antarctic glaciers that differ in retraction time (Baranowski Glacier, approx. 40 years; Collins Glacier, approx. 2000 years). Viable cell count was performed in each soil sample using 1% Nutrient Agar medium (w/v) incubated at 20 °C for 14 days. The emerging colonies were counted daily and classified into r-strategists (colonies formed within 48 hours) or K-strategists (colonies formed after 48 hours). The colonies were distributed in eco-collections according to: a) growth strategy and b) soil sample (distance from the glacier). Using the viable cell count data, colony accumulation curves (CFCs) were constructed. Total cell counts were determined by fluorescence microscopy with DAPI staining. CFCs revealed differences in colony formation behavior, indicating that accumulation is dependent on soil age. We hypothesize that a change happens in the proportion of r- and K-strategists along the chronosequence. Soils closer to the glaciers (0 and 50 m) showed a higher proportion of r-strategists, while distant soils (200 to 400 m) prevail the K-strategists. The viable/total ratio for fast receding glaciers such as Baranowski showed a trend to increase viable cells over time, while slow receding glaciers such as Collins showed a decline in viable cells up to 200 m, increasing the ratio after this distance. These results are in accordance to the ecological succession theory for newly exposed environments, where the complexity of interactions and biodiversity increases with time of ecosystem development.