Bacterias degradadoras de hidrocarburos en las cuencas de los ríos La vieja y

Para el primer evento de muestreo (Junio) en la cuenca del río La Vieja, se observó que los cultivos de café y los guaduales presentaron el mayor número de aislamientos bacterianos diferentes con un valor de 4 cada uno, seguido de los bosques y pastizales con un valor de 2 cada uno (Anexo 10). En el mes de Septiembre, el número de aislamientos bacterianos diferentes aumentó para todos los usos del suelo, a excepción de los guaduales, donde se observó una disminución. Así, una vez más los

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cultivos de café presentaron el mayor número de aislamientos bacterianos diferentes (7 aislamientos diferentes), seguido de los bosques y los pastizales (cada uno con 5 aislamientos diferentes). En los suelos de guaduales, solo se observó un aislamiento (Anexo 11), lo cual posiblemente fue debido a inconvenientes durante la etapa de aislamiento y purificación de las bacterias (Figura 6).

Inicialmente, se esperaba encontrar una mayor variabilidad de aislamientos bacterianos en suelos de bosques, debido a que en estos ecosistemas existe una mayor diversidad de coberturas vegetales, las cuales producen gran cantidad de materia orgánica depositada en los suelos a través de la hojarasca, encontrándose así una mayor heterogeneidad de sustratos y nichos que generarían la posibilidad de encontrar una alta variabilidad bacteriana (Bruns et al., 1999). Sin embargo el uso del

suelo correspondiente a cultivos de café fue el que presentó la mayor variabilidad de aislamientos bacterianos (Figura 6).

El mayor número de aislamientos bacterianos diferentes en guaduales y cafetales asociados a cultivos de plátano, podría ser explicado por el hecho que son agroecosistemas que se caracterizan por estimular un desarrollo adecuado de la fauna silvestre y la biodiversidad, debido a que son capaces de almacenar grandes volúmenes de agua y aportan gran cantidad de biomasa a través de la hojarasca, la cual contribuye a los contenidos de materia orgánica en el suelos, ayudando a mantener la fertilidad. Además, poseen gran capacidad para secuestrar carbono, 560 toneladas / hectárea2 en guaduales y 142.60 toneladas / hectárea2 en cultivos de café (Jochenm et al., 2002; FAO, 2008). Adicionalmente, los cultivos de plátano

adyacentes a los cultivos de café, podrían actuar como un tipo de fertilización orgánica, debido a que aportan biomasa seca y contribuyen al ciclaje de nutrientes en los sistemas de café (Farfán, 2005) y los residuos vegetales provenientes de los cultivos de café y plátano poseen compuestos de carbono ricos en energía (p.e.

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carbohidratos) (Cardona y Sadeghian, 2005), los cuales podrían ser utilizados por las BDH para aumentar su biomasa.

De acuerdo a las características mencionadas anteriormente, los agroecosistemas de guaduales y cultivos de café asociados a plátano, probablemente pueden generar nichos ecológicos adecuados para el desarrollo de las BDH, en comparación con otros usos del suelo como los pastizales para ganadería, los cuales debido a las actividades de pastoreo generan impactos ambientales negativos como la erosión, compactación y estabilidad estructural del suelo, resultante del tránsito constante del ganado. Dichos impactos sobre el suelo pueden reducir el flujo del agua en el suelo y el volumen de los espacios ocupados anteriormente por poros con aire y agua, generándose cambios en el contenido de materia orgánica, entre otras características importantes para el establecimiento de comunidades bacterianas diversas (Murgueitio, 2003).

Figura 6. Número de aislamientos bacterianos diferentes de BDH en los usos de suelo estudiados, cuenca del río La vieja.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Bosques Pastizales Cultivos de Café Guaduales N ú mero d e ais la mi e n to s b a cteri a n o s d ife ren te s

Usos del suelo

Junio Septiembre

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En la cuenca del río Otún se observó que en Junio, el uso del suelo que presentó un número mayor de aislamientos diferentes fue bosques (9 aislamientos diferentes), seguido de los monocultivos de cebolla (5 aislamientos diferentes), por último las plantaciones de pino y los guaduales (4 y 3 aislamientos diferentes respectivamente) (Anexo 12). En el mes de Septiembre, al igual que en la cuenca del río La vieja, se observó un aumento generalizado en el número de aislamientos bacterianos diferentes, a excepción de los bosques, donde se observó una disminución (Anexo 13) (Figura 7).

De acuerdo a la Figura 7, independientemente de la época (Junio o Septiembre), los usos de suelo de bosques y guaduales el mayor número de aislamientos bacterianos diferentes. Esto podría ser explicado al conocer que estos ecosistemas se caracterizan por presentar los mayores contenidos de materia orgánica en comparación con cualquier otro ecosistema (11.21%) (Chantigny, 2003; Giraldo, 2008), lo cual podría incidir sobre algunas propiedades físicas y químicas del suelo como la compactación, el pH, la porosidad, el contenido de agua gravimétrica y la capacidad de intercambio catiónico. Así, estos suelos pueden tender a ser menos compactos, lo cual genera un mayor número de espacios porosos que permiten retener mas volúmen de agua y realizar intercambios gaseosos, propiciando un mejor ambiente para el desarrollo de los microorganismos edáficos (Giraldo, 2008). Por otra parte, los elevados contenidos de materia orgánica podrían favorecer el reciclaje de nutrientes y la fertilidad de estos suelos (Six et al., 2002) a través del retorno de grandes cantidades de materiales

orgánicos de composición variada (Giraldo, 2008), primordiales para preservar la diversidad del suelo.

En cuanto a los monocultivos de cebolla y plantaciones de pino, se obtuvieron resultados similares entre las dos épocas evaluadas, y además el número de aislamientos bacterianos diferentes fue menor en comparación con los suelos de bosques y guaduales. Posiblemente, los suelos de cebolla al ser altamente

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intervenidos por el uso de fertilizantes (p.e. NPK) y pesticidas (p.e. Lorsban, insecticida organofosforado de amplio espectro) son suelos que poseen un menor numero de nichos ecológicos en los cuales se puedan desarrollar las BDH o posiblemente los componentes de los pesticidas generen toxicidad sobre algunos taxones específicos. Para el caso de plantaciones forestales de pino, se ha determinado que son ecosistemas donde existe una elevada circulación de carbono y presentan altos contenidos totales de materia orgánica (Ramírez et al., 2007). Sin

embargo, Hofstede y col. (1998) proponen que el proceso de descomposición de hojarasca en plantaciones forestales de Pinus spp. es lenta, debido a la pobre calidad

del material vegetal (altos contenidos de polifenoles), además estos suelos son considerados como propensos a sufrir desbalances nutricionales (Hackl et al., 2004)

debido al reemplazo de la cobertura vegetal (p.e. bosques naturales por plantaciones de coníferas de Pino patula), ya que pordía haber una limitación en la circulación

normal de los bioelementos del suelo y consecuentemente, se podrían ver afectadas las comunidades microbianas (Hofstede et al., 1998).

Figura 7. Número de aislamientos bacterianos diferentes de BDH en los usos de suelo estudiados, cuenca del río Otún.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bosques Monocultivos de cebolla Plantaciones de pino Guaduales N ú mero d e ais la mi e n to s b a cteri a n o s d ife ren te s

Usos del suelo

Junio Septiembre

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Al analizar cada uso del suelo en las dos épocas del año, no solamente se observan diferencias en cuanto al número de aislamientos diferentes, sino que se observan variaciones en los géneros. Así, en la cuenca del río La vieja, se observó que para bosques y pastizales la composición de géneros es completamente diferente entre Junio y Septiembre, aun cuando presentan la misma riqueza de aislamientos, mientras que para los cultivos de café se observó que algunos géneros son comunes entre Junio y Septiembre como es el caso de Burkholderia y Pseudomonas, y en

Septiembre aparecen otros géneros como Acinetobacter, Ralstonia y Streptomyces.

También se observó que en esta cuenca se encontraron géneros como Acinetobacter,

el cual aparece exclusivamente en Septiembre en los usos de suelo de bosque, pastizales y cultivos de café y Achromobacter, el cual solo aparece en Septiembre en

bosques y pastizales. Sin embargo, se encontraron otros géneros como Pseudomonas

y Stenotrophomonas, los cuales no muestran un patrón de aparición en alguna época

específica. Finalmente, se encontraron otros géneros los cuales se localizaron en un solo uso del suelo y en una de las épocas evaluadas, como es el caso de Pantoea Pedobacter, Ralstonia y Streptomyces (Tabla 10A). Esta información es relevante

ya que explica cómo las comunidades de bacterias cultivables varían dependiendo del uso del suelo o de la época climática y genera preguntas de investigación para futuros trabajos, en los cuales se estudie la relación de determinados géneros de bacterias con variables como el uso del suelo y la temporalidad.

En la cuenca del río Otún, no se observó un cambio en la composición de géneros bacterianos causado por el uso del suelo. Sin embargo, se observó que algunos géneros como Acinetobacter, Alcaligenes y Burkholderia aparecen solamente en una

época en algunos usos del suelo (Tabla 10B). Por otro lado, los géneros Pseudomonas

y Stenotrophomonas al igual que en la ventana del río La vieja no muestran un patrón

de aparición en alguna época específica y finalmente, se encontraron géneros únicos para un uso del suelo en una época específica como son Agrobacterium, Bacillus, BrevibacteriumDelftia, Lactobacillus, Ralstonia, Rhodococcus (Tabla 10B).

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Tabla 10. Presencia-ausencia de géneros en los diferentes usos del suelo en la cuenca del río La vieja (Junio y Septiembre 2006) (A) y en la cuenca del río Otún (Junio y Septiembre 2006) (B).

A)

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En términos generales, los cambios observados en cuanto a la composición de géneros bacterianos entre Junio y Septiembre y entre los usos del suelo evaluados, puede deberse a que los microorganismos edáficos presentan variaciones genéticas y fisiológicas (Smit et al., 2001), que determinan la respuesta de estos frente a las

variaciones ambientales temporales y a las prácticas de manejo a las cuales son sometidos. Este es el caso del género Agrobacterium, el cual ha sido encontrado

comúnmente en suelos con alta intervención antrópica como cultivos, ya que se desarrollan con mayor facilidad en suelos fertilizados (Matheus et al., 2006) o el caso

de Streptomyces, reconocido por degradar residuos de pesticidas en suelos cultivados

(Martin et al., 2006).

Burkholderia es un género que se encontró haciendo parte de diferentes usos del

suelo, desde bosques hasta suelos manejados como cultivos, pastizales y plantaciones de pino. Es un género reconocido por ser nutricionalmente versátil y de rápido crecimiento (Nüsslein y Tiedje, 1999), se encuentra bien representado en la rizósfera y son capaces de degradar varios contaminantes orgánicos (Martin et al., 2006).

Posiblemente, debido a que es un gran competidor por sus elevadas tasas de crecimiento y por su capacidad de utilizar diferentes compuestos orgánicos, la mayoría de los aislamientos encontrados en las plantaciones de pino en el mes de Junio corresponden a este género.

De manera general, se observó que para los usos del suelo estudiados en las dos cuencas, el número de aislamientos bacterianos diferentes aumentó para el segundo evento de muestreo (Septiembre) (Figura 6 y 7). Las diferencias encontradas entre las dos épocas evaluadas, pueden ser explicadas por el efecto que ejerce la temporalidad y los cambios climáticos asociados, en especial las precipitaciones, sobre la composición de las comunidades de bacterias edáficas. De acuerdo a datos sobre precipitaciones en las dos cuencas, se observa que hay diferencias entre las épocas evaluadas, se observa que en el mes de Septiembre las precipitaciones aumentan en

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comparación con el mes de Junio, además las lluvias en el mes de Septiembre corresponden a las primeras precipitaciones después de la época seca, la cual corresponde a los meses de Julio y Agosto (Figura 8). Estos cambios temporales pueden conducir a un aumento en la disponibilidad de nutrientes, debido a que estos se liberan de los agregados del suelo (Austin y Vitousek, 1998; Steenwerth et al.,

2005) mediante procesos como disrupción de agregados y redistribución de la materia orgánica (Rong et al., 2008), las plantas producen mayor cantidad de exudados ricos

en nutrientes (Diedhiou, 2007) y por último, aquellas precipitaciones que ocurren seguido de la época seca, generan procesos de descomposición de la hojarasca que se ha acumulado en el suelo durante la época seca, haciendo disponibles aquellos nutrientes contenidos en la biomasa vegetal (Cornejo et al., 1994),.

Consecuentemente, se podría favorecer el crecimiento de las poblaciones microbianas y el aumento del número de aislamientos bacterianos diferentes de las comunidades por la presencia y disponibilidad de gran variabilidad de compuestos orgánicos para su metabolismo.

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Figura 8. Comportamiento anual de la precipitación media mensual para las áreas de muestreo, series históricas de las estaciones meteorológicas Sorrento (Paraíso) (Montenegro, Quindío) (A) y la estación meteorológica Los naranjos (Santuario, Risaralda) (B), de la red de estaciones climatológicas de CENICAFÉ. En el eje de abscisas, la precipitación en mm y en el eje de ordenadas el tiempo en meses. (CENICAFÉ, 2008).

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En estudios anteriores realizados por Vela (2007) y Gómez (2008), se reportó que no hubo diferencias signficativas entre los usos de suelo evaluados para las siguientes propiedades físico-químicas: pH, % de humedad, temperatura del suelo y concentración de nitratos. Debido a esto, los datos no fueron incluidos en el presente estudio ni se realizó algún tipo de análisis con relación al número de aislamientos diferentes obtenidos en este estudio.