Composición y diversidad microbiana del suelo en tres coberturas vegetales del Parque Nacional Isla del Coco, Costa Rica

Abstract

El Parque Nacional Isla del Coco (PNIC), ubicado en el Pacífico Este Tropical a 500 km de la tierra continental de Costa Rica, es reconocido por su basta diversidad y esfuerzos de conservación. Los procesos ecológicos del ecosistema terrestre de la Isla del Coco se mantienen, en gran medida, desconocidos. Entre ellos, escasamente investigada, se encuentra la composición microbiana, responsable de los procesos bioquímicos del suelo. Este estudio permitió analizar la composición de bacterias y hongos del suelo y la influencia que tienen la temperatura media anual, elevación y variables fisicoquímicas del suelo sobre su diversidad en tres coberturas vegetales: cobertura arbustiva, bosque pluvial premontano y bosque nuboso. Se registró la temperatura de los sitios en un periodo de cuatros años utilizando sensores. Además, se recolectaron muestras de suelo del horizonte A para el análisis de la composición fisicoquímica y microbiana; además, se recolectaron muestras del horizonte O del bosque nuboso para comparar el microbioma, al ser la única cobertura con este horizonte desarrollado. Posteriormente, se extrajo el ADN de las muestras de suelo y se secuenció parcialmente la región V4 del gen que codifica para el ARNr 16S en el caso de bacterias y el Espaciador Transcrito Interno 2 (ITS-2) para hongos. Los análisis permitieron determinar diferencias entre la diversidad microbiana de los sitios, los organismos responsables de estas variaciones se distribuyeron en los filotipos bacterianos Acidobacteria, Proteobacteria y Planctomycetes mientras que para hongos los principales filotipos se ubicaron principalmente en Ascomycota y Basidiomycota. La comunidad fúngica en el bosque nuboso no presentó diferencias en la composición entre el horizonte A y horizonte O del suelo. Las variables ambientales altitud, temperatura media anual y manganeso lograron explicar en un 59% las variaciones de la composición de bacterias entre los sitios. Finalmente, la ecología y abundancia de algunos filotipos como Sinobacteraceae, Syntrophobacteracea, Chaetomiaceae y Trichosporon tienen potencial de ser indicadores de la degradación de los bosques de Isla del Coco, por alteración de la fauna introducida.

The Isla del Coco National Park (PNIC), located in the Eastern Tropical Pacific at 500 km from Costa Rican continental territory, is recognized by its outstanding diversity and conservation efforts. The ecological processes of Isla del Coco’s terrestrial ecosystem are poorly understood. One of them, soil microbial composition, responsible for soil biochemical processes, has not been documented yet. This study analyzes the composition of soil bacterial and fungal communities and the influence of mean annual temperature, elevation and physicochemical soil variables on such diversity in three sites with different tree coverage: shrubs, premontane rain forest and cloud forest. The temperature of the sites was registered in a period of four years using sensors. Soil samples were collected from soil horizon A for physicochemical properties and microbial analyses; likewise, samples were collected from the O horizon of the cloud forest to compare the microbiome, as it was the only coverage with this developed horizon. Subsequently, the DNA was extracted from the soil samples and the V4 region of the gene that codes for 16S rRNA for bacterial and the Internal Transcribed Spacer 2 (ITS-2) for fungi were partially sequenced. Analysis allowed to determine differences between the microbial diversity of the sites, the microorganisms responsible of these variations are phylotypes within Acidobacteria, Proteobacteria and Planctomycetes for bacterial; while for fungi, the phylotypes are primarily within Ascomycota and Basidiomycota. The soil fungal community in the cloud forest did not present differences of the composition between A horizon and O horizon. The altitude, mean annual temperature and manganese availability explained 59% of the variations in bacterial composition between sites. Finally, the ecology and abundance of the phylotypes Sinobacteraceae, Syntrophobacteraceae, Chaetomiaceae and Trichosporon have the potential to be indicators of the degradation of the forests of Isla del Coco, due to the alteration of the introduced fauna.