Published May 5, 2023
| Version v1
Publication
Open
The microbiome of the ice-capped Cayambe Volcanic Complex in Ecuador
Creators
- 1. Central University of Ecuador
- 2. Universidad de Cantabria
- 3. Institute for Integrative Systems Biology
- 4. Consejo Superior de Investigaciones Científicas
- 5. Universitat de València
- 6. The Ohio State University
- 7. Universidad de Las Américas
- 8. Universidad Internacional SEK
- 9. UCLouvain
- 10. Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria
- 11. Instituto Nacional de Biodiversidad
Description
A major challenge in microbial ecology is to understand the principles and processes by which microbes associate and interact in community assemblages. Microbial communities in mountain glaciers are unique as first colonizers and nutrient enrichment drivers for downstream ecosystems. However, mountain glaciers have been distinctively sensitive to climate perturbations and have suffered a severe retreat over the past 40 years, compelling us to understand glacier ecosystems before their disappearance. This is the first study in an Andean glacier in Ecuador offering insights into the relationship of physicochemical variables and altitude on the diversity and structure of bacterial communities. Our study covered extreme Andean altitudes at the Cayambe Volcanic Complex, from 4,783 to 5,583 masl. Glacier soil and ice samples were used as the source for 16S rRNA gene amplicon libraries. We found (1) effects of altitude on diversity and community structure, (2) the presence of few significantly correlated nutrients to community structure, (3) sharp differences between glacier soil and glacier ice in diversity and community structure, where, as quantified by the Shannon γ-diversity distribution, the meta-community in glacier soil showed more diversity than in glacier ice; this pattern was related to the higher variability of the physicochemical distribution of variables in the former substrate, and (4) significantly abundant genera associated with either high or low altitudes that could serve as biomarkers for studies on climate change. Our results provide the first assessment of these unexplored communities, before their potential disappearance due to glacier retreat and climate change.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتمثل التحدي الرئيسي في البيئة الميكروبية في فهم المبادئ والعمليات التي ترتبط بها الميكروبات وتتفاعل في التجمعات المجتمعية. تعد المجتمعات الميكروبية في الأنهار الجليدية الجبلية فريدة من نوعها كأول مستعمرين ومحركات لإثراء المغذيات للنظم الإيكولوجية في المصب. ومع ذلك، كانت الأنهار الجليدية الجبلية حساسة بشكل مميز للاضطرابات المناخية وعانت من تراجع شديد على مدى السنوات الأربعين الماضية، مما أجبرنا على فهم النظم الإيكولوجية للأنهار الجليدية قبل اختفائها. هذه هي الدراسة الأولى في الأنهار الجليدية في الأنديز في الإكوادور التي تقدم رؤى حول العلاقة بين المتغيرات الفيزيائية والكيميائية والارتفاع على تنوع وبنية المجتمعات البكتيرية. غطت دراستنا ارتفاعات الأنديز القصوى في مجمع كايامبي البركاني، من 4783 إلى 5583 مل. تم استخدام عينات التربة والجليد الجليدية كمصدر لمكتبات الجينات 16S rRNA amplicon. وجدنا (1) آثار الارتفاع على التنوع والبنية المجتمعية، (2) وجود عدد قليل من العناصر الغذائية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالبنية المجتمعية، (3) الاختلافات الحادة بين التربة الجليدية والجليد الجليدي في التنوع والبنية المجتمعية، حيث أظهر المجتمع الفوقي في التربة الجليدية، كما تم تحديده من خلال توزيع شانون غاما، تنوعًا أكبر منه في الجليد الجليدي ؛ كان هذا النمط مرتبطًا بالتباين الأعلى للتوزيع الفيزيائي الكيميائي للمتغيرات في الركيزة السابقة، و (4) الأجناس الوفيرة بشكل كبير المرتبطة إما بالارتفاعات العالية أو المنخفضة التي يمكن أن تكون بمثابة مؤشرات حيوية للدراسات المتعلقة بتغير المناخ. تقدم نتائجنا أول تقييم لهذه المجتمعات غير المستكشفة، قبل اختفائها المحتمل بسبب تراجع الأنهار الجليدية وتغير المناخ.Translated Description (French)
Un défi majeur en écologie microbienne est de comprendre les principes et les processus par lesquels les microbes s'associent et interagissent dans les assemblages communautaires. Les communautés microbiennes dans les glaciers de montagne sont uniques en tant que premiers colonisateurs et facteurs d'enrichissement des nutriments pour les écosystèmes en aval. Cependant, les glaciers de montagne ont été particulièrement sensibles aux perturbations climatiques et ont subi un grave recul au cours des 40 dernières années, ce qui nous oblige à comprendre les écosystèmes glaciaires avant leur disparition. Il s'agit de la première étude sur un glacier andin en Équateur offrant un aperçu de la relation entre les variables physico-chimiques et l'altitude sur la diversité et la structure des communautés bactériennes. Notre étude a porté sur les altitudes andines extrêmes du complexe volcanique de Cayambe, de 4 783 à 5 583 m d'altitude. Des échantillons de sol glaciaire et de glace ont été utilisés comme source pour les bibliothèques d'amplicon du gène de l'ARNr 16S. Nous avons trouvé (1) des effets de l'altitude sur la diversité et la structure de la communauté, (2) la présence de quelques nutriments significativement corrélés à la structure de la communauté, (3) de fortes différences entre le sol des glaciers et la glace des glaciers dans la diversité et la structure de la communauté, où, quantifiées par la distribution de la diversité γ de Shannon, la métacommunauté dans le sol des glaciers a montré plus de diversité que dans la glace des glaciers ; ce modèle était lié à la plus grande variabilité de la distribution physico-chimique des variables dans l'ancien substrat, et (4) des genres significativement abondants associés à des altitudes élevées ou basses qui pourraient servir de biomarqueurs pour les études sur le changement climatique. Nos résultats fournissent la première évaluation de ces communautés inexplorées, avant leur disparition potentielle en raison du recul des glaciers et du changement climatique.Translated Description (Spanish)
Un desafío importante en la ecología microbiana es comprender los principios y procesos por los cuales los microbios se asocian e interactúan en los conjuntos comunitarios. Las comunidades microbianas en los glaciares de montaña son únicas como primeros colonizadores y generadores de enriquecimiento de nutrientes para los ecosistemas aguas abajo. Sin embargo, los glaciares de montaña han sido especialmente sensibles a las perturbaciones climáticas y han sufrido un severo retroceso en los últimos 40 años, lo que nos obliga a comprender los ecosistemas glaciares antes de su desaparición. Este es el primer estudio en un glaciar andino en Ecuador que ofrece información sobre la relación de las variables fisicoquímicas y la altitud en la diversidad y estructura de las comunidades bacterianas. Nuestro estudio cubrió altitudes andinas extremas en el Complejo Volcánico Cayambe, de 4,783 a 5,583 msnm. Se utilizaron muestras de suelo y hielo de glaciares como fuente de bibliotecas de amplicones de genes de ARNr 16S. Encontramos (1) efectos de la altitud en la diversidad y la estructura de la comunidad, (2) la presencia de pocos nutrientes significativamente correlacionados con la estructura de la comunidad, (3) marcadas diferencias entre el suelo glaciar y el hielo glaciar en la diversidad y la estructura de la comunidad, donde, según lo cuantificado por la distribución de la diversidad γ de Shannon, la meta-comunidad en el suelo glaciar mostró más diversidad que en el hielo glaciar; este patrón se relacionó con la mayor variabilidad de la distribución fisicoquímica de variables en el sustrato anterior, y (4) géneros significativamente abundantes asociados con altitudes altas o bajas que podrían servir como biomarcadores para estudios sobre el cambio climático. Nuestros resultados proporcionan la primera evaluación de estas comunidades inexploradas, antes de su posible desaparición debido al retroceso de los glaciares y el cambio climático.Files
pdf.pdf
Files
(9.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:acb05e03e4de2b5c45f89f8b7be08c2f
|
9.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الميكروبيوم في مجمع كايامبي البركاني المغطى بالجليد في الإكوادور
- Translated title (French)
- Le microbiome du complexe volcanique de Cayambe, recouvert de glace, en Équateur
- Translated title (Spanish)
- El microbioma del complejo volcánico helado de Cayambe en Ecuador
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4377220879
- DOI
- 10.3389/fmicb.2023.1154815
References
- https://openalex.org/W1513618424
- https://openalex.org/W1541671576
- https://openalex.org/W1628986631
- https://openalex.org/W1786727457
- https://openalex.org/W1799264173
- https://openalex.org/W1951683428
- https://openalex.org/W1970796735
- https://openalex.org/W1976982219
- https://openalex.org/W1978741505
- https://openalex.org/W1986825761
- https://openalex.org/W1988903095
- https://openalex.org/W2002512381
- https://openalex.org/W2003348797
- https://openalex.org/W2013192385
- https://openalex.org/W2016385695
- https://openalex.org/W2025441790
- https://openalex.org/W2034764513
- https://openalex.org/W2035438259
- https://openalex.org/W2037323340
- https://openalex.org/W2039406862
- https://openalex.org/W2043274087
- https://openalex.org/W2044352177
- https://openalex.org/W2056279562
- https://openalex.org/W2057516714
- https://openalex.org/W2059873964
- https://openalex.org/W2064003442
- https://openalex.org/W2064606080
- https://openalex.org/W2067349434
- https://openalex.org/W2070773851
- https://openalex.org/W2085926377
- https://openalex.org/W2097550077
- https://openalex.org/W2107597310
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2113912389
- https://openalex.org/W2114376852
- https://openalex.org/W2115701239
- https://openalex.org/W2117457769
- https://openalex.org/W2118849770
- https://openalex.org/W2120474334
- https://openalex.org/W2125164942
- https://openalex.org/W2127521234
- https://openalex.org/W2129163149
- https://openalex.org/W2132306062
- https://openalex.org/W2136051940
- https://openalex.org/W2141330792
- https://openalex.org/W2151496589
- https://openalex.org/W2152239989
- https://openalex.org/W2152885278
- https://openalex.org/W2156471237
- https://openalex.org/W2159621588
- https://openalex.org/W2160762717
- https://openalex.org/W2161030588
- https://openalex.org/W2172227581
- https://openalex.org/W2179438025
- https://openalex.org/W2190173930
- https://openalex.org/W2218991874
- https://openalex.org/W2235918125
- https://openalex.org/W2291505329
- https://openalex.org/W2347168340
- https://openalex.org/W2406250479
- https://openalex.org/W2461120254
- https://openalex.org/W2470480621
- https://openalex.org/W2472270969
- https://openalex.org/W2511510210
- https://openalex.org/W2513506562
- https://openalex.org/W2551094237
- https://openalex.org/W2560487516
- https://openalex.org/W2595611307
- https://openalex.org/W2605936973
- https://openalex.org/W2606490516
- https://openalex.org/W2607086757
- https://openalex.org/W2611957242
- https://openalex.org/W2615491463
- https://openalex.org/W2625369957
- https://openalex.org/W2767522328
- https://openalex.org/W2793316309
- https://openalex.org/W2803016503
- https://openalex.org/W2804414297
- https://openalex.org/W2810507496
- https://openalex.org/W2886585565
- https://openalex.org/W2894360910
- https://openalex.org/W2898876344
- https://openalex.org/W2902809595
- https://openalex.org/W2903174799
- https://openalex.org/W2912841311
- https://openalex.org/W2915060799
- https://openalex.org/W2951971263
- https://openalex.org/W2980989417
- https://openalex.org/W2985109597
- https://openalex.org/W2986975978
- https://openalex.org/W2987511615
- https://openalex.org/W2995693004
- https://openalex.org/W2996182394
- https://openalex.org/W3004754306
- https://openalex.org/W3013421429
- https://openalex.org/W3028085986
- https://openalex.org/W3035353710
- https://openalex.org/W3104596207
- https://openalex.org/W3131214432
- https://openalex.org/W3138380018
- https://openalex.org/W4207055231
- https://openalex.org/W4221130633
- https://openalex.org/W4230573936
- https://openalex.org/W593873444
- https://openalex.org/W935664325