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Abstract

Devils Hole, a unique ecosystem in the Mojave Desert, is home to a few dominant species of algae and invertebrates as well as the endangered Devils Hole pupfish,Cyprinodon diabolis. With consistently high water temperature (33.5 °C/93 °F) and low dissolved oxygen (O2) concentration (about 2.5 mg O2 ⋅ L–1), organisms are at the extremes of their physiological limits, and production of O2 by microbial biofilms is essential to ecosystem stability. Water column O2 concentrations were measured from July 2008 to March 2010 in the deep pool and shallow shelf habitats of Devils Hole to quantify variability in O2 concentrations and ecosystem metabolism rates. Benthic O2dynamics were also measured in microbial biofilms using microelectrode surveys. Water column O2 ranged from 2 to 6 mg O2 · L–1 in summers and from 1.5 to 2.2 mg O2 · L–1in winter across the deep pool and shallow shelf habitats. Primary production ranged from 4 to 21 mg O2 · L–1d–1, with a significant decline over the study period, potentially due to a change in the microbial biofilm community. Respiration ranged from 1.5 to 9.7 mg O2 · L–1d–1 and showed a significant increase over time. Within microbial biofilms, O2 ranged from 0 to 76 mg O2 · L–1. Higher concentrations of O2 produced by these microbial biofilms may be due to improved photosynthetic efficiency under limited sunlight exposure. Autotrophic biofilms had higher O2 concentrations during direct light exposure than during indirect light exposure. In contrast, heterotrophic biofilms had similar O2 concentrations regardless of light exposure. Because microbial biofilms are important components of this unique ecosystem, shifts in their composition or activity may threaten ecosystem stability by reducing background O2 concentrations below the physiological limits of the endangered Devils Hole pupfish and the entire biotic community.


La Garganta del Diablo (Devils Hole), un ecosistema único en el Desierto de Mojave, es el hogar de algunas especies dominantes de algas e invertebrados, así como también del pez Cyprinodon diabolis, que se encuentra en peligro de extinción. Con temperaturas elevadas constantes del agua (33.5 °C/ 93 °F) y bajas concentraciones de oxígeno disuelto (O2) (~2.5 mg O2 · L–1), los organismos se encuentran en sus límites fisiológicos superiores y la producción de O2 por parte de las biopelículas microbianas es fundamental para la estabilidad del ecosistema. Desde julio de 2008 a marzo de 2010 se midieron las concentraciones de O2 en la columna de agua, en las pozas profundas y en hábitats superficiales de la Garganta del Diablo, para determinar la variabilidad en las concentraciones de O2 y las tasas metabólicas del ecosistema. También se midió la dinámica bentónica del O2 en las biopelículas microbianas mediante el uso de microelectrodos. El O2 de la columna de agua varió de 2 a 6 mg O2 · L–1 en verano y de 1.5 a 2.2 mg O2 · L–1 en invierno en pozas profundas y en los hábitats superficiales. La productividad primaria varió de 4 a 21 mg O2 · L–1d–1 con una disminución significativa durante el período de estudio, posiblemente debido al cambio en la comunidad de biopelículas microbianas. La respiración varió de 1.5 a 9.7 mg O2 · L–1d–1 y aumentó significativamente con el tiempo. En las biopelículas microbianas, el O2 varió de 0 a 76 mg O2 · L–1. Las concentraciones más elevadas de O2 que estas biopelículas microbianas produjeron podría deberse a una mejora en la eficiencia fotosintética bajo una limitada exposición a la luz del sol. Las biopelículas autótrofas tuvieron concentraciones más elevadas de O2 durante la exposición directa a la luz en comparación con la exposición indirecta, a diferencia de las biopelículas heterótrofas que tuvieron concentraciones de O2 similares, sin importar la exposición a la luz. Debido a que las biopelículas microbianas son componentes importantes de este ecosistema único, los cambios en su composición o actividad pueden amenazar la estabilidad del ecosistema al reducir las concentraciones subyacentes de O2 por debajo de los límites fisiológicos del pez de la Garganta del Diablo que se encuentra en peligro de extinción, y de toda la comunidad biótica.

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