Are natural microcosms composed of community alternative stable states? Insights from a simple community of ciliates and testate amoebae within the phytotelma of Tillandsia utriculata L. (Bromeliaceae) in Guánica State Forest, Puerto Rico

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Santiago-Vera, Josué D.
Embargoed Until
Acosta-Mercado, Dimaris
College of Arts and Sciences - Sciences
Department of Biology
Degree Level
Changes in environmental parameters such as abiotic factors, trophic dynamics, and nutrient availability have been suggested as the primary drivers of stable alternate community shifts. Abiotic environmental thresholds, such as conductivity and nutrients can be important factors driving these shifts in bromeliad microcosms. Although primarily described for macrobiota, predation could also be an important factor, driving stable alternate microbial communities through density-mediated indirect interactions and direct predation effects. Furthermore, nutrient availability is also known to generate shifts in the community through bottom-up effects. Both a longitudinal study and a manipulation experiment were performed to determine whether conductivity, pH, nutrient availability, and the presence of a generalist predator were significant factors explaining community shifts of testate amoebae and ciliates in the phytotelma of Tillandsia utriculata. If abiotic parameters are the drivers of testate amoebae and ciliate alternate stable communities, then changes in such parameters should be concomitant with shifts in testate amoebae and ciliate species diversity and composition. If predation and nutrient availability are significant factors explaining the alternation of testate amoebae and ciliate communities, then testate amoebae and ciliate communities in the predator and nutrient inputs treatments should be significantly different in comparison with their repective controls. Microcosm experiments were conducted in a controlled environment; one experiment with Macrostomum tuba as the generalist predator and the other experiment with manipulation of NO3- and PO4-3. The testate amoebae community had low abundances and species richness, thus making their community analyses impossible. For the longitudinal study, a multivariate analysis showed a ciliate community shift between wet and dry seasons and a Repeated Measure ANOVA showed significant differences across time for conductivity and phosphate, moreover a PCA revealed that conductivity explains 96% of the ciliate abundance variation. For the predation experiment, an ANOSIM test revealed two different ciliate communities between treatments. Nutrient availability had no effect on the ciliate community as revealed by an ANOVA. In conclusion, I suggest that conductivity, phosphate, and predation could be important factors causing alternate stable-state ciliates communities of T. utriculata in the Guánica Dry Forest.

Cambios en parámetros ambientales, tales como factores abióticos, dinámicas tróficas y disponibilidad de nutrimentos, han sido sugeridos como promovedores principales de cambios en comunidades alternas estables. Umbrales ambientales abióticos, tales como la conductividad y los nutrimentos pueden ser factores importantes promoviendo estos cambios en microcosmos bromelícolas. A pesar de ser descrita principalmente para la macrobiota, la depredación puede también ser un factor importante promoviendo comunidades alternas estables microbianas a través de interacciones indirectas mediadas por la densidad y por efectos directos de la depredación. Por otra parte, es también conocido que la disponibilidad de nutrimentos genera cambios en la comunidad a través de efectos ascendentes. Ambos, un estudio longitudinal y un experimento de manipulación fueron realizados para determinar si la conductividad, el pH, la disponibilidad de nutrimentos y la presencia de un depredador generalista son factores significativos explicando cambios comunitarios de amebas testadas y ciliados en el fitotelma de Tillandsia utriculata. Si los factores abióticos son los impulsores de comunidades alternas estables de amebas testadas y ciliados, entonces cambios en dichos parámetros deben ser concomitantes con cambios en la riqueza y composición de especie. Además si ambos, la depredación y la disponibilidad de nutrimentos son factores significativos, explican la alternancia en comunidades de amebas testadas y ciliados, entonces la comunidad de amebas testadas y ciliados en los tratamientos con el depredador y con entrada de nutrimentos deberá ser diferente en comparación con sus controles respectivamente. Experimentos en microcosmos fueron conducidos en un ambiente controlado; uno de los experimentos contenía Macrostomum tuba como el depredador generalista y en el otro experimento con manipulación de las concentraciones de NO3- y PO4-3. La comunidad de amebas testadas tenía bajas abundancias y riqueza de especies por lo que un análisis comunitario fue imposible. Para el estudio longitudinal un análisis multivariado demostró cambios en la comunidad de ciliados entre la temporada seca y lluviosa y un Análisis de Varianza de Medidas Repetidas demostró diferencias significativas a través del tiempo para la conductividad y el fosfato, además un Análisis de Componentes Principales reveló que la conductividad explica el 96% de la variación en al abundancia de ciliados. Para el estudio de depredación, un Análisis de Similitud reveló dos comunidades diferentes de ciliados entre los tratamientos. La disponibilidad de nutrimentos no tiene un efecto en la comunidad de ciliados como lo reveló un análisis de varianza. En conclusión, se sugiere que la conductividad, el fosfato y la depredación pueden ser factores importantes generando estados alternos estables en las comunidades de ciliados de T. utriculata en el Bosque Seco de Guánica.
Microcosm experiments,
Ciliate communities,
T. utriculata
Santiago-Vera, J. D. (2013). Are natural microcosms composed of community alternative stable states? Insights from a simple community of ciliates and testate amoebae within the phytotelma of Tillandsia utriculata L. (Bromeliaceae) in Guánica State Forest, Puerto Rico [Thesis]. Retrieved from