Oligotrofe organismen leven in omgevingen waar de beschikbare voedingsstoffen weinig mogelijkheden bieden om het leven in stand te houden. De term “oligotroof” wordt algemeen gebruikt voor terrestrische en aquatische milieus met zeer lage concentraties nitraten, ijzer, fosfaten en koolstofbronnen.
Oligotrofen hebben overlevingsmechanismen ontwikkeld waarbij genen tot expressie komen in perioden met weinig voedingsstoffen, waardoor zij in verschillende omgevingen succesvol kunnen zijn. Ondanks het vermogen om in lage voedingsstofconcentraties te leven, kunnen oligotrofen moeite hebben om in voedingsstofrijke omgevingen te overleven.
AntarcticaEdit
Antarctische milieus bieden zeer weinig om leven in stand te houden, aangezien de meeste organismen niet goed zijn aangepast aan leven onder voedingsstofbeperkende omstandigheden en koude temperaturen (lager dan 5 °C). Daarom is er in deze milieus een grote overvloed aan psychrofielen die goed aangepast zijn aan het leven in een Antarctisch biome. De meeste oligotrofen leven in meren waar het water de biochemische processen voor groei en overleving ondersteunt. Hieronder volgen enkele gedocumenteerde voorbeelden van oligotrofe milieus op Antarctica:
Het Vostokmeer, een zoetwatermeer dat van de wereld geïsoleerd is onder 4 km Antarctisch ijs, wordt vaak beschouwd als een primair voorbeeld van een oligotrofe omgeving. Analyse van ijsmonsters toonde ecologisch gescheiden micromilieus aan. Isolatie van micro-organismen uit elk micromilieu leidde tot de ontdekking van een groot aantal verschillende micro-organismen die in de ijskap aanwezig zijn. Er zijn ook sporen van schimmels waargenomen, wat wijst op de mogelijkheid van unieke symbiotische interacties. De uitgebreide oligotrofie van het meer heeft sommigen doen geloven dat delen van het meer volledig steriel zijn. Dit meer is een nuttig instrument voor het simuleren van studies naar buitenaards leven op bevroren planeten en andere hemellichamen.
Crooked Lake is een ultra-oligotroof gletsjermeer met een dunne verdeling van heterotrofe en autotrofe micro-organismen. De microbiële kringloop speelt een grote rol in de kringloop van voedingsstoffen en energie in dit meer, ondanks de bijzonder lage bacteriële abundantie en productiviteit in deze omgeving. De geringe ecologische diversiteit kan worden toegeschreven aan de lage jaarlijkse temperaturen in het meer. In dit meer zijn soorten ontdekt als Ochromonas, Chlamydomonas, Scourfeldia, Cryptomonas, Akistrodesmus falcatus, en Daphniopsis studeri (een microcrustaceaan). Voorgesteld wordt dat lage concurrentieselectie tegen Daphniopsis studeri de soort in staat heeft gesteld lang genoeg te overleven om zich in voedselarme milieus voort te planten.
AustraliëEdit
De zandvlakten en lateritische bodems van zuidelijk West-Australië, waar een extreem dik kraton elke geologische activiteit sinds het Cambrium heeft uitgesloten en er sinds het Carboon geen ijstijd is geweest om de bodems te vernieuwen. De bodem is dus uiterst voedselarm en de meeste vegetatie moet gebruik maken van strategieën zoals wortelclusters om zelfs de kleinste hoeveelheden voedingsstoffen als fosfor en zwavel binnen te krijgen.
De vegetatie in deze streken is echter opmerkelijk door haar biodiversiteit, die op sommige plaatsen even groot is als die van een tropisch regenwoud en enkele van de spectaculairste wilde bloemen ter wereld voortbrengt. Zij wordt echter ernstig bedreigd door de klimaatverandering, die de winterregengordel naar het zuiden heeft verplaatst, en ook door de ontginning voor de landbouw en door het gebruik van kunstmest, wat in de eerste plaats wordt ingegeven door de lage kosten van de grond, die de landbouw economisch rendabel maken, zelfs met opbrengsten die slechts een fractie bedragen van die in Europa of Noord-Amerika.
Zuid-AmerikaEdit
Een voorbeeld van oligotrofe bodems zijn die op wit zand, met een pH-waarde van de bodem lager dan 5,0, in het Rio Negro-bekken in het noordelijk Amazonegebied, waar zeer weinig gediversifieerde, uiterst fragiele bossen en savannen voorkomen die worden afgevoerd door zwartwaterrivieren; de donkere kleur van het water is te danken aan de hoge concentratie looistoffen, humuszuren en andere organische verbindingen die afkomstig zijn van de zeer langzame afbraak van plantaardig materiaal. Vergelijkbare bossen worden aangetroffen in de oligotrofe wateren van de delta van de Patía-rivier aan de Pacifische kant van de Andes.
OceanEdit
In de oceaan zijn de subtropische gyres ten noorden en ten zuiden van de evenaar gebieden waar de voedingsstoffen die nodig zijn voor de groei van fytoplankton (bijvoorbeeld nitraat, fosfaat en kiezelzuur) het hele jaar door sterk verarmd zijn. Deze gebieden worden omschreven als oligotroof en vertonen een laag chlorofylgehalte aan het oppervlak. Ze worden soms beschreven als “oceaanwoestijnen”.
Oligotrofe bodemmilieusEdit
De oligotrofe bodemmilieus omvatten landbouwgrond, bevroren grond, enzovoort. Verschillende factoren, zoals afbraak, bodemstructuur, bemesting en temperatuur, kunnen van invloed zijn op de beschikbaarheid van voedingsstoffen in het bodemmilieu.
In het algemeen worden voedingsstoffen minder beschikbaar naarmate het bodemmilieu dieper wordt, omdat aan de oppervlakte de organische verbindingen die worden afgebroken uit plantaardig en dierlijk afval snel door andere microben worden geconsumeerd, waardoor er in de diepere lagen van de bodem een tekort aan voedingsstoffen ontstaat. Bovendien veroorzaakt het metabolisch afval dat door de micro-organismen aan de oppervlakte wordt geproduceerd, ook de opeenhoping van toxische chemicaliën in het diepere gedeelte. Bovendien zijn zuurstof en water belangrijk voor sommige stofwisselingsprocessen, maar water en zuurstof kunnen moeilijk diffunderen naarmate de diepte toeneemt. Sommige factoren, zoals bodemaggregaten, poriën en extracellulaire enzymen, kunnen helpen bij de verspreiding van water, zuurstof en andere voedingsstoffen in de bodem. Bovendien biedt de aanwezigheid van mineralen onder de bodem alternatieve bronnen voor de soorten die in de oligotrofe bodem leven. Wat de landbouwgronden betreft, heeft de toepassing van kunstmest een gecompliceerde invloed op de koolstofbron, doordat de organische koolstof in de bodem toeneemt of afneemt.
Collimonas is een van de soorten die in staat zijn om in de oligotrofe bodem te leven. Een gemeenschappelijk kenmerk van de milieus waarin Collimonas leeft, is de aanwezigheid van schimmels, omdat Collimonas niet alleen in staat zijn de door schimmels geproduceerde chitine te hydrolyseren voor voedingsstoffen, maar ook stoffen produceren (b.v. P. fluorescens 2-79) om zich te beschermen tegen schimmelinfectie. Deze wederzijdse relatie is gebruikelijk in oligotrofe milieus. Bovendien kunnen Collimonas ook elektronenbronnen verkrijgen uit gesteenten en mineralen door verwering.
In termen van polaire gebieden, zoals Antarctica en Arctica, wordt het bodemmilieu als oligotroof beschouwd omdat de bodem bevroren is met lage biologische activiteiten. De meest voorkomende soorten in de bevroren bodem zijn Actinobacteria, Proteobacteria, Acidobacteria en Cyanobacteria, samen met een kleine hoeveelheid archaea en fungi. Actinobacteriën kunnen de activiteit van hun stofwisselingsenzymen handhaven en hun biochemische reacties voortzetten onder een breed scala van lage temperaturen. Bovendien beschermt de DNA-reparatiemachine in Actinobacteria hen tegen dodelijke DNA-mutatie bij lage temperatuur.