Microbial activity and biodiversity and its role in the cycle of dissolved organic matter in the Iberian upwelling ecosystem

Abstract

[Resumo] Este estudo ofrece novos avances na comprensión das dinámicas das comunidades procariotas mariñas e da súa relación coa materia orgánica disolta (DOM) no océano Atlántico norte. Nos sistemas altamente produtivos, a variabilidade hidrográfica provoca fortes cambios na abundancia e diversidade microbiana, permitindo identificar ecotipos dentro dos grupos bacterianos dominantes. Estes ecotipos, adaptados a distintos nichos ecolóxicos, responden de maneira diferenciada ás variacións da hidroloxía e da composición da DOM, revelando unha importante intravariabilidade. Ademais, as análises de alta resolución amosaron unha partición temporal de nichos a pequena escala durante os distintos eventos de afloramento. A escalas maiores en canto a espazo e profundidade, a quimio-diversidade da DOM constituíu un factor clave na estruturación das comunidades microbianas, amosando patróns opostos na riqueza de bacterias e arqueas. Estas diferenzas relacionáronse co envellecemento das masas de auga unido a especificidade de xenes funcionais, no océano Atlántico Norte. Por outro lado, os factores empíricos da conversión leucina-carbono revelaron unha estratificación sistemática vinculada á calidade da DOM e grupos procariotas. En conxunto, estes achados sinalan a estreita interdependencia entre a DOM e os procariotas, así como a súa relevancia para avaliar o funcionamento dos ecosistemas mariños e o seu papel nos ciclos bioxeoquímicos globais.[Resumen] Este estudio ofrece nuevos avances en la comprensión de la dinámica de las comunidades procariotas marinas y su relación con la materia orgánica disuelta (DOM) en el Atlántico norte. En sistemas altamente productivos, la variabilidad hidrográfica provoca cambios marcados en la abundancia y diversidad microbiana, lo que permite identificar ecotipos dentro de los grupos bacterianos dominantes. Estos ecotipos, adaptados a distintos nichos ecológicos, responden de manera diferenciada a las variaciones en la hidrografía y la composición de la DOM, desvelando una importante intravariabilidad. Los análisis de alta resolución revelaron una partición temporal de nichos a pequeña escala durante períodos contrastantes de afloramiento. A escalas mayores de espacio y profundidad, la quimio-diversidad de la DOM fue un factor clave en la estructuración de las comunidades microbianas, mostrando patrones opuestos en la riqueza de bacterias y arqueas. Estas diferencias se relacionaron con el envejecimiento de las masas de agua. Además, los factores de conversión leucina-carbono empíricos revelaron una estratificación sistemática vinculada a la calidad de la DOM y grupos procariotas. Estos hallazgos resaltan la estrecha interdependencia de la DOM y los procariotas, y su importancia en la evaluación del funcionamiento de los ecosistemas marinos y su rol en los ciclos biogeoquímicos globales. [Abstract] This study highlights emerging insights into the dynamics of marine prokaryotic communities and dissolved organic matter (DOM) in the North Atlantic ocean. In highly productive systems, hydrographic variability drives pronounced shifts in microbial abundance and diversity, revealing ecotypes within dominant bacterial taxa. These ecotypes, closely related strains with distinct ecological niches, respond differentially to changes in hydrography and DOM composition, exhibiting hidden intravariability critical for understanding microbial communities’ functioning. High-resolution analyses uncovered fine-scale temporal niche partitioning in contrasting upwelling periods. At broader spatial and depth gradients, DOM chemodiversity emerged as a key factor structuring microbial communities, where bacterial and archaeal richness displayed inverse patterns. These trends in microbial community structure co-varied with water mass aging together with functional genes specificity. Additionally, vertical patterns were explored through depth-resolved leucine-to-carbon empirical conversion factors (CFs), which revealed systematic stratification and links to both DOM quality and prokaryotic groups. Overall, these findings show that the relationship between prokaryotes and DOM is indivisible, with DOM acting not only as a substrate but also as a fundamental driver of microbial community structure, ecotype differentiation, and functional capabilities. Understanding this tight connection is essential for accurately assessing marine ecosystem functioning and its role in global biogeochemical cycles.