Post on 21-Jun-2015
LOS MICROORGANISMOS EN SUS AMBIENTES NATURALES
Las bacterias son ubicuitas:
- Su pequeño tamaño permite una fácil dispersión.
- Conversión de energía no restringida a ambientes
aerobios.
- Versatilidad metabólica extrema.
- Muchas bacterias pueden tolerar condiciones
ambientales desfavorables
EL AMBIENTE TERRESTRE: EL SUELO
TEMA XV
El SUELO es la capa externa, blanda, de la superficie terrestre que está totalmente diferenciada del lecho rocoso
Soporta el crecimiento de los vegetales.
Contiene multitud de sustancias orgánicas.
Contiene multitud de microorganismo que interaccionan de
forma muy dinámica.
Componentes principales: Materia mineral, agua, aire, materia orgánica, organismos.
COMUNIDADES MICROBIANAS DEL SUELO
Gran cantidad de microorganismos
(106-109 bacterias/gr)
La mayoría heterotróficos
Organismo AUTÓCTONO: Microorganismos capaces de utilizar compuestos húmicosrefractantes (bacilos G- , actinomicetos y algunos hongos ).
Organismos ZIMÓGENOS u OPORTUNISTAS: también son del suelo pero no utilizan compuestos húmicos sino sustratos fácilmente utilizables (Pseudomonas, Bacillus, Penicillium, Aspergillus, Mucor).
AGREGADO del suelo mostrando los microhábitat y la distribución de los microorganismos.
MO Actinomicetes
Bacterias
Hifas de hongos
Agua
Bacterias
Concentración de O2 entre los agregado del suelo:
LAS BACTERIAS
Son los organismos más numerosos del suelo (106-109 células/g suelo).
Principales responsables del reciclado y transformación de los ciclos edáficos del C, N, P, Fe y S.
Muy diversos taxonómicamente y fisiológicamente (aerobios obligados, microaerófilos, anaerobios, etc.).
Las características particulares de cada suelo determinan el tipo de microorganismos que viven allí.
Aunque dominan las bacterias G-, en relación a otros hábitat hay mayor proporción de G+. Los géneros más comunes incluyen:
Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Caulobacter, Cellulomonas, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Xanthomonas.
ACTINOMICETOS
Pueden ser un porcentaje muy alto de la población bacteriana (10-30%).
Los géneros más abundantes son: Streptomyces y Nocardia. Otros géneros como Micromonospora, Actinomyces, etc., se encuentran en mucha menor cantidad.
Resistentes a la desecación.
Crecen sobres suelos alcalinos o neutros
Importantes productores de antibióticos.
Streptomyces
Nocardia
Son muy abundantes en determinados suelos.
Activos descomponedores de residuos vegetales.
Los géneros más representativos son: Myxococcus, Cytophaga, Chrondococcus, Archangium y Polyamgium. Myxococcus
MIXOBACTERIAS
CIANOBACTERIAS
Contribuyen a la estabilización del suelo al formar costras en los suelos desnudos.
Principales géneros en el suelo: Anabaena, Calothirx, Chroococcus, Cylindrospermun, Lyngbya, Microcoleus, Nodularia, Nostoc, Oscillatoria, Phormidium, Plectonema, Schizothrix, Scytonema y Tolypothrix.
Microcoleus
OTRAS BACTERIAS FIJADORAS DE N2
Azotobacter, heterótrofo de vida libre.
Algunos Clostridium del suelo.
Rhizobium y Bradhyrhizobiumen los nódulos de las raíces.
Azotobacter
Calothrix
Nodularia
Scytonema
Tolypothrix
Plectonema
LOS HONGOS
Tan importantes en lo suelos como las bacterias, constituyen una altísima proporción de la biomasa edáfica.
Papel esencial en la descomposición de los residuos vegetales, especialmente de sustancias recalcitrantes y en la formación de compuestos húmicos.
Aparecen como organismos de vida libre o en asociación con raíces (micorrizas).
Principalmente en los 10 primeros cm del suelo, no llegan a más de 30 cm de profundidad. Prefieren suelos bien aireados.
Los géneros filamentosos más frecuentes son hongos Ascomicetos imperfectos: Aspergillus, Geotrichum, Penicillium, Trichoderma, Botrytis, pero también se encuentran numerosos basidiomicetos.
LAS LEVADURAS
Muy comunes también en el suelo
Géneros más frecuentes: la mayoría son también hongos imperfectos o Deuteromicetos tanto Ascomicetos: Candida, como basidiomicetos: Rhodotorulay Cryptococcus).
Algunas especies de los géneros Lipomyces, Schwanniomyces, Kluyveromyces, Schizoblastoporion, Hansenula, Candida y Cryptococcus han sido aisladas únicamente del suelo.
Candida
La mayoría de los hongos del suelo son oportunistas (zimógenos).
Muchos metabolizan carbohidrátos, pero son pocos los que degradan lignina.
El letargo es una condición muy común en los hongos. Forman estructuras especializadas: Esporangiosporas, conidios, oosporas, ascosporas, basidiosporas, clamidosporas y esclerocios.
En el suelo existe un efecto inhibidor de la germinación de las esporas fúngicas llamado FUNGISTASIS y que parece estar asociado a la actividad bacteriana.
LOS PROTOZOOS
LAS ALGAS
Se encuentran tanto en la superficie como en el interior del suelo pero sólo en los primeros milímetros es donde se pueden encontrar en gran cantidad.
Pueden ser clorofitas, rodofitas, euglenofitasy crisofitas.
Tamaño pequeño y diversidad baja en comparación con la de los ambientes acuáticos.
No demasiado abundantes (104-105 organismos/g).
En los primeros 10 cm del suelo.
Importantes depredadores de bacterias y algas del suelo, son predominantemente biflagelados.
Géneros más comunes: Heteromita, Oikomonas, Cercomonas (flagelados), Colpoda (ciliado), Acanthamoeba,Naegleria (amébas) etc.
FORMACIÓN DEL SUELO
Combinación de distintos procesos físicos, químicos y biológicos.
Los cinco factores principales que influyen en la formación y características del suelo son: la roca original, el clima, la topografía, la actividad biológica y el tiempo.
Participación de los organismos en la formación del Suelo
MO
Algas
Líquenes
Musgos
Bacterias heterotróficas
Hongos
RESPIRACIÓN
CO2H2CO3
Ác. orgánicos
Ac. cítricoAc. oxálico
diso
lución
MO
RIZOSFERA
Textura de los Suelos
Arena(Sand)
Limo(Silt)
Arcilla(Clay)
=10
mm
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO
Síntesis de compuestosHúmicos coloidales
Restos vegetales,animales, microbianos
MINERALIZACIÓNMás o menos rápida
NH3; CO2; PO42+
MINERALIZACIÓNLenta
DESHUMIFICACIÓN
Monómeros intermediarios
HUMIFICACIÓNRepolimerización
HUMUS: Porción de la MO que ha sufrido una transformación tal que es irreconocible el material original. Es menos del 6 % del peso del suelo.
COSTITUYENTES MONOMÉRICOS(fenoles, quinonas, aa, azúcares)
POLÍMEROS ORGÁNICOS
Degradación
HUMIFICACIÓNRepolimerización
Reacciones espontáneasAutoxidación
Oxidación por enzimas microbianas(lacasas, polifenoloxidasas,
peroxidas)
COMPUESTOS HÚMICOS
Ac. Fúlvico Ac. Húmico Humina
Formación de las
sustancias húmicas:
Ac. Fúlvico
Ac. Húmico
Humina
Interacción de la MO con el material arcilloso
Hay evidencias de que el tipo de material arcilloso y sus cationes asociados influyen sobre la estabilización de la MO y viceversa, la presencia de MO es de gran importancia en la formación y estabilización del suelo.
FUNCIONES DEL HUMUS
Actúa como reservorio que regula los ciclos biogeoquímicos.
Juega un papel importante en el establecimiento de la estructura del suelo y de su estabilidad.
Contribuye a determinar la capacidad de cambio del suelo, manteniendo los cationes bajo forma intercambiable y disponible para los vegetales.
Participa en el establecimiento del pH del suelo y del poder tampón.
Retiene agua.
Absorbe virus, sustancias tóxicas, enzimas, etc., pudiendo contrabalancear los efectos perjudiciales de distintos compuestos y/o ejercer un efecto estimulante sobre la fisiología de los vegetales.
MICROORGANISMOS EN EL SUBSUELO PROFUNDO
Condiciones de vida en la corteza terrestre:• Disponibilidad de agua• Temperatura y presión• Valor del pH• Concentración de O2
Las tasas metabólicas más bajas se han medido en la biosfera subterránea
Se distinguen dos grandes zonas en la corteza terrestre según sus características Fisico-químicas diferenciales:
• Cobertura de sedimentos• Rocas ígneas de la corteza continental (mayormente graníticas) yoceánica (basálticas)
Sedimentos
Potencias de hasta 3 KmContienen entre 1/3 y 1/10 de la MO total existente en la biosferaContiene de 4 a 8 veces mas C como metano (en forma de hidratos) que existe en la biomasa
superficial y el suelo juntos.Valores dispares en el número de bacterias en sedimentos profundos (105- 109 células/ml)
fondo anóxicoH2, acetato, otras pequeñas sustancias carbonadasReducción de CO2(metanogénesis)
fondo anóxicocarbono orgánico, CH4+, H2Reducción de SO4
2-
capa media anóxica
H2S, Sº, carbono orgánico, CH4+, H2Reducción de Fe(III)
capa media anóxica
Fe(II), H2S, Sº, carbono orgánico, CH4+, H2Reducción de Mn(IV)
capa superficialMn(III), Fe(II), H2S, Sº, carbono orgánico, CH4+,
H2
Reducción de NO3-
capa superficial oxigenada
NH4+, NO2
-, Mn(III), Fe(II), H2S, Sº, carbonoorgánico, CH4
+, H2
Reducción de O2(respiración aerobia)
Profundidad en el sedimento
Sustrato oxidableMetabolismo respiratorio
Tomado de J.S. López-Villalta (2006)
Corteza de roca ígnea
Los ecosistemas situados en esta zona dependerán de la energía química de cationes metálicos (principalmente Fe2+ y Mn2+) y gases hidrotermales (H2, CH4 y H2S ) que distintos tipos de bacterias quimiolitoautotrofas pueden utilizar.
Algunas de estas oxidaciones se realizan aeróbicamente, pero también existen procariotas capaces de oxidarlas anaeróbicamente (ej: Oxidación de Fe2+ respirando nitrato –Thiobacillus denitrificans- o compuestos reducidos de S respirando nitrato o Fe3+). Su actividad debe de estar limitada debido a la escasez de oxidantes.
En esta zona, debido a los fluidos hidrotermales, el H2 y el CO2 son abundantes, por lo que es un sito propicio para la metanogénesis. Posiblemente esta actividad es la dominante en toda la corteza de la tierra desde hace miles de millones de años.
Puede haber producción de compuestos orgánicos abióticamente (altas presiones y temperaturas) o puede quedar MO atrapada en rocas sedimentarias que pueden ser usados como energía y como recurso de C.
Bacterias a 400 m de profundidad
Figure 5. The deep hydrogen-driven biosphere hypothesis, illustrated by the carbon cycle. At relevant temperatureand water availability conditions, subterraneanmicroorganisms are theoretically capable of performing a life cycle that is independent of sun-driven ecosystems. Hydrogen and carbon dioxide from the deep crust ofEarth, or organic carbon from sedimentary deposits can be used as energy and carbon sources. Phosphorus isavailable in minerals such as apatite and nitrogen forproteins; nucleic acids, and so on can be obtained vianitrogen fixation; and nitrogen gas predominates in manygroundwater.