ambiente Ecología microbiana otros organismos ecología: microorganismos estudia las interrelaciones entre los organismos y el ambiente Se divide en autoecología: estudio de una especie en particular y el ambiente y sinecología: estudia las interacciones de los organismos de un determinado lugar y el ambiente Biología del suelo y fertilidad La ecología microbiana estudia Mientas la vida, obviamente no puede existir sin el agua, quizá, los componentes más esenciales de los suelos superficiales sean los organismos que contiene • amplio rango de organismos tanto macro como microorganismos • tipos encontrados en distintas situaciones, asi como su número y diversidad • las actividades realizadas por los organismos en el suelo y sus efectos en la fertilidad del suelo y crecimiento vegetal • las interrelaciones entre organismos, con las plantas y los animales y con el ambiente “A pesar de nuestras realizaciones, nuestra sofisticación, nuestras pretensiones artísticas, debemos nuestra existencia a la capa de 15 cm del suelo superficial y al hecho de que llueva” citado por Hartel (1998) Relaciones entre la biología y la fertilidad del suelo con el crecimiento vegetal Temas de interés en ecología del suelo Los organismos del suelo por su actividad: # reciclan nutrientes unidos inicialmente a la fracción orgánica del suelo # cambian el estado de disponibilidad de elementos específicos para las plantas # compiten con las plantas y entre ellos por los nutrientes esenciales para el crecimiento # pueden realizar simbiosis con plantas,incrementan la capacidad de éstas para adquirir N o P # son importantes agentes de bioremediación # pueden actuar como agentes de biocontrol de fitopatógenos Polución ambiental * Detergentes biodegradables, contaminación canales, cauces de agua, derrames de petróleo * Polución de nitratos en aguas subterráneas, abonos orgánicos, zonas de agotamientos de O2 Liberación de microorganismos alterados por ingeniería genética * Daños por el congelamiento, bioremediación, fijación del nitrógeno * * * * Metano a partir de residuos Resistencia a los antibióticos Vida microbiana en ambientes inusuales Calentamiento global y sus consecuencias Niveles de organización en ecología microbiana • Ecosistema: área delimitada para su estudio que se diferencia de los alrededores, con un ambiente específico y poblaciones • Comunidad: poblaciones de macro- y microorganismos que viven y interactúan en un habitat específico • Grupos fisiológicos: poblaciones de diferentes organismos en una habitat específico que depende de las mismos recursos • Población: grupos de organismos vinculados taxonómicamente o por actividades • Individuos: células bacterianas, esporas, hifas Hábitat: es un área que posee cierto grado de uniformidad, es un término más específico que ambiente Un hábitat reúne ciertas condiciones que pueden ser favorables y desfavorables para el desarrollo de microorganismos Los microorganismos en la naturaleza Se encuentran en todos los ambientes Terrestres Acuáticos * Factores que afectan el crecimiento y distribución de los miroorg. : - características de los propios microorganismos - disponibilidad de nutrientes. - factores físicos - interacciones con otros micoorganismos - interacciones con otros organismos (plantas, animales) Bacterias * grupo muy importante en el suelo, en todas las condiciones ecológicas * descomposición de materia orgánica, reciclaje de nutrientes, transformaciones bioquímicas, agentes antagónicos a patógenos, producción de sustancias promotoras del crecimiento vegetal, fijación biológica de nitrógeno algas * predominan en suelos con luminosidad y humedad elevada * principales microorganismos fotosintetizadores: productores de MO * algunas especies se pueden desarrollar heterotróficamente en capas profundas del suelo Hongos Hongos * 70-80 % de la biomasa microbiana total del suelo * predominan en suelos ricos en materia orgánica y pH ácidos * actividad heterotrófica sobre los restos vegetales, relaciones simbióticas, parásitos, agentes controladores de otros hongos y de nemátodos El suelo como habitat para los microorganismos * degradación de la materia orgánica, predación, diseminación de esporas * se desarrollan en suelos con pH neutro y elevada humedad protozoos Características generales de la distribución de los microorganismos en el suelo • Están en fase acuosa • Generalmente se adhieren a superficies (procariotas) • Actúan en comunidades o consorcios (B y H) El suelo se define como una capa de rocas meteorizadas con adición de materia orgánica Contiene minerales y los nutrientes para el crecimiento microbiano Se forma por la interacción de: • Clima (temperatura y lluvias) • Material mineral original • Topografía (elevación y pendiente) • Tiempo • La mayoría de las bacterias están en microcolonias • Existen muchos microambientes definidos por gradientes espaciales y temporales (interior de agregados, rizosfera) •Sus actividades pueden ser muy importantes para organismos superiores (mineralización, reacciones redox) • Muchos productos de su metabolismo son gases, que se pierden en la atmòsfera (CH4, N2, H2, CO2, SH2, óxidos de N) Factores que afectan el número y la diversidad de los organismos en el suelo • Profundidad del perfil #disponibilidad de materia orgánica y niveles de O2 • Labranzas # aereación/compactación # distribución de la materia orgánica # disponibilidad de agua # temperaturas del suelo en primavera • Aplicación restos vegetales o abonos • Sistema de cultivo y rotaciones • Propiedades físicas y químicas del suelo, incluyendo disponibilidad de agua • Polución Materia orgánica y microorganismos del suelo • Fuentes: # # # # # mantillo de plantas compost o abonos verdes aguas residuales restos animales pesticidas • Variación en: Composición, facilidad de degradación, nivel de metales tóxicos Puede no estar disponible a los organismos Puede adsorber nutrientes pesticidas y aun arcillas Métodos de estudio Densidades microbianas Recuentos de viables: grupos fisiológicos: celulolíticos, fijadores de N2, amilolíticos, solubilizadores de fosfatos. Biomasa microbiana C-N-P-biomasa (kg/ha) i) Recuentos y peso de cada microorganismo ii) Método de fumigación-incubación: diferencias en flujo de CCO2 entre muestras fumigadas y no fumigadas con cloroformo y reinoculadas con suelo fresco Actividad biológica global Respiración (CO2, O2), enzimas (deshidrogenasas, fosfatasas, ureasas, metabolitos finales (amonio, nitrato), iniciales Componentes celulares Ácidos nucleícos, perfil de ácidos grasos, de proteínas, hidratos de C Medida de la biodiversidad Respiración del suelo y biomasa microbiana • Organismos del suelo pueden realizar procesos necesarios para la salud del mismo • Verificar que al menos algún organismo será tolerante a factores de estrés del suelo • Para macrofauna usualmente se mide la riqueza de especies (índice de diversidad) • Para microorganismos, la identificación es más difícil y muchos no se cultivan • Se usan análisis de perfil ác. grasos, PCR uso de (CH2O) Perfil de ácidos grasos en cromatografía de gases Indicadores físicos, químicos y biológicos de la calidad del suelo Indicadores químicos • C orgánico total • • • pH conductividad eléctrica N, P, K extraíbles Indicadores físicos Indicadores biológicos • biomasa microbiana • N mineralizable • respiración • diversidad microbiana • actividades enzimáticas • textura • capacidad de campo • profundidad • densidad • ácidos nucleícos Diferencias en propiedades físicas, químicas y microbiológicas entre labranza mínima y convencional en suelos en 6 localidades relación labranza mínima/convencional • • • • • • • • • Corg.total Ntotal densidad espacio poroso con agua aerobios totales bacterias hongos anaerobios facultativos anaerobios totales (0-7,5cm) 1,41 1,29 1,04 1,28 1,35 1,41 1,35 1,31 1,27 Número aproximado y biomasa (kg/ha de suelo) de organismos en el suelo (7,5-15,0cm) 0,99 1,01 1,05 1,11 0,66 0,68 0,55 0,96 1,05 • • • • • • • • • bacterias actinomicetes hongos levaduras algas protozoos virus (bacteriófagos) nemátodos lombrices Número 3-500 millones/g 1-20 “ 5.000-100.000/g 1.000-100.000/g 1.000-100.000/g 1.000-100.000/g 1010-1011 10-100 Biomasa 300-3.000 300-3.000 500-5.000 100-5.000 10-1.500 5-200 1-100 10-1000