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La importancia de la diversidad
microbiana en los ecosistemas
Ecología microbiana
Introducción
La ecología microbiana se define como la disciplina que explora la diversidad, distribución y abundancia de microorganismos, sus interacciones específicas y el efecto que tienen en los ecosistemas. Estas interacciones, así como la dinámica de la población y la distribución de los microbios son de fundamental importancia para la salud ambiental y humana, por lo que la ecología microbiana se concentra en comprender los microorganismos de cada ecosistema.
El objetivo de esta área de la ecología es conocer la fisiología de los microorganismos y la influencia de sus actividades sobre otros organismos y el ambiente en general, y, simétricamente, esclarecer el impacto de los factores bióticos y abióticos del ambiente de estos organismos, desde el individuo hasta la comunidad en un ecosistema. Incluye también el estudio de la simbiosis, los ciclos biogeoquímicos y la interacción de microbios con efectos antropogénicos como la contaminación y el cambio climático.
La ecología microbiana proporciona información sobre la dinámica ecológica y evolutiva de las comunidades microbianas que sustentan todos los ecosistemas de la tierra, determinando su microambiente físico y químico y analizando sus procesos e interacciones metabólicos. Debido a que los microbios son ubicuos, los ecologistas microbianos estudian una amplia diversidad de hábitats que van desde acuáticos a terrestres y asociados a plantas o animales.
Historia
La historia del descubrimiento de microorganismos y particularmente de bacterias comienza con los trabajos pioneros de Antoni van Leeuwenhoek, Louis Pasteur y Robert Koch. El estudio microbiano inicia con el científico holandés Anton van Leeuwenhoek, ampliamente reconocido como el padre de la microscopía, quien desarrolló el primer microscopio con la capacidad de estudiar bacterias y levaduras.
A finales del siglo XIX, los científicos comenzaron a estudiar la relación entre estos organismos y su entorno. Uno de esos pioneros fue Sergei Winogradsky, un científico nacido en Rusia que descubrió la existencia de litótrofos, un diverso grupo de microorganismos que utiliza compuestos inorgánicos como el hierro o el gas hidrógeno para obtener energía. Winogradsky también descubrió la primera instancia de quimiosíntesis al observar microorganismos que convertían sustancias inorgánicas como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono en compuestos orgánicos.
El trabajo de Sergei Winogradsky hizo que los científicos se dieran cuenta de que los microorganismos no solo existían dentro de los ecosistemas, sino que realizaban procesos sobre los que se construían ecosistemas completos. Esta realización revolucionaria condujo a una explosión de investigación en ecología microbiana, revelando los roles integrales que juegan los microbios en varios ecosistemas.
Temas de investigación en ecología microbiana
Los temas de investigación en ecología microbiana se pueden clasificar en siete principales áreas:
Interacciones huésped-microbiomas
Estas interacciones determinan muchos rasgos del ciclo de vida del huésped, como el comportamiento, la reproducción, los procesos fisiológicos y la susceptibilidad a enfermedades. Las interacciones huésped-microbioma producen comunidades complejas y dinámicas que fluctúan en abundancia composicional correlacionadas con factores como el genotipo del huésped, la etapa de desarrollo, la dieta y los cambios temporales.
Procesos evolutivos
Los estudios de evolución experimental representan un medio poderoso para cuantificar la coevolución huésped-microbio y microbio-microbio, y han puesto de relieve la extraordinaria capacidad de los microbios para actuar como mediadores clave de la aptitud del huésped. Investiga cómo los principios ecológicos generales influyen en la evolución microbiana y viceversa, lo que esto significa para la biodiversidad global y si los principios evolutivos pueden utilizarse para beneficio antropogénico.
Procesos ambientales
Los microbios juegan un papel fundamental en los procesos ambientales y los servicios de los ecosistemas, incluido el ciclo de nutrientes y la descomposición de la materia orgánica, biorremediación de hábitats o sistemas de desechos contaminados e influyen en las emisiones de gases de efecto invernadero. La capacidad de usar y manipular estos procesos tiene un gran potencial para aplicaciones sociales y ambientales.
Salud y enfermedades infecciosas
Los últimos 50 años han visto la aparición de varios patógenos de vida silvestre hipervirulentos en animales y plantas. Uno de los principales objetivos destacados de la investigación es comprender cómo las interacciones dentro del huésped entre los microbios y los patógenos invasores pueden dar forma a los patrones de intensidad de la infección y progresión de la enfermedad.
Productores primarios
Algas eucarióticas, cianobacterias, anoxifotobacterias y procariotas quimiosintéticos, generan compuestos disueltos capaces de ser absorbidos por otros microorganismos y organismos vivos. Los productores primarios fotosintéticos cubren el 98% de los productores primarios en el medio marino, aumentando la entrada de energía. Los productores primarios quimiosintéticos son importantes en lugares que no haya luz, pero que haya compuestos químicos inorgánicos reducidos.
Protozoos
Los protozoos al ser capaces de alimentarse de bacterias que se alimentan de materia orgánica disuelta, evitan que esta se pierda, formando el "loop microbiano". En los medios naturales, una parte de la materia orgánica es de muy bajo tamaño y está disuelta, proviene de los productores primarios; a veces puede alcanzar hasta el 50% de lo que se fija, y es adquirida por las bacterias mediante mecanismos activos y pasivos de transporte (osmotrofía).
La visión general sobre la ecología es meramente antropocéntrica y está relacionada con los problemas de contaminación, y en el mejor de los casos con la interacción que el hombre tiene con su ambiente. Sin embargo, las relaciones de los organismos con su entorno comenzaron desde el origen de la vida y han moldeado a nuestro planeta.
Dentro del marco de estudio de la ecología es importante evaluar la diversidad, la abundancia y la distribución de los organismos a diferentes escalas que van desde el paisaje, el ecosistema, las comunidades y, finalmente, las poblaciones de las diversas especies.
Crecimiento y desarrollo de los
microorganismos
Factores que influyen en el crecimiento microbiano
El crecimiento de los microorganismos depende de diversos factores:
Temperatura pH Disponibilidad de agua Disponibilidad de oxígeno Fuente de energía Carbono orgánico/inorgánico Macronutrientes Micronutrientes Factores de crecimiento Dadores de electrones Aceptores de electrones
Aspectos importantes en el desarrollo de comunidades
microbianas
Dos aspectos clave en el desarrollo de ecosistemas microbianos son:
Homeostasis: Conjunto de mecanismos regulatorios que mantienen un equilibrio estable ante perturbaciones. Sucesión ecológica: Cambios en la ocupación biológica del nicho y el hábitat debido a cambios en las condiciones ambientales.
Características de los ecosistemas
microbianos
Ubicuidad
Los microorganismos se encuentran en cualquier hábitat, incluyendo aquellos donde no hay organismos superiores. Existen microhábitats con gradientes de temperatura, químicos y de nutrientes. Los microambientes son extraordinariamente cambiantes, tanto espacial como temporalmente.
Potencialidad metabólica
Los microorganismos tienen una elevada capacidad catalítica y tasas de crecimiento y metabolismo altas. A menor tamaño, mayor relación superficie-volumen, lo que facilita el intercambio con el medio.
Versatilidad metabólica
Los microorganismos en conjunto pueden degradar una gran variedad de compuestos orgánicos. Pueden realizar procesos metabólicos únicos.
Diversidad
Existe una gran diversidad de especies microbianas interaccionando entre sí en la naturaleza.
Dinámica de poblaciones
No son sistemas estáticos, sino que se suceden distintas poblaciones debido a sus altas tasas de crecimiento y cortos tiempos de generación. Su actividad metabólica puede modificar su microhábitat. Algunas especies sirven de presa a otros microorganismos.
Factores que afectan la velocidad de los ciclos
biogeoquímicos
Naturaleza del elemento que participa en el ciclo Tasa de crecimiento y descomposición de los seres vivos Actividades humanas como agricultura, contaminación y extracción de recursos
Contribución de los microorganismos a los ciclos
biogeoquímicos
Descomposición de materia orgánica por bacterias y hongos Fijación de carbono y nitrógeno por microorganismos fototróficos Papel fundamental en los ciclos del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre
Importancia de los ciclos biogeoquímicos
Circulación de elementos esenciales como carbono, nitrógeno, fósforo y azufre Papel crucial del ciclo del agua en los demás ciclos biogeoquímicos Océano como depósito importante de carbono
Estudio y aplicaciones
Estudiar un ciclo biogeoquímico presenta un reto para los ecólogos. Aunque se trate de un ecosistema cuyo perímetro está delimitado, hay un constante intercambio y flujo de material con el ambiente que los rodea. Es decir, además de ser complejos, estos ciclos están conectados unos con otros. Una metodología usada es el marcaje con isótopos radioactivos y el seguimiento del elemento por los componentes abióticos y bióticos del sistema de estudio. Estudiar cómo funciona y en qué estado se encuentra el reciclaje de los nutrientes es un marcador de relevancia ecológica, que nos habla sobre la productividad del sistema.
Clasificaciones de los ciclos biogeoquímicos
No existe una sola manera de clasificar a los ciclos biogeoquímicos. Cada autor sugiere una clasificación adecuada siguiendo distintos criterios. A continuación, se presentan tres de las clasificaciones usadas:
Micro y macronutrientes
El ciclo puede clasificarse según el elemento que se movilice. Los macronutrientes son elementos usados en cantidades apreciables por los seres orgánicos, como el carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre y el agua. Otros elementos solo son necesitados en pequeñas cantidades, como el fósforo, azufre, potasio, entre otros. Estos micronutrientes se caracterizan por tener una movilidad bastante reducida en los sistemas. A pesar que estos elementos se usen en cantidades reducidas, siguen siendo vitales para
los organismos. En caso de que falte algún nutriente, este limitará el crecimiento de los seres vivos que habitan el ecosistema en cuestión. Por ello, los componentes biológicos del hábitat son un buen marcador para determinar la eficiencia del movimiento de los elementos.
Sedimentarios y atmosféricos
No todos los nutrientes se encuentran en la misma cantidad o están fácilmente a la disposición de los organismos. Esto depende principalmente de cuál es su fuente o reservorio abiótico. Algunos autores los clasifican en dos categorías, dependiendo de la capacidad de movimiento del elemento y del reservorio: ciclos sedimentarios y atmosféricos. En los primeros, el elemento no puede moverse hasta la atmósfera y se acumula en el suelo (fósforo, calcio, potasio); mientras que los segundos comprenden a los ciclos gaseosos (carbono, nitrógeno, etc.). En los ciclos atmosféricos, los elementos se alojan en la capa inferior de la troposfera, y quedan a disposición de los individuos que integran la biosfera. En el caso de los ciclos sedimentarios, la liberación del elemento de su reservorio requiere de la acción de factores ambientales, como la radiación solar, la acción de las raíces de las plantas, lluvia, entre otros. En casos puntuales, un solo ecosistema puede que no cuente con todos los elementos necesarios para que se lleve a cabo el ciclo completo. En estos casos, otro ecosistema vecino puede ser el proveedor del elemento faltante, conectando así múltiples regiones.
Local y global
Una tercera clasificación usada es la escala a la cual se estudia el sitio, que puede ser en un hábitat local o a nivel global. Esta clasificación está íntimamente ligada con la anterior, ya que los elementos con reservas atmosféricas tienen amplia distribución y se pueden entender a nivel global, mientras que los elementos con reservas sedimentarias tienen una capacidad limitada de movimiento.
El ciclo del carbono
Estrechamente entrelazado con el ciclo del oxígeno, el ciclo del carbono tiene lugar a través de dos etapas fundamentales:
Fijación de dióxido de carbono atmosférico, CO2, es decir, su transformación en compuestos orgánicos, por fotosíntesis realizada por plantas terrestres y marinas. En esta fase se forma oxígeno simultáneamente, O2 (que proviene de la disociación del agua).
Retorno del dióxido de carbono a la atmósfera después de la oxidación biológica de la materia orgánica (respiración, descomposición o fermentación por bacterias y hongos) y reacciones de combustión (incendios de vegetación y uso de combustibles fósiles). En todos estos procesos se consume oxígeno.
en forma de desechos nitrogenados producidos durante su metabolismo, como en forma de restos después de su muerte.
Las bacterias especiales del suelo transforman las sustancias orgánicas nitrogenadas en amoníaco o iones de amonio (amonificación), que de otras bacterias se transforman en nitritos y finalmente en nitratos (nitrificación), nuevamente disponibles para su uso por las plantas. Finalmente, un tercer tipo de bacteria transforma los nitratos en nitrógeno molecular (desnitrificación), devolviéndolo a la atmósfera.
Procesos no biológicos fijadores de nitrógeno
También existen procesos no biológicos capaces de producir óxidos de nitrógeno, como las tormentas eléctricas o los incendios. En estos eventos, el nitrógeno se combina con el oxígeno, rindiendo un compuesto asimilable. El proceso de fijación de nitrógeno se caracteriza por ser lento, siendo un paso limitante para la productividad de los ecosistemas, tanto terrestres como acuáticos.
Incorporación del nitrógeno en los seres vivos
Una vez que las plantas han encontrado el reservorio de nitrógeno en la forma asimilable (amoniaco y nitrato), las incorporan en diferentes moléculas biológicas, a saber: aminoácidos, los bloques estructurales de las proteínas; ácidos nucleicos; vitaminas; etc. Cuando el nitrato es incorporado en las células vegetales, ocurre una reacción y se reduce nuevamente a su forma de amonio. Las moléculas nitrogenadas siguen el ciclo cuando un consumidor primario se alimenta de las plantas e incorpora el nitrógeno en sus propios tejidos. También pueden ser consumidas por comedores de detritos o por los organismos descomponedores. Así, el nitrógeno avanza por todo lo largo de la cadena alimenticia. Una parte importante del nitrógeno se libera junto con los desechos y con los cadáveres en descomposición. Las bacterias que hacen vida en el suelo y en los cuerpos de agua son capaces de tomar este nitrógeno y convertirlo nuevamente en sustancias asimilables.
Cambios en el ciclo del nitrógeno debido a intervención del
hombre
Los compuestos nitrogenados usados por el hombre dominan el ciclo del nitrógeno. Estos compuestos incluyen fertilizantes sintéticos que son ricos en amoniaco y nitratos. Este exceso de nitrógeno ha causado un desbalance en la trayectoria normal del compuesto, particularmente en la alteración de las comunidades vegetales ya que ahora sufren de una fertilización en exceso. Este fenómeno se denomina eutrofización. Uno de los mensajes de este evento es que no siempre el aumento de nutrientes es positivo. Una de las consecuencias más graves de este hecho es la destrucción de las comunidades de los bosques, lagos y ríos. Como no hay un balance adecuado, algunas especies, denominadas especies dominantes, crecen en exceso y dominan el ecosistema, disminuyendo la diversidad.
Ciclo del fósforo
El fósforo está presente en las moléculas denominadas "monedas" energéticas de la célula, como el ATP y en otras moléculas de transferencia energética, como el NADP. También está presente en las moléculas de la herencia, tanto en el ADN como en el ARN, y en las moléculas que conforman las membranas lipídicas. También juega papeles estructurales, ya que está presente en estructuras óseas del linaje de los vertebrados, incluyendo tanto los huesos como los dientes.
Cambios en el ciclo del fósforo debido a la intervención del
hombre
La presencia del humano y de sus técnicas de agricultura afecta el ciclo del fósforo de manera muy similar a como afecta el ciclo del nitrógeno. La aplicación de fertilizantes produce un aumento desproporcionado del nutrimento, llevando a la eutrofización del área, causando desbalances en la diversidad de sus comunidades.
Ciclo del oxígeno
Para los organismos con respiración aeróbica y facultativa, el oxígeno representa el aceptor de electrones en las reacciones metabólicas involucradas en dicho proceso. Por ello, es vital para mantener la obtención de energía.
Incorporación del oxígeno en los seres vivos
Como ocurre en el ciclo del carbono, la respiración celular y la fotosíntesis son dos vías metabólicas cruciales que orquestan la trayectoria del oxígeno en el planeta tierra. En el proceso de respiración, los animales toman el oxígeno y producen como producto de desecho dióxido de carbono. El oxígeno proviene del metabolismo de las plantas, que a su vez pueden incorporar el dióxido de carbono y usarlo como sustratos para futuras reacciones.
Ciclo del calcio
Incorporación del calcio en los seres vivos
Las lluvias y demás eventos climáticos causan la erosión de las piedras que contienen el calcio, causando la liberación del mismo y permitiendo que los organismos vivos puedan absorberlos en cualquier punto de la cadena trófica. Este nutriente será incorporado en el ser vivo, y al momento de su muerte las bacterias realizarán las reacciones de descomposición pertinentes que logran la liberación de este elemento y la continuidad del ciclo. Si el calcio es liberado en un cuerpo de agua, este puede ser conservado en el fondo y empezar nuevamente la formación de rocas. El
convierten los restos de plantas y animales en formas que pueden ser utilizadas por otros organismos vivos.
Participación en ciclos biogeoquímicos : Los microorganismos son componentes esenciales de ciclos como el del carbono y el del nitrógeno. Su participación ayuda a mantener el equilibrio ecológico al regular la disponibilidad de nutrientes y la calidad del suelo, el agua y el aire.
Fijación de nitrógeno : Algunos microorganismos, como las bacterias fijadoras de nitrógeno, tienen la capacidad de convertir el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable por las plantas. Establecen relaciones simbióticas con ciertas plantas, como las leguminosas, y proporcionan nitrógeno para su crecimiento.
Funciones de los microorganismos patógenos
Además de los beneficios, los microorganismos también pueden tener efectos perjudiciales en los ecosistemas:
Estimulación de patógenos del suelo : Algunas bacterias modificadas, como las que carecen de pared celular y se encuentran en el floema, pueden causar síntomas como el amarillamiento y el sobrebrotamiento en las plantas.
Inmovilización de nutrientes del suelo : La inmovilización es el proceso inverso que convierte el fósforo inorgánico a formas orgánicas, limitando su disponibilidad para otros organismos.
Diferenciación entre nicho ecológico y hábitat
Aunque a menudo se utilizan indistintamente, es importante distinguir entre nicho ecológico y hábitat:
Nicho ecológico : Se refiere a todas las interacciones relacionadas con la conducta y las respuestas de un organismo o población hacia factores como el pH, la temperatura, la disponibilidad de nutrientes, las interacciones ecológicas y su contribución al hábitat.
Hábitat : Es el medio donde habitan los microbios, como una colonia o vecindario, mientras que el nicho corresponde a la calle, edificio o vecindad donde está ubicada la casa.
Microbiología de ecosistemas acuáticos
Los ecosistemas acuáticos, como los océanos, albergan una gran diversidad de microorganismos, incluyendo algas microscópicas, protistas, virus, procariotas heterótrofos y procariotas fotosintéticos.
Zona fótica : Es la capa superior de la columna de agua donde penetra la luz y se encuentra la mayor actividad fotosintética de cianobacterias
y algas microscópicas. Estos microorganismos fijan el carbono y el nitrógeno.
Ejemplos de microorganismos marinos : Prochlorococcus, Synechococcus, Trichodesmium erythraeum (cianobacteria fijadora de nitrógeno), Pelagibacter ubique (bacteria quimiorganotrófica abundante).
Importancia de bacterias reductoras de sulfato (Desulfobulbus) y metanógenas (Methanococcus).
Factores que condicionan la abundancia de procariotas : Presión de los depredadores, temperatura, presión y presencia de virus.
Microbial Loop
El "bucle microbiano" es un proceso clave en el flujo de biomasa en los ecosistemas acuáticos:
La materia orgánica disuelta (DOM) generada por los organismos superiores es aprovechada por los procariotas, quienes la convierten en materia orgánica particulada al incorporarla a su biomasa.
Esta biomasa procariota sirve de alimento a los flagelados y otros organismos de los niveles tróficos superiores, reciclando así el carbono y los nutrientes.
Los virus también intervienen en la generación de DOM al lisar los microorganismos infectados.
La mineralización de la materia orgánica por la acción del bucle microbiano genera moléculas inorgánicas que nutren a las bacterias y el fitoplancton.
Microbiología de las profundidades marinas
En las zonas por debajo de la zona fótica, donde no llega la luz solar, se produce una intensa actividad biológica de organismos quimioorganótrofos adaptados a las bajas temperaturas, altas presiones y baja concentración de nutrientes.
Microorganismos en Ambientes Acuáticos
Presión y Temperatura en Profundidades Marinas
Por debajo de los 100m, el agua está a 2 o 3°C. Las bacterias que viven en esas zonas son psicrófilas (amantes del frío). Algunas son extremas y sólo crecen a temperaturas que difieren muy poco en su hábitat natural. Las bacterias resisten muy bien la presión. La referencia es que cada atmósfera, equivale a 10 metros de profundidad. Una bacteria que viva a 500 m de profundidad resiste 500 atm. Las bacterias de las profundidades que toleran
metabólicas que poseen en exclusividad y que condicionan las funciones que desarrollan en los ecosistemas tanto acuáticos como terrestres. La magnitud de sus tamaños poblacionales los convierte en el principal reservorio orgánico de nitrógeno y fósforo del planeta y la cantidad de carbono que almacenan es del mismo orden de magnitud que el que está contenido en las plantas terrestres. Sus interacciones con los ciclos biogeoquímicos son muy estrechas, y los productos de su actividad tienen efectos muy visibles desde el punto de vista ecosistémico.
El Suelo como Hábitat Microbiano
El suelo representa un hábitat favorable para los microorganismos, entre los que se incluyen algas, hongos, actinomicetos y bacterias. Estos microorganismos, junto a los componentes de la microfauna, forman la llamada microbiota del suelo. La actividad y diversidad del microbiota condiciona la fertilidad del suelo, la estabilidad y funcionamiento de ecosistemas naturales y los agroecosistemas. Los suelos son ecosistemas dinámicos que tardan mucho tiempo en formarse y son resultados de la interacción de procesos físicos, químicos, biológicos. No están saturados en agua, esta forma películas finas sobre la superficie de partículas. La difusión del oxígeno es rápida (4000 veces más que en el agua) y por tanto muy accesible para los microorganismos. Existen 108 − 109 c/g suelo (bacterias
- hongos) solo se ha activado el 10%.
Importancia de la Diversidad Microbiana en Suelos
La diversidad microbiana es esencial para garantizar los ciclos de los nutrientes y los procesos de descomposición del material vegetal en cualquier ecosistema terrestre debido a los procesos biológicos como la oxidación, la reducción, la descomposición de materia orgánica y la mineralización, así como las interacciones interespecíficas e intraespecíficas que se establecen en el suelo. Los diferentes horizontes del suelo (O, A, B, C) presentan distintos niveles de actividad microbiana.
Ejemplos de Microorganismos Benéficos en Suelos
Algunos ejemplos de microorganismos y su empleo en establecimiento de ecosistemas terrestres son:
Rhizobium: Bacterias fijadoras de nitrógeno que establecen relaciones simbióticas con plantas. Pseudomonas: Bacterias que promueven el crecimiento vegetal, solubilizan fosfatos y producen sustancias antibióticas.
Estos microorganismos pueden ser aplicados como inoculantes microbianos para mejorar la productividad y sostenibilidad de los agroecosistemas.
Microorganismos Benéficos y Agricultura Sostenible
La aplicación de microorganismos benéficos al suelo puede ayudar a definir la estructura y establecimiento de ecosistemas naturales. La mayor
diversidad de la microflora del suelo, así como sus tipos, números y actividades, va a depender de la mayor diversidad de plantas cultivadas y el complejo de químicos en la biomasa. La aplicación de un amplio rango de diferentes enmiendas orgánicas al suelo también puede ayudar a asegurar una gran diversidad microbiana.
Características de las Bacterias del Suelo
Las bacterias del suelo son los microorganismos más abundantes y pequeños (0,1 a 1 micras). Pueden ser aerobias, anaerobias o facultativas, y tolerar diferentes rangos de pH y temperatura. La mayoría de las bacterias del suelo importantes para las plantas son heterótrofas, aerobias y mesófilas. Algunas producen estructuras de resistencia como endósporas y quistes.
Microorganismos del suelo
Adaptación y supervivencia de las bacterias
De esta forma pueden crecer de nuevo cuando encuentran condiciones favorables. Otras se protegen de la depredación y de la desecación emitiendo una cápsula de sustancias mucoides. Otras se desplazan en la solución del suelo mediante un flagelo para encontrar más fácilmente el sustrato alimenticio. Su capacidad de multiplicación les permite crear poblaciones muy grandes en un tiempo muy corto, colonizando rápidamente los sustratos a degradar.
La clase y abundancia de bacterias presentes en una fracción de suelo dependen de los sustratos que la compongan y de sus condiciones (suelo ácido, con materia orgánica alta, anegado, de sabana, etc.). Los grupos bacterianos que actúan primero sobre los sustratos disponibles son dominantes hasta que termina su acción y luego dan oportunidad a que otros grupos crezcan en el residuo del metabolismo de los primeros. Por lo tanto, hay grupos bacterianos que permanecen y otros que entran en latencia hasta que encuentran condiciones favorables para su crecimiento.
Importancia de las bacterias en la relación suelo-planta
Las bacterias tienen especial importancia en la relación suelo-planta y son responsables del incremento o disminución en el suministro de nutrientes. Los suelos agrícolas que están sometidos a la mecanización continua, al monocultivo, al riego, a la aplicación de agroquímicos y fertilizantes de síntesis, a la compactación y a las quemas, tienen una flora microbiana muy baja que afecta su fertilidad.
Las bacterias benéficas del suelo son indispensables para recuperar la estructura perdida por las prácticas agrícolas, para hacer disponibles los nutrientes que hay en el suelo y para incorporarle la materia orgánica que necesita para mejorar la fertilidad. Entre los géneros bacterianos más importantes agrícolamente por la transformación de los compuestos orgánicos e inorgánicos y que favorecen la nutrición de las plantas están:
degradadora les permiten mantener un equilibrio en los ecosistemas del suelo.
Las raíces de las plantas están pobladas de hongos que aprovechan las exudaciones radiculares constituidas por azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos, nucleótidos, enzimas, vitaminas y sustancias promotoras de crecimiento. Los hongos movilizan nutrientes minerales hacia las raíces de las plantas, aumentan la capacidad de retener agua en sequía, fijan nitrógeno y fósforo y protegen las raíces de fitopatógenos por espacio y emitiendo sustancias que los inhiben. Los hongos son muy activos en las plantas y prefieren los azúcares que estas segregan por las raíces. También toman aminoácidos.
Algunos hongos entran en simbiosis con las raíces llamadas micorrizas. Son más activos en suelos arenosos y pobres en materia orgánica. La simbiosis se ve favorecida por la pobreza mineral del suelo.
Los géneros de hongos más importantes asociados a las raíces de las plantas son Aspergillus, Penicillium, Rhizopus y Trichoderma. El Aspergillus y el Penicillium movilizan el fósforo y el nitrógeno del suelo. El Trichoderma sostiene la humedad en las raíces en condiciones de sequía.
Algunas levaduras son importantes fermentadoras de carbohidratos produciendo alcoholes que son utilizados por otros microorganismos como fuentes de energía. Entre los géneros más importantes están el Saccharomyces y el Rhodotorula.
Resultados
Los microorganismos han existido desde hace millones de años y han sido parte de los procesos y ciclos ambientales desde entonces. La llegada del ser humano, así como de sus actividades las ha obligado a adaptarse a los cambios ocasionados por la actividad humana.
Conforme pasa el tiempo, el humano crea compuestos más efectivos al momento de efectuar procesos y actividades como la agricultura, pero en contraparte, dichos compuestos dejan desechos que resultan nocivos para el medio ambiente, tanto flora como fauna. Estos desechos terminan contaminando la tierra, o mantos acuíferos, y ríos, que terminan por llegar al mar.
Por ello, los microorganismos como bacterias y hongos son de suma importancia, ya que, gracias a ellos, es que pueden contrarrestarse dichos efectos dañinos, degradando los compuestos tóxicos a materia menos dañina o incluso inofensiva que hasta resulta beneficiosa y aprovechable para otros organismos.
Por lo que se ha optado por estudiar, cuidar e incluso, modificar genéticamente microorganismos para que realicen su labor de forma más eficiente. Gracias a los microorganismos es que el medio ambiente funciona correctamente y se encuentra en equilibrio, por eso, el estudio de la ecología microbiana, así como su aplicación, resulta de suma importancia al
momento de elaborar medidas para contrarrestar o disminuir el daño al medio ambiente.
Ecosistemas a escala microbiana
Aguas saturadas, asociado a superficie: - Ejemplos: sedimentos de aguas dulces, sedimentos oceánicos, sedimentos sub-superficiales, biofilms, mats microbianos. - Características: Gradientes de estilos de vida y la densidad de la biomasa afecta la intensidad del gradiente, el fluido de líquido y los procesos hidrodinámicos determinan el flujo de nutrientes.
Aguas no saturadas, asociado a superficie: - Ejemplos: Suelos - Características: la accesibilidad al agua es el factor limitante para la actividad biológica y la dispersión, la distribución de nutrientes es en parches aleatorios.
Asociado a macroorganismos: - Ejemplos: Rizósfera, epífitas, tracto gastrointestinal. - Características: Coevolución mediante interacciones específicas.
Planktónico: - Ejemplos: Océanos abiertos y lagos. - Características: Alta afinidad por la captura de múltiples tipos de nutrientes (oligotrofia).
