Exploración de la Microbiología del Suelo y los Ciclos Biogeoquímicos Esenciales

Microbiología del Suelo: Métodos de Estudio y Mecanismos de Protección Microbiana

Métodos de Estudio Microbiológico del Suelo

Muestreo y Estudios Complementarios

• Muestreo de Suelo: Toma de muestras para estudios microbiológicos y físico-químicos complementarios.

Examen Directo

• Observación Microscópica: Recuento de microorganismos y estimación de biomasa microbiana.

Examen Indirecto

• Actividad Metabólica y Enzimática: Evaluación de la función microbiana.

Mecanismos de Protección Microbiana

Protección en Hongos

• Clamidospora: Célula latente, con pared gruesa y cuyo contenido es rico en reservas.
• Esclerote: Estructura esférica cuyo envoltorio externo está constituido de hifas muertas de pared gruesa y el centro de filamentos vivos ricos en reservas, en estado latente.

Protección en Bacterias

• Bacterias Gram-positivas (Gram+): Forman endosporas, sobreviven en condiciones desfavorables, exudan su superficie para protección y se adhieren a láminas de arcilla.
• Bacterias Gram-negativas (Gram-): Desprovistas de mecanismos de resistencia específicos, forman agregados biológicos en condiciones desfavorables. Su actividad celular y división son más lentas en estas condiciones y desaparecen al volver a ser adecuadas.

Ciclos Biogeoquímicos: Fundamentos y Elementos Esenciales

Introducción a la Biogeoquímica

• Secuencia de Ciclos: Nitrógeno > Fósforo > Carbono > Azufre (y repite volviendo a nitrógeno).
• Biogeoquímica: Estudio de las transformaciones químicas mediadas por procesos biológicos.

Elementos Transformados Microbiológicamente

Elementos Mayoritarios

• Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Azufre (S), Potasio (K).

Elementos Minoritarios

• Hierro (Fe), Magnesio (Mg), y otros.

Elementos Necesarios para Algunos Microorganismos

• Silicio (Si), Manganeso (Mn), Calcio (Ca), Sodio (Na), Molibdeno (Mo), Boro (B), Vanadio (V), Cloro (Cl), Selenio (Se), Níquel (Ni).

Elementos No Importantes Biológicamente (Estructuras Celulares)

• Aluminio (Al), Arsénico (As), Mercurio (Hg), Plomo (Pb).

Flujo de Energía y Materia en Ecosistemas

El flujo de energía en el ecosistema es abierto: se degrada en los niveles tróficos y se disipa en forma de calor (respiración).

El flujo de materia es cerrado: los nutrientes son reciclados cuando la materia orgánica del suelo (restos, deyecciones, etc.) es transformada por los descomponedores en moléculas orgánicas o inorgánicas que, bien son nuevos nutrientes o bien se incorporan a nuevas cadenas tróficas.

Ciclos Biogeoquímicos Específicos

El Ciclo del Nitrógeno

Es el proceso de conversión de nitrógeno orgánico a amonio, siendo un paso limitante de la mineralización.

Fases del Ciclo del Nitrógeno

1. Fijación y Asimilación
2. Amonificación
3. Nitrificación
4. Desnitrificación

Nitrogenasa: Enzima utilizada por las bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico.

El Ciclo del Carbono

Fuentes de Carbono

• Inorgánicas: La atmósfera (CO₂), el suelo (carbonatos, petróleo e hidrocarburos).
• Orgánicas: Las plantas (almidón, azúcar, grasas, ácidos orgánicos, proteínas) y los animales (azúcar, almidón, lípidos, proteínas).

Etapas del Ciclo del Carbono

1. Dióxido de carbono en la atmósfera
2. Emisiones de fábricas/centrales térmicas
3. Depósito calizo
4. Respiración de las raíces
5. Descomposición
6. Depósito de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural...)
7. Emisión del suelo y respiración de los organismos
8. Respiración de los animales
9. Respiración de las plantas
10. Asimilación por las plantas
11. Respiración de las algas y animales acuáticos
12. Fotosíntesis de las algas
13. Restos vegetales

El Ciclo del Azufre

El azufre es incorporado en los aminoácidos para la eventual síntesis de proteínas.

Depósitos de Azufre en el Ambiente

El mayor depósito de azufre (S) se encuentra en la tierra y los sedimentos, con un depósito menor en la atmósfera. Funciona en equipo a través de una serie de reacciones de oxidación y reducción (REDOX).

El Ciclo del Fósforo

Fuente de Fósforo

De las rocas se libera fósforo hacia el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales.