TEÓRICO IV

UNIDAD IV: Ecología microbiana del suelo. Distribución de los microorganismos. Interacciones biológicas entre microorganismos y microorganismos-planta. Efecto rizosférico.  UNIDAD V: Degradación de compuestos orgánicos en el suelo. Tipo de materia orgánica. Sucesiones microbianas de la descomposición. Balance humificación y deshumificación. Tasa de descomposición (k).

TEMARIO

UNIDAD IV: ECOLOGIA MICROBIANA

Relación de los microorganismos con el ambiente donde habitan:

1) fracción abiótica (el hábitat): suelo

• partículas minerales (arena, limo, arcilla)

• agua y solutos

• gases (aire)

• compuestos orgánicos

2) una fracción biótica (los componentes vivos):

• raíces

• fauna (detritívoros)

• microorganismos (descomponedores).

ESTAMENTO DESCOMPONEDORES

BIOMASA MICROBIANA DEL SUELO

P= V x D= 10-12 cm3 x 1.5g/cm3 = 1.5 x10-12 g

Bacterias/g suelo = 109

Biomasa de bacterias/g suelo = 109 x 1.5 x10-12 g = 1.5 x10-3 g

Biomasa por Ha Peso de 1 Ha = V x DV= 10.000 m2 x 0.2m = 2.000 m3

Densidad del suelo = 1 gr/cm3 P = 2.000 m3 x 1.000 Kg/m3 = 2 x106 Kg Biomasa de bacterias por Ha = 2x106 Kg x 1.5x10-3 Kg = 3.000 Kg/Ha

DISTRIBUCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN EL SUELO

Alta variabilidad espacial.

Alta variabilidad temporal.

En relación con:

Contenido de humedad.

Contenido de materia orgánica.

Cantidad de oxígeno.

Estructura del suelo (agregados).

Presencia de microfauna.

Presencia de raíces vivas.

Agregado cerrado

Agregado abierto

Metabolismos anaeróbicos

Metabolismos aeróbicos

Metabolismos aeróbicos

O2Materia

orgánica

Partículas minerales

Hifa de hongo

BacteriaMetabolismos aeróbicos

Estructura de un agregado de suelo y sedimentos

INTERACCIONES MICROBIANAS

1 - Sinergismos

Comensalismo

• Remoción de sustratos.• Liberación de sustancias bióticas: AA, Vitaminas, bases.• Remoción de inhibidores: destrucción de toxinas, reducción de presión osmótica, variación de O2 y pH.• Protección ,albergue y superficies adecuadas.

MutualismoSíntesis y degradación de moléculas.

Simbiosis

Hábitat, nutricional, no casual, específica.

MUTUALISMO: Azospirillum

REFERENCIAS

Azospirillum lipoferum

A y C cultivados en medio líquido

B y D cultivados en medio sólido

F: flagelo polar

L: flagelos laterales

MUTUALISMO: Azospirillum

SIMBIOSIS: Rhizobium

Imagen de microscopio en la que se observa a la bacteria 'Rhizobium' colonizando la raíz del trébol.

2 - Antagonismos

AmensalismoInteracción biológica que se produce cuando un organismo se ve perjudicado en la relación y el otro no experimenta ninguna alteración, es decir, la relación le resulta neutra. Una especie produce sustancias: •Inhibidoras (microbiostáticas)•Tóxicas (microbiocidas) baja especificidad (ácidos inorgánicos y

orgánicos, alcoholes, etc)

alta especificidad (antibióticos)

Competencia: inter o intraespecífica

La capacidad de un organismo para competir depende de:Alta velocidad de crecimientoTolerancia a factores abióticosTolerancia a fluctuaciones ambientalesCapacidad de multiplicarse a bajas concentraciones de nutrientes limitantesEficiencia en el uso de nutrientes limitantesRequerimientos de factores de crecimiento (protótrofo aventaja a auxótrofo)Capacidad de sintetizar y almacenar sustancias de reserva.Capacidad de trasladarse a lugar con mejor disponibilidad del nutriente limitante

Parasitismo

Predación

Parásito: organismo que se nutre a partir de células, tejidos o fluidos de otro organismo denominado hospedante Parásitos facultativos

obligados

Parásitos endoparásitos (bacteriófagos)

ectoparásitos (poco frecuente entre microorganismos)

El periodo de contacto entre los organismos es corto y la presa normalmente es muerta y digerida rápidamente. El predator normalmente es de vida libre, de mayor tamaño que la presa y de menor especificidad en sus hábitos alimenticios.Relación entre número de presas y energía de captura (los protozoos consumen bacterias si están próximas, de manera tal que la energía ganada en la predación sea mayor que la necesaria para predarlas).

EFECTOS SOBRE EL SUELO:

Retención de agua.

Aireación.

Agregación.

Estructura.

Intercambio calórico.

Reserva de nutrientes.

Regulación de pH.

MATERIA ORGÁNICA

TIPOS DE MATERIA ORGÁNICA

M.O. fresca: rastrojos y excrementos

M.O. en descomposición (soluble)

M.O. nativa (humus)

MATERIA ORGÁNICA FRESCACOMPUESTOS SIMPLES:

COMPUESTOS POLIMERIZADOS:

COMPUESTOS HIDROFOBOS:

HIDRATOS DE CARBONO. PEPTIDOS. AMINOÁCIDOS.

PROTEINAS. ÁCIDOS NUCLEICOS. ALMIDÓN. CELULOSA. HEMICELULOSAS. SUSTANCIAS PÉCTICAS. QUITINA. LIGNINA. TANINOS.

CERAS. GRASAS. CUTINA.

citoplasma

citoplasma

pared celular

Constituyentes% de materia seca

Centeno joven

AlfalfaAcículas de

pino

Grasas y ceras 2.35 10.41 23.92

Solubles en agua 29.54 17.24 7.29

Hemicelulosas 12.67 13.14 19.98

Celulosa 17.84 23.65 16.43

Lignina 10.61 8.95 22.68

Proteínas 12.26 12.81 2.19

Cenizas 12.55 10.30 2.51

Composición química de distintos vegetales

Efecto de la edad en la composición química de la cebada

MATERIA ORGÁNICA FRESCA

DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS

ENZIMAS:

EXTRACELULARES: ECTO O ENDO MOLECULARES.

ADSORBIBLES POR ARCILLAS.

FACILMENTE DEGRADABLES.

FACILIDAD DE DESCOMPOSICION:

TIPO DE ENLACE ENTRE MONOMEROS

TIPO DE ENLACE ENTRE C.

COSTO-BENEFICIO PARA EL MICROORGANISMO.

DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS

PROTEÍNAS

Aminoácido alifático

Aminoácido aromático

Aminoácido azufrado

Enlace peptídico

Enlace puente disulfuro

ALMIDÓN

ORGANISMOS AMILOLÍTICOS: MUY DIVERSOS Y ABUNDANTES.

- BACTERIAS (con o sin esporas, aerobias y anaerobias, Gram + o -) - HONGOS. - ACTINOMICETES.

ENZIMAS: AMILASAS: amilosas 1-4. GLUCOSIDASAS: amilopectinas 1-6.

Enlace glicosídico α1-6

Enlace glicosídico α1-4 Amilopectina

Enlace glicosídico α 1-4

Amilosa

ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR DE LAS PLANTAS

FIBRA DE CELULOSA

DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS

SUSTANCIAS PÉCTICAS

ORGANISMOS PECTINOLÍTICOS:

- BACTERIAS (especialmente las patógenas y simbióticas). - HONGOS (patógenos y degradadores primarios). - ACTINOMICETES.

Estructura de la pectina

HEMICELULOSAS

MICROORGANISMOS:

- BACTERIAS (específicas). - HONGOS Y ACTINOMICETES (muy abundantes).

ENZIMAS: AMILASAS: amilosas 1-4.

CELULOSA

ORGANISMOS CELULOLÍTICOS:

- HONGOS (muy abundantes). - ACTINOMICETES. - BACTERIAS (muy específicas: aerobias (Mixobacterias. anaerobias (Clostridium). - PROTOZOOS.

ENZIMAS: CELULASA C1 Y Cx, GLUCOSIDASAS β (1-4).

LIGNINA

MICROORGANISMOS: - BACTERIAS (especialmente las patógenas y simbióticas). - HONGOS (patógenos y degradadores primarios). - ACTINOMICETES.ENZIMAS: HIDRÓLISIS DE ANILLOS AROMÁTICOS (acción rápida)

RUPTURA DE ENLACES (acción rápida). RUPTURA DE ANILLOS (acción lenta).

COMPUESTOS SOLUBLES + HEMICELULOSAS + PROTEÍNAS CELULOSA + LIGNINA + TANINOS

ÍNDICE DE DESCOMPOSICIÓN

A: Fenoles

B: Ceras

C: Lignina

D: Celulosa

E: Hemicelulosas

F: Azúcares

M.O. NATIVA: HUMUSÁCIDOS FÚLVICOS: poco polimerizado peso molecular: 1.000 - 30.000.

ÁCIDOS HÚMICOS: muy polimerizados peso molecular: 10.000-100.000.000, con melaninas

NÚCLEOS:

- Bencenos.- Pirroles (con N).

RADICALES:

- Carboxilos.- Fenoles.- Alcoholes.- Metoxilos.- Carbonilos.- Aminas.

- Agregación.- Retención de agua.- Aireación.- Estructura.- Capacidad de intercambio

catiónico.- Reserva de nutrientes.- Regulación de pH.

RELACIÓN HUMUS ARCILLAS-CATIONES

M Metal

Fenol

Arcilla

Sucesiones microbianas de la descomposición

RESIDUO ORGÁNICO

POLÍMEROS(Proteínas – Celulosa – Lignina)

MONÓMEROS(Glucosa – Ácidos orgánicos

O2 SO4-2 NO3

-

CO2

+ H2O

SH2N2O

FaunaHongos

RespiraciónFermentaciónOxidaciones incompletas

MIN

ER

AL

IZA

CIÓ

NHUMUS

Humificación

Volatilización N2

Mineralización

NH4+

NO3-

SH+ HPO4-2

SO4-2

Oxidacióninorgánica

Asimilación

Acidificación

Solubilización

BALANCE MINERALIZACIÓN - HUMIFICACIÓN

M. O. FRESCA

CO2

HUMUS

ÍNDICE DE MINERALIZACIÓN DEL C = CO2/MO(< 1 humificación, >1 deshumificación).

ÍNDICE DE HUMIFICACIÓN = ÁCIDOS HÚMICOS/MO

TIPO DE HUMUS = ÁCIDOS HÚMICOS/ÁCIDOS FÚLVICOS

FACTORES QUE REGULAN EL BALANCE MINERALIZACIÓN - HUMIFICACIÓN

Clima.

Cantidad de residuo.

Tipo de residuo: cosechas, malezas, verdeos.

Composición química de lo residuos.

Época de deposición.

Manejo: - Tala. - Desmonte. - Sobrepastoreo. - Laboreo. - Fertilización. - Fuego.

VELOCIDAD DE DESCOMPOSICIÓN

0

20

40

60

80

100

120

0 3 6 9 12

meses

peso

rem

anen

te (

%)