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TEÓRICO IV
TEMARIO
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).
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).
1% materia viva
4% materia
orgánica
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 D
V= 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:
 Presencia de raíces
(Efecto rizosférico)
 Estructura de agregación
 Prácticas de manejo agrícola
Influencia de la proximidad a las raíces
sobre la abundancia de bacterias
Descripción de la muestra
Bacterias
(millones/g)
Suelo distante 15 cm
14.2
Suelo distante 0-15 cm
25.4
Suelo junto a raíces
122.0
Material superficial de la raíz
1315.6
Distribución de grupos microbianos en el perfil del suelo
Horizonte
cm
Bacterias
aeróbicas
Bacterias
anaeróbicas
Actinomycetes
Hongos
Algas
Protozoos
A0
0-10
1.116.915
1.000
11.335
303.000
500
640
A1
10-12
1.111.000
70.000
16.000
165.000
5.000
320
A2
12-20
317.640
181.000
11.950
77.500
100
40
B
20-40
19.750
700.000
7.250
14.740
100
10
C
50-100
463
10.000
197
1.850
0
0
Humedad del suelo y número de bacterias
Humedad (%)
% de la capacidad de
campo
Bacterias totales
(miles/g)
% relativo a la
microflora total
6.5
30
9.980
33
10.0
50
11.890
40
16.1
65
16.140
55
17.4
70
29.960
100
21.7
100
25.280
84
Efecto de la materia orgánica sobre las bacterias
Horizonte
cm
Materia orgánica
(%)
Bacterias
aeróbicas
(106/g)
Bacterias
anaeróbicas
(106/g)
A0
0-6
8.00
149.2
1.0
A1
6-12
3.11
131.8
1.8
B1
12-24
2.41
108.3
10.0
B2
28-48
1.70
45.3
1.0
C
48-80
0.80
6.0
0.01
Influencia del tipo de suelo y el número de microorganismos
Suelo
pH
Bacterias
Actinomycetes
Hongos
Gris margoso
7.8
18.209
2.230.250
36.000
Pardo arcilloso
7.6
2.230.000
1.700.000
59.000
Arcilloso rojo
6.4
1.650.000
245.000
74.500
Suelo tropical
4.4
127.000
75.000
245.000
Podzol arenoso
3.8
16.000
22.000
125.000
Estructura de un agregado de suelo y sedimentos
Agregado
cerrado
Agregado
abierto
O2
Materia
orgánica
Metabolismos
aeróbicos
Metabolismos
anaeróbicos
Metabolismos
aeróbicos
Hifa de
hongo
Metabolismos
aeróbicos
Bacteria
Partículas minerales
INTERACCIONES MICROBIANAS
1 - Sinergismos
Comensalismo: El comensalismo es una forma de interacción biológica en la que uno
de los intervinientes obtiene un beneficio, mientras que el otro no se ve ni perjudicado
ni beneficiado
• 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.
Mutualismo: El mutualismo es una interacción biológica, entre individuos
de diferentes especies, en donde ambos se benefician y mejoran su aptitud biológica.
Síntesis y degradación de moléculas.
Simbiosis: simbiosis se aplica a la interacción biológica, a la relación estrecha y
persistente entre organismos de distintas especies.
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
Competencia: inter o intraespecífica
La capacidad de un organismo para competir depende de:
Alta velocidad de crecimiento
Tolerancia a factores abióticos
Tolerancia a fluctuaciones ambientales
Capacidad de multiplicarse a bajas concentraciones de nutrientes limitantes
Eficiencia en el uso de nutrientes limitantes
Requerimientos 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
Amensalismo
Interacción 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)
Parasitismo
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)
Predación
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).
MATERIA ORGÁNICA
TIPOS DE MATERIA ORGÁNICA
M.O. fresca: restos orgánicos que por su
tamaño y estado de conservación se identifica
su estructura y origen.
M.O. en descomposición o no humificada:
compuestos orgánicos solubles y de bajo peso
molecular originados de la degradación de la
MO fresca.
M.O. nativa o humus: se sintetiza en el suelo a
partir de los productos resistentes a la
degradación de la MO fresca.
EFECTOS SOBRE EL SUELO:
 Retención de agua.
 Aireación.
 Agregación.
 Estructura.
 Reserva de nutrientes.
 Regulación de pH.
MATERIA ORGÁNICA FRESCA
COMPUESTOS SIMPLES:
 HIDRATOS DE CARBONO.
 PEPTIDOS.
 AMINOÁCIDOS.
citoplasma
COMPUESTOS POLIMERIZADOS:









PROTEINAS.
ÁCIDOS NUCLEICOS.
ALMIDÓN.
CELULOSA.
HEMICELULOSAS.
SUSTANCIAS PÉCTICAS.
QUITINA.
LIGNINA.
TANINOS.
COMPUESTOS HIDROFOBOS:
 CERAS.
 GRASAS.
 CUTINA.
citoplasma
Factores que afectan la
proporción de los distintos
componentes:
 Origen
 Especie
 Edad
pared celular
 Estado fenológico
 Condiciones climáticas
MATERIA ORGÁNICA FRESCA
Composición química de distintos vegetales
% de materia seca
Constituyentes
Centeno
joven
Alfalfa
Acículas 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
Efecto de la edad en la composición
química de la cebada
DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS
ENZIMAS:
 EXTRACELULARES.
 ADSORBIBLES POR ARCILLAS y ÁCIDOS HÚMICOS.
 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
Enlace
peptídico
Aminoácido
azufrado
Enlace puente
disulfuro
ALMIDÓN
Enlace glicosídico α 1-4
Enlace
glicosídico α1-6
Enlace
glicosídico α1-4
Amilosa
Amilopectina
ORGANISMOS AMILOLÍTICOS: MUY DIVERSOS Y ABUNDANTES.
- BACTERIAS (con o sin esporas, aerobias y anaerobias, Gram + o -)
- HONGOS.
- ACTINOMICETES.
ENZIMAS: AMILASAS: amilosas
GLUCOSIDASAS: amilopectinas
Enlace glicosídico α 1-4.
Enlace glicosídico α 1-6.
ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR DE LAS PLANTAS
CELULOSA
ORGANISMOS CELULOLÍTICOS:
- HONGOS (muy abundantes).
- ACTINOMICETES.
- BACTERIAS (muy específicas: aerobias (Mixobacterias.
anaerobias (Clostridium).
ENZIMAS: CELULASAS
FIBRA DE CELULOSA
HEMICELULOSAS
MICROORGANISMOS:
- BACTERIAS (específicas).
- HONGOS Y ACTINOMICETES (muy abundantes).
ENZIMAS: AMILASAS
(ENLACE GLICOSÍDICO α 1-4)
DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS
SUSTANCIAS PÉCTICAS
Estructura de la pectina
UNIDAD ESTRUCTURAL: ácido galacturónico
ENLACE GLICOSÍDICO α 1-4
ORGANISMOS PECTINOLÍTICOS:
- BACTERIAS (especialmente las patógenas y simbióticas).
- HONGOS (patógenos y degradadores primarios).
- ACTINOMICETES.
QUITINA
UNIDAD ESTRUCTURAL: acetilglucosamina ENLACE GLICOSÍDICO β 1-4
ENZIMA: QUITINASA (poco común en la naturaleza)
MUREINA
ENLACE GLICOSÍDICO β 1-4
(degradación lenta)
ENLACE PEPTÍDICO
(degradación rápida)
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).
Sucesión microbiana de la descomposición
MO fresca
1. UTILIZACIÓN DE COMPUESTOS SOLUBLES DE LA MO. FRESCA
fauna detritívora
hongos pectinolíticos
microorganismos aeróbicos
y hongos sacarolíticos
2. DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS (pared celular y citoplasma)
a. degradación de la hemicelulosa
b. ruptura de puentes H de la celulosa
c. hidrólisis de los enlaces glicosídicos de la celulosa
d. hidrólisis de la lignina
e. hidrólisis de polímeros citoplasmáticos
3. DEGRADACIÓN DE MONÓMEROS EN EL SUELO (MO no humificada)
microorganismos aeróbicos (agregados)
Disminuye la concentración de O2
microorganismos fermentadores
4. DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS RECALCITRANTE (MO nativa)
M.O. NATIVA: HUMUS
ÁCIDOS FÚLVICOS: poco polimerizado peso molecular: 1.000 - 30.000.
ÁCIDOS HÚMICOS: muy polimerizados peso molecular: 10.000-100.000.000, con
melaninas
RADICALES:
NÚCLEOS:
- Bencenos.
- Pirroles (con N).
- Carboxilos.
- Fenoles.
- Alcoholes.
- Metoxilos.
- Carbonilos.
- Aminas.
RELACIÓN HUMUS ARCILLAS-CATIONES
Arcilla
Fenol
M
Metal
- Agregación.
- Retención de agua.
- Aireación.
- Estructura.
- Capacidad de intercambio
catiónico.
- Reserva de nutrientes.
- Regulación de pH.
Sucesiones microbianas de la descomposición
RESIDUO ORGÁNICO
HUMUS
Fauna
Hongos
Humificación
MINERALIZACIÓN
Asimilación
POLÍMEROS
(Proteínas – Celulosa – Lignina)
NH 4+
SH +
Mineralización
Respiración
Fermentación
Oxidaciones incompletas
Oxidación
inorgánica
MONÓMEROS
(Glucosa– Ácidos orgánicos
NO 3-
SO 4-2
Acidificación
O2
SO 4-2
NO 3-
CO2
+
H2O
SH 2
N 2O
Volatilización
Solubilización
N2
HPO 4-2
BALANCE MINERALIZACIÓN - HUMIFICACIÓN
CO2
M. O. FRESCA
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
peso remanente (%)
120
100
80
60
40
20
0
0
3
6
meses
9
12