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Ecología de microorganismos en acuario de arrecife
Fernando Prendas Chaves
Asocam
San José, Costa Rica
[email protected]
Resumen
Los microorganismos ejercen labores fundamentales en los ecosistemas, las bacterias
sostienen la vida en el planeta Tierra, un acuario marino puede entenderse como un
ecosistema en donde estas mismas funciones fundamentales de los microorganismos se
ejecutan y en donde el acuarista debe tener conocimiento de su función para lograr los
resultados deseados.
Entre las labores fundamentales de los microorganismos está el
procesamiento de nutrientes a través de los diferentes ciclos biogeoquímicos, estos ciclos no
deben ser desconocidos por los acuaristas, más bien, su conocimiento le permite realizar
cambios en los parámetros de forma más efectiva y segura para vida que sostiene un
ecosistema en miniatura como lo es un acuario de arrecife.
Palabras clave
Ecosistema, ecología, molécula, carbono, bacteria, holobionte.
Introducción
La ecología se define como la ciencia que trata de las interacciones de los seres vivos y
su ambiente. Proviene del griego Oikos que quiere decir casa y logos que quiere decir
estudio. Ernst Haeckel se considera el padre de la ecología, fue un naturalista alemán y
divulgador del trabajo de Charles Darwin en Alemania. Se puede definir ecosistema como
un conjunto de factores abióticos (no vivo) y bióticos (vivo) (Audesirk, 1996).
Un acuario marino puede ser visualizado como un pequeño ecosistema, este concepto no
es nuevo para el acuarista, pero entenderlo de forma biológica no es lo más común, para esto
hay que entender cada una de las partes involucradas en el acuario, desde las vivas hasta las
no vivas. Los procesos biológicos más importantes en un acuario de arrecife son realizados
por microorganismos, entidades microscópicas, abundantes (más que todos los corales y
peces que pueda mantener el aficionado) y que pueden pasar desapercibidas o ser cajas
negras, donde el acuarista sabe que pasa algo pero no comprende porque es que se dio ese
fenómeno.
Volviendo al concepto de ecosistema se puede entender que un ecosistema es una red
compleja e interaccionada de seres vivos y su entorno no vivo. Esta red puede ser tan grande
como un océano o tan pequeña como una gota de agua. Un acuario sin importar su tamaño,
es un ecosistema muy pequeño si se compara con el ecosistema original que sería el arrecife
coralino. Cada ecosistema está formado por poblaciones; estas son todos los organismos de
una especie y estas poblaciones forman comunidades, que son grupos de poblaciones que
interactúan unas con otras (Audesirk, 1996). Un acuario de 200 galones de capacidad, está
conformado con rocas, 200 galones de agua, iones en dilución como cloruro, sodio,
bicarbonato, calcio, magnesio, nitrato, amonio, entre otros, también los cristales del acuario
forman parte de este ecosistema, la arena coralina,
todos estos y muchos más son
componentes no vivos que conforman el entorno del ecosistema, dentro de este entorno no
vivo interactúan diversas poblaciones de seres vivos, por ejemplo las especies de bacterias
del ciclo del nitrógeno que se unen unas con otras formando una comunidad de bacterias
filtradoras o depuradoras del agua, las algas microscópicas que crecen en los vidrios, la
cantidad inmensa de especies bacterianas que crecen sobre los corales o viven suspendidas
en el agua o debajo en la arena, las poblaciones de gusanos fuego, caracoles que interactúan
con las poblaciones de algas alimentándose de esas,
los peces, los corales y demás
invertebrados.
Todo este ecosistema con sus comunidades interactuando unas con otras, son
dependientes del ser humano, del acuarista, que aporta energía o modifica las condiciones
para que la vida siga siendo posible dentro del acuario, este factor si se quiere pensar de
forma global no es un factor artificial, el mismo acuarista es un organismo vivo insertado en
un ecosistema más grande que interactúa de alguna forma con el acuario. Un ejemplo, es
que la vida misma del acuario puede depender de factores ecológicos externos propios del
ser humano y su ambiente, por ejemplo un fallo en el fluido eléctrico debido a una tormenta
o elevaciones de temperatura debido a una ola de calor en un verano particularmente intenso.
Charles Darwin formuló la teoría de la evolución y desde ese momento cambió la forma
de ver el mundo natural de toda la humanidad, las ciencias naturales biológicas sufrieron un
giro. Según Darwin, las características de una especie están dadas por el ambiente en el que
viven, básicamente lo que Charles Darwin realizó, fue un trabajo ecológico de investigación
explicando que el mecanismo por el cual surgen las especies está dado por la selección natural
que es básicamente la relación de un organismo con su ambiente o con otras especies. Al
encontrarse el medio ambiente en un constante cambio los organismos con mejores
adaptaciones sobreviven y heredan estas adaptaciones a las futuras generaciones (Reyes,
2007). Los organismos que mantiene un acuarista en un acuario en su casa, son organismos
que han pasado por esta selección natural por miles de millones de años, por tanto, se debe
realizar un esfuerzo por replicar las condiciones de su medio ambiente, en el cual por
millones de años han demostrado ser los mejores, los más eficientes, los que se han adaptado
mejor y los que tuvieron mejores probabilidades de sobrevivir dentro del arrecife, ningún
organismo puede adaptarse a cambios en las condiciones ambientales si estas son muy
bruscas, los cambios en los ecosistemas naturales son cambios graduales, a diferencia de un
cambio en un acuario que puede ser abrupto.
El hombre y su relación con los microorganismos.
Un microorganismo se puede definir como seres vivientes que no se pueden ver a simple
vista, en otras palabras, que su tamaño no permite ser observado por medio del ojo humano,
cuya máxima capacidad de observar objetos pequeños puede rondar los 400 micrómetros
esto quiere decir 0.4 mm, cualquier organismo más pequeño que eso simplemente será
invisible para el ojos del ser humano. Dentro de estos organismos que por mucho tiempo el
ser humano no fue capaz de observar, aunque en algunos casos se percataba de su existencia
o de los efectos de su existencia, se encuentran bacterias, algas, protozoarios, helmintos o
gusanos, hongos, algas y algunos artrópodos.
Cuando Anton van Leeuwenhoek realiza sus primeras modificaciones al microscopio y
documenta sus observaciones con unos impresionantes dibujos la humanidad abre los ojos a
un mundo nuevo, que no comprende en absoluto, un mundo tan diferente a lo que el ser
humano puede ver pero igualmente real y sobre el cual toda la vida en la Tierra depende.
Cuando se observa un arrecife, llaman la atención los corales y peces nadando en agua
cristalina, pero basta con poner una gota de esta agua en un microscopio y ver la increíble
complejidad de formas de vida que sostienen el ecosistema marino y que no es posible
observar a simple vista.
El ser humano en un inicio pensaba que ciertos organismos surgían espontáneamente del
ambiente, poco a poco se fue desechando está teoría pero al momento de hablar de
microorganismos, el ser humano no había sido capaz de encontrar otra explicación que no
fuera que las bacterias, por ejemplo, surgían de la carne podrida. Francesco Reidi y más aún
Lazzaro Spallanzzani, con experimentos y comprobación, refutan de forma total la teoría de
la generación espontánea cuyo tiro de gracia fue dado por los experimentos de Louis Pasteur.
Gracias a estos grandes hombres de ciencia, se abandona la idea de que los microorganismos
son producto de la fermentación o la descomposición, más bien lo que sucede en realidad es
que los propios microorganismos son los causantes de la descomposición o la fermentación
de las sustancias (Atlas y Bartha, 2002). La vida que conocemos viene de vida previa, no se
genera espontáneamente, una bacteria nitrificante que vive en una roca de un acuario, con
todas sus capas de membranas, enzimas que le permiten sobrevivir, ADN que le permite
multiplicarse, se generó a partir de otra bacteria con características prácticamente iguales.
Las bacterias y microorganismos buenos o malos de un acuario vienen de alguna parte,
tuvieron un progenitor que heredó sus características, una analogía es que todos los seres
humanos descienden de otro ser humano similar que heredó sus características. Esto no se
puede cambiar, solo los mecanismos evolutivos pueden cambiar esto con el paso del tiempo,
por tanto, para fines prácticos todas las bacterias deben generarse a partir de una o varias que
se encuentren en el acuario o que el acuarista agregue de alguna forma y sirva como población
fundadora o cultivo inicial, en los casos en los que es necesario agregarlas de alguna fuente
como roca viva o arena viva.
Debido a que los microorganismos pueden incluso viajar por el aire por medio de
partículas suspendidas como lo demostró Jonh Tyndall
y se encuentran en todos los
ambientes posibles, tarde o temprano cualquier ambiente estéril va a ser colonizado por
bacterias, están en todas partes y pueden aprovechar todos los ambientes posibles (Atlas y
Bartha, 2002). Tarde o temprano un acuario instalado con rocas, arena y agua sin vida, en
otras palabras, sin que hubieran participado anteriormente en un medio activo biológicamente
como el mar u otro acuario, van a tener poblaciones bacterianas en crecimiento, esto sin duda
pasará, sin embargo, tal vez no sean las más eficientes y ciertos procesos sean más difíciles
de llevar cabo a totalidad o de forma efectiva. El sistema Zeovit por ejemplo permite un
ciclado completo en un 10-14 días, ya que este sistema se basa, entre otras cosas, en la
continua inoculación de bacterias de cepas preseleccionadas y desarrolladas en laboratorios
donde se ha determinado por selección que son las más eficientes y las más adecuadas para
un acuario marino por tanto los procesos que involucran estas bacterias benéficas se realizan
más rápido (Anónimo, 2005).
Las bacterias y otros microorganismos son ubicuos, esto quiere decir que ha colonizado
todos los ambientes de este planeta, desde los hielos polares hasta los fondos marinos, se
pueden encontrar bacterias colonizando estos lugares, el ambiente selecciona las más
adaptadas para un ambiente particular y se eliminan las menos aptas. Julius Ferdinand Cohn
descubre que algunos microorganismos como bacterias pueden generar esporas que las
protegen de condiciones ambientales adversas y esto permite su diseminación, estas esporas
son estructuras de resistencia, para sobrevivir y colonizar nuevos ambientes, pasando de un
ecosistema a otro (Atlas y Bartha, 2002).
La Tierra tiene una antigüedad de poco menos de 4500 millones de años, las primeras
plantas y animales aparecen entre 600-700 millones de años atrás, el registro fósil da
evidencia sobre esto. Sin embargo, los datos actuales sugieren que la vida microbiana se
originó hace 3850 millones de años, la vida en la Tierra se inventa con los microorganismos
y a partir de ese momento han dominado el planeta y demuestran un hecho sorprendente, que
la Tierra ha estado viva la mayor parte de su historia (Atlas y Bartha, 2002).
James Lovelock formula la hipótesis llamada Gaia, en la que se puede analizar la Tierra
como un súper organismo en donde la generación de vida, modula las condiciones para la
proliferación de muchas formas de vida. Por ejemplo si se borrará toda forma de vida sobre
el planeta se estima que la temperatura llegaría a 290 °C en promedio, a diferencia de las
condiciones actuales en donde una Tierra con vida tiene un promedio de temperatura de 13
°C (Atlas y Bartha, 2002).
Ciclos biogeoquímicos y microorganismos
Los ciclos biogeoquímicos se definen como el movimiento y la conversión de materiales
por medio de la actividad bioquímica en la atmosfera, litosfera e hidrosfera. Todos los
organismos vivos participan de estos procesos en especial los microorganismos. La energía
necesaria para impulsar estos procesos proviene mayoritariamente del Sol, aunque no es la
única, esta energía proveniente del sol fluye a través de los ecosistemas (Atlas y Bartha,
2002). La energía luminosa del sol produce que los microrganismos fotosintéticos y plantas
utilicen esta energía para transformar el dióxido de carbono CO2 en materia orgánica, para
la construcción de esta materia orgánica se utiliza oxígeno, nitrógeno, fósforo, hidrógeno y
azúfre, la energía del sol se almacena en moléculas que por medio de estos ciclos
biogeoquímicos pasan estos elementos de un organismo a otro, de un ecosistema a otro,
transformándose de un lado a otro.
La base de la vida en el planeta son los autótrofos, dentro de ellos los fotosintetizadores
son los más abundantes y que participan más en los ecosistemas.
Estos seres han
transformado la atmosfera terrestre de una atmosfera reductora (pobre en oxígeno) a una
atmosfera oxidante (rica en oxígeno) manteniendo así las condiciones necesarias para la vida
aeróbica que conocemos mayormente (Atlas y Bartha, 2002).
En un inicio, en la Tierra, las condiciones geológicas y químicas produjeron materia
orgánica no viva, o materia orgánica abiótica por ejemplo el metano, incluso demostrado en
los experimentos de Stanley y Miller, estas condiciones ambientales fueron capaces de
producir los primeros aminoácidos a partir de amoníaco, que son las bases para la
construcción de proteínas, moléculas necesarias para la vida. A partir de este punto, se inicia
la historia de la vida en la Tierra, por procesos que la ciencia moderna empieza a entender se
formó la vida y los primeros organismos vivos fueron capaces de obtener energía a partir de
esa materia orgánica no viva, surgieron las primeras bacterias primitivas. Luego de esto, los
microorganismos dan un gran salto en la obtención de energía, el desarrollo de la fotosíntesis
por parte de microorganismos parecidos a cianobacterias. Se inicia el cambio de la Tierra
por parte de los microorganismos, empiezan a cargar la atmosfera de oxígeno (Atlas y Bartha,
2002).
Ciclo del Carbono
El carbono el elemento base de la vida, todos los organismos vivos están hechos de
carbono, el carbono orgánico forma parte de la
estructura química de proteínas,
carbohidratos, grasas y ácidos nucleicos, esto lo logra combinándose con otras sustancias
como hidrogeno, nitrógeno y fosforo. Todos los seres vivos de un acuario (y de todo el
planeta) están construidos a base de carbono. En procesos como la alimentación de un acuario
se están agregando sustancias diversas derivadas de estos ordenamientos del carbono por
ejemplo proteínas (Carbono-Hidrogeno-Oxígeno-Nitrógeno-Azufre-Fósforo), carbohidratos
(Carbono-Hidrógeno-Oxígeno), grasas y fosfolípidos (Carbono-Hidrógeno-OxígenoFósforo), estas moléculas grandes son fundamentales para la vida, se les llama
macromoléculas orgánicas y a partir de ellas es que la vida se organiza y funciona desde su
estructura más elemental, la célula que puede ser muy simple como una bacteria hasta células
más especializadas como las que forman parte de peces y corales(Atlas y Bartha, 2002).
La principal fuente de carbono del planeta es el dióxido de carbono CO2 en la atmosfera,
este en medios acuáticos se puede encontrar en forma de CO2 gaseoso, ácido carbónico
H2CO3, bicarbonato HCO3- y carbonato CO3 -2. Los principales organismos fotosintéticos
son las algas, cianobacterias y bacterias fotosínteticas. Estas convierten la energía luminosa
del sol en energía química. Al crecer y reproducirse acumulan gran cantidad de energía y se
les denomina productores primarios, lo que hacen es transformar el CO2 en macromoléculas
orgánicas formadas de carbono. Toda esta energía química acumulada se denomina biomasa
y a través de las cadenas alimenticias se transfiere de un organismo a otro. El ciclo por tanto
inicia con el fitoplancton y a partir de ahí se estable una red de microorganismos que se
alimentan unos de otros, desde un nivel muy pequeño hasta llegar al zooplancton y este a su
vez sirve de alimento para organismos cada vez más grandes como corales y peces (Atlas y
Bartha, 2002).
Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento importante para las macromoléculas orgánicas, forma parte
de los ácidos nucleicos como el ADN y ARN responsables de la herencia, forman parte de
los aminoácidos y estos a su vez constituyen las proteínas las cuales son cadenas de
aminoácidos y también formar parte de aminoazúcares que tienen función estructural por
ejemplo constituyen parte de la quitina que forma el caparazón de los crustáceos (Atlas y
Bartha, 2002).
En la Tierra el 79 % de la atmosfera es nitrógeno gaseoso (N2) y se incorpora
principalmente a los ecosistemas mediante de bacterias fijadores de nitrógeno que toman este
nitrógeno gaseoso y lo transforman en alguna forma de nitrógeno soluble, este proceso
ecológicamente es importante debido a que el nitrógeno es un elemento fundamental para la
vida y a pesar de ser muy abundante la forma gaseosa es poco utilizable. Existen rocas que
tienen amoníaco (NH3) y la degradación de estas sirve como reservorio de amoníaco
liberándolo a los ecosistemas. Las formas solubles de nitrógeno son las más importantes
para los ecosistemas y por ende, para un acuario. Estas son amoníaco NH3, nitrito NO2- y
nitrato NO3-(Atlas y Bartha, 2002).
La primera parte es el proceso denominado amonificación, en esta el nitrógeno contenido
en los compuestos orgánicos es liberado en el acuario en forma de amoníaco. Los animales
como los peces producen amoníaco, este es muy soluble en agua, otros organismos producen
para excretar el exceso de productos nitrogenados una molécula llamada urea, los seres
humanos y los peces cartilaginosos son productores de urea y el último mecanismo de
excresión del exceso de productos nitrogenados es el ácido úrico como lo hacen los
artrópodos y moluscos. Estos productos nitrógenados se generan a partir de la digestión de
macromoléculas que contienen nitrógeno (proteínas de la carne, quitina contenida en en el
caparazón de camarones, el ADN de los animales que sirvieron de alimento, etc). Tanto la
urea como el ácido úrico por acción de microorganismos se transforman en amoníaco.
Cuando un organismo muere, sea un pez, algas o una bacteria, las proteínas que lo
constituyen se degradan por la acción de enzimas de microorganismos descomponedores que
obtienen la energía almacenada en estas moléculas este proceso reduce las proteínas a
amoníaco.
Así todos los procesos de alimentación,
digestión, recambio celular
y
descomposición en un acuario generan amoníaco.
La nitrificación es el segundo proceso acoplado en este a partir del amoníaco generado
por la acción de bacterias nitrificantes y en presencia de oxígeno se oxida el amoníaco
generado en el paso anterior, generando finalmente nitrato. Este proceso se lleva a cabo en
dos partes una primera a cargo del género Nitrosomonas sp. en donde se produce esta
reacción:
2NH3 + 3O2 → 2NO2− +2H2O+ 2H+ + 2e−
Este proceso genera energía aprovechada por las bacterias, principalmente las
Nitrosomonas sp. En este paso es muy importante notar que el proceso es dependiente de
oxígeno el cual se consume en el proceso, lo cual quiere decir que en el acuario aumenta la
demanda de oxígeno.
El segundo proceso está a cargo de las Nitrobacter sp.
NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e−
En las dos ecuaciones, se da la producción de un ión hidronio H+, el cual es ácido, esto
quiere decir que la nitrificación produce ácido y por ende consumo de alcalinidad con su
correspondiente consecuencia en el pH (Sharrer et al. 2007).
Tabla 1. Sustratos y productos de algunos nitrificadores
Organismo
Sustrato
Producto
Arthrobacter
NH3
NO2−
Arthrobacter
NH3
NO3−
Aspergillus
NH3
NO3−
Nitrosomonas
NH3
NO2−
Nitrobacter
NO2−
NO3−
La nitrificación produce nitrato, a partir de este existen varias vías en las cuales los
microorganismos lo pueden aprovechar, estos procesos se espera que se lleven a cabo en el
acuario debido a que reducen la cantidad de nitrato que se pueda acumular en el agua. Un
proceso es la reducción asimilatoria de nitrato, acá lo que ocurre es que al ser el nitrógeno un
elemento fundamental para las macromoléculas orgánicas necesarias para la vida, el nitrato
se transforma en un reacción química a amoníaco nuevamente para que este sea incorporado
en proteínas con diferentes funciones dentro de la célula, en otras palabras el amoníaco
producido a partir del nitrato se incorpora a la materia orgánica viva de la célula, este proceso
lo realizan bacterias, hongos, algas y plantas (Atlas y Bartha, 2002).
También estos
organismos pueden aprovechar el amoníaco directamente sin necesidad de la reducción de
nitrato. Resumido en una ecuación:
NO3− → NH3 → Aminoácido → Proteína → Organismo vivo
Otro proceso similar pero no benéfico para un acuario, es la reducción desasimilatoria de
nitrato, en este proceso no hay asimilación del nitrógeno, se forma amoníaco pero no se
utiliza para generar proteínas sino que se libera, es un proceso que se realiza en zonas de
poco movimiento, cargadas de sedimentos y en ausencia de oxígeno por intermedio de
bacterias (Atlas y Bartha, 2002).
NO3− → NO2− → NH3
La desnitrificación es un proceso que se puede realizar en múltiples ambientes
en un
acuario marino, está a cargo de bacterias desnitrificantes que se inhiben en la presencia de
oxígeno, por tanto en el acuario se realiza en zonas de poco movimiento. Este proceso consta
de una serie de reducción tomando al nitrato como sustrato, el cual es transformado a nitrito
luego a óxido nitríco pasa por óxido nitroso para finalmente obtener nitrógeno gaseoso. Este
es un proceso muy importante porque finaliza todo el ciclo del nitrógeno en el acuario con
un producto gaseoso que separa este nutriente del acuario. Este proceso requiere de carbono
orgánico para llevarse a cabo debido a que las moléculas de carbono proporcionan los
electrones necesarios para que se lleven a cabo las reacciones de reducción que culminan con
la reducción de nitrato a nitrógeno gaseoso.
C6H12O6 + 4 NO3− → 6CO2 + 6H2O + 2N2
Una forma de intensificar y promover este proceso es adicionar alguna fuente de carbono
orgánico tipo carbohidrato como en la ecuación C6H12O6, entre esta fuentes puede ser el
azúcar ( C12H22O11), etanol (C2H6O) o algún plástico biodegradable. Con esto se garantiza el
acuarista que va a promover que todo el nitrato pase al proceso de desnitrificación sin
limitante del carbono orgánico.
Existe otro proceso, poco explotado por los acuarios marinos pero prometedor para el
diseño de futuros métodos de eliminación de productos nitrogenados del acuario de arrecife,
se llama Annamox, u oxidación anaeróbica de amoníaco, este proceso es la una oxidación
sin usar oxígeno del amoníaco hasta transformarlo en nitrógeno gaseoso, la gran ventaja de
este proceso es que no hay producción de nitrato intermediario que tiene tendencia a
acumularse en el acuario y por tanto no hay necesidad de incrementar la desnitrificación con
alguna fuente de carbono. Es un proceso de un paso en el que el amoníaco se elimina por
medio de nitrógeno gaseoso. En ecosistemas naturales se sabe que ocurre en esponjas
marinas (Rädecker et al. 2015).
Ciclo del Fósforo
El fósforo es un nutriente esencial para los microorganismos, su forma más común es el
fosfato PO4-, entre sus funciones destacan síntesis de componentes celulares, mantenimiento
celular y transporte
de energía, cualquier proceso que involucre el crecimiento y
metabolismo bacteriano y de algas va a tener repercusión en el consumo del fosfato ya que
forma parte de la biomasa de los organismos que lo utilizan. Por tanto el consumo de fósforo
se acopla a los procesos de nitrificación y desnitrificación, siendo mayor en esta última. El
mecanismo primario de remoción de fosforo por asimilación es la desnitrificación (Sharrer
et al. 2007).
El fosforo es un nutriente esencial para las plantas, bacterias fotosintéticas,
cianobacterias, algas y demás organismos que componen el fitoplacton, por tanto estos
organismos lo utilizan y pueden ser mecanismos para removerlo del acuario. En sistemas
naturales el fosfato es un compuesto limitante, el crecimiento de organismos fotosintéticos
depende de la disponibilidad del fosforo, en un ecosistema como un acuario, los niveles
elevados de fósforo puede desatar explosiones algales (Atlas y Bartha, 2002).
Corales: Concepto de Holobionte
Es altamente conocida la relación entre los corales y sus diferentes tipos de Symbiodinium
sp. que comúnmente les llama zooxantelas, la clave para entendeder la alta productividad de
un arrecife coralino se encuentra en la biología de la gran cantidad de microorganismos
fotosínteticos colonizando múltiples estratos del arrecife, los corales como entes vivos no se
han escapado a que la evolución los haga participes de estos procesos. Hasta el momento
en que se comprendió por la ciencia estos procesos fue cuando se pudo resolver, lo que se
consideraba una paradoja de Darwin, ya que en un arrecife de coral, existe un ambiente muy
pobre de nutrientes pero increíblemente rico y productivo en vida e interacciones entre seres
vivos, eso es algo que debe quedar claro a los acuaristas, cualquier acuario por más limpio
que sea es más contaminado que un arrecife, la gran diferencia muchas veces a punta a la
proporción de nutrientes y ahí es precisamente donde surgen los problemas en sistemas de
acuarios de arrecife que llegan a tener condiciones oligotróficas (condiciones pobres de
nutrientes) (Rädecker et al. 2015).
La luz solar proporciona la energía necesaria para la fijación de carbono por parte de los
Symbiodinium sp. y de este proceso el coral se beneficia. Sin embargo, esta no es la única
asociación simbiótica que tiene el coral, por tanto surge el concepto de holobionte, ya que el
coral forma parte de múltiples asociaciones diferentes junto a la ya descrita asociación de
coral y Symbiodinium sp. Entre organismos asociados a corales están protozoarios, hongos,
bacterias y archeas (microorganismos unicelulares procariotas similares a bacterias). Por
tanto, se puede identificar al coral como un meta organismo formado por interacciones
metabólicas de varios organismos, el coral como tal es un organismo complejo e interactivo.
Las estructuras del coral que sirven para la colonización de múltiples organismo son la
superficie mucosa, el tejido del coral, la cavidad gastrovascular y el esqueleto. Entre los
procesos que llevan a cabo estas asociaciones, se encuentran la fotosíntesis y con esto la
fijación de carbono, el metabolismo del nitrógeno ya que el coral se puede asociar a bacterias
del ciclo del nitrógeno y aprovechando esta situación para fomentar o restringir la producción
de sus zooxantelas, también muchas bacterias que crecen sobre el coral le proporcionan
defensa para protegerse de bacterias patógenas, estas bacterias benéficas general compuestos
antimicrobianos que ayudan al coral para protegerse de infecciones. Según investigaciones,
demuestran que cambios en estas relaciones se pueden asociar a blanqueamientos.
Sin lugar a dudas la relación más importante y más estudiada es la del coral y sus
Symbiodinium sp. Esta relación el coral tiene control por medio de mecanismos para regular
el crecimiento como lo son compuestos químicos que señalan aumentar la fotosíntesis,
digestión de los Symbiodinium sp., esto en los casos donde es excesivo su número o ya no
son tan necesarios, los corales simplemente se alimentan de sus simbiontes, finalmente el
coral puede controlar el crecimiento de sus simbiontes por medio de mecanismos de
transporte de nutrientes, en ciertos casos puede limitar la dotación de nitrógeno necesaria
para que el Symbiodinium sp. crezca. Los desequilibrios de nutrientes pueden romper todas
estas relaciones que requieren un delicado equilibrio. Un ejemplo de esto, que es importante
que el acuarista tome en cuenta a la hora de modificar parámetros, las condiciones altas de
nitrato trae consigo un aumento en el número de Symbiodinium sp. estos crecen más de la
cuenta e invaden los tejidos del coral, trayendo consigo un agotamiento del fosfato, en
condiciones de un acuario, puede empeorarse debido al uso de GFO de forma excesiva, ya
que es muy eficiente disminuyendo el fosfato y no tiene acción sobre el nitrato, esto aceleraría
el agotamiento del fosfato, este desequilibrio entre nitrato-fosfato, dentro de los
Symbiodinium sp. trae consigo un fenómeno en unas estructuras fundamentales para la
fotosíntesis llamadas tilacoides en los cuales hay cambios en sus membranas en cuanto sus
fosfolípidos y que desencadenan un proceso de blanqueamiento, por tanto siempre el
acuarista debe tener presenta que primero debe reducir la concentración de nitratos antes de
realizar modificaciones en el fosfato (Rädecker et al. 2015).
De la misma forma que existen organismos que protegen a los corales, existen otros en
los cuales su relación se fundamente en que estos microorganismos degradan los tejidos del
coral, son lo que se puede definir como bacterias patógenas por ejemplo la llamada
enfermedad de banda negra es producida por un consorcio un grupo de microorganismos que
generan la infección en el coral. Se pueden identificar bacterias como Vibrio shitoi y Serratia
marcensens, además del hongo Aspergillus sydowii. En el Caribe se ha identificado la
llamada Plaga Blanca causada por la bacteria Aurantimonas coralicida. Entre bacterias
patógenas en Acropora sp. están Myorides odoratiminus, Bacilus algicola y Alcaligenaceae
bacterium. Sobre un coral existe una dinámica de las comunidades bacterianas donde hay
un constante combate entre patógenos y protectores, las bacterias protectoras general
sustancias antimicroobianas que matan las bacterias patógenas (Sabdono et al. 2015)
Conclusiones
Aplicar conocimientos en ecología y microbiología es de gran importancia para el
acuarista, según la evidencia científica gran parte de la eficiencia de un ecosistema acuático
es gracias a la alta especialización de los microorganismos y sus vías metabólicas que
permiten que todos los componentes químicos de un ecosistema se mantengan en constante
flujo a través del ecosistema.
Las camas de arena y la roca viva de porosidad adecuada proporcionan lugares donde se
acoplan dos procesos descritos anteriormente, nitrificación en presencia de oxígeno, estas
bacterias al procesar el amoniaco y convertirlo en nitrato se agota el oxígeno y aíslan los
estratos más bajos de la roca o la arena de la presencia del oxígeno, ahí se genera un
microecosistema donde se acopla el proceso de desntritificación que va a eliminar el nitrato
del agua convirtiéndolo en nitrógeno gaseoso.
El proceso de desnitrificación es necesario el uso de carbono orgánico, si no hay presencia
de carbono orgánico, este paso de nitrato a nitrógeno gaseoso en un acuario se va a dar tan
lento que el nitrato se va a empezar a acumular hasta concentraciones que van a ser
perjudiciales para el equilibrio entre coral y Symbiodinium sp., la dosificación de carbono en
un acuario marino tiene ese fin, puede ser azúcar o vodka, esto porque el azúcar solamente
va a agregar carbono, hidrógeno y oxígeno, al igual el vodka es básicamente alcohol etílico
con agua (C2H5OH), el uso de otros alcoholes como el whisky o el ron pueden agregar otras
sustancias propias de su manufactura de las cuales no se conoce su interacción el medio
acuático. Al igual que los biopellets corresponden a una dotación de carbono para la
desnitrificación.
La asimilación de compuestos nitrogenados y fosfatados en materia orgánica de seres vivos
es la base del uso de autótrofos como mecanismos de depuración como los son mangles,
refugios con Chaetomorpha sp. y los llamados scrubbers, estos mecanismos promueven
organismos fotosintéticos para que estos incorporen el nitrógeno y fosfato en sus tejidos
consumiendo estos elementos disueltos en agua.
Los principales procesos biológicos en los ecosistemas están a cargo de los microorganismos,
hasta en la fotosíntesis, en la cual normalmente se piensa en plantas, las microalgas y
cianobacterias son los organismos que más contribuyen a la fijación de carbono y a la
liberación de oxígeno a la atmosfera. Para un acuario saludable se debe centrar en procesos
bacterianos eficientes y capaces soportar la carga biológica total y siendo ayudados por
mecanismos más de tecnología como los separadores de proteínas.
Referencias
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Estado de México, México: Prentice Hall.
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Reyes, M. (2007). Historia de la ecología. Agosto 2, 2015. De Universidad de San
Carlos de Guatemala. Sitio web:
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3. Atlas, R & Bartha, R. (2002). Ecología microbiana y microbiología ambiental.
Núñez de Balboa, Madrid, España: Addison Wesley.
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