Cambio Climático y

Microorganismos

Ana Vázquez Carballo

Yamal Al-Ramahi González

Ana-Isabel Moraga Quintanilla

Microorganismos y cambio climático

• 1-3% conocido• Diversidad microbiana (procariotas)

– Taxonómica– Funcional– “Sabiduría acumulada” (copia y optimización)

• % Biomasa• Implicados en ciclos biogeoquímicos

• Directa• Indirecta

• Los cambios en el clima pueden ser originados por:– variabilidad interna dentro del sistema climático– factores externos:

• naturales (ciclo solar, erupciones volcánicas)• antropógenos

Ciclo del Carbono

Ciclo del Carbono

• Destacar la importancia de los microorganismos ya que son los responsables de cerrar el ciclo

Ciclo del CarbonoReservorios:

• Sedimentos

• Rocas Carbonatadas

• Humus del suelo

• Biomasa

• Gaseoso

Desajustes:

Los principales desajustes se están produciendo en el reservorio gaseoso→CO2 y CH4

Relación directa entre las emisiones de CH4, y CO2 y el aumento de la temperatura

CO2

CH4

El CH4 tiene un efecto 23 mayor que el CO2

Desde 1750 el CO2 atmosférico ha aumentado un 32%

mientras que el CH4 un 151%

¿No cerraban el ciclo los microorganismos?

¿De dónde sale tanto gas?

Ciclo del Carbono

¾ partes de la emisión de CO2 corresponde a la quema de combustibles fósiles

Fuentes principales de metano:

Prospección de petróleo

Cultivos de arroz

Ganadería intensiva

Contaminación de aguas

Prácticas agrícolas

Colecta artificial

SOLUCIONES:

Disminución de las emisiones

Captura de CO2 en forma de biomasa(Reforestación)

Efecto Albedo

Respiración

Pérdida de biodiversidad

Estudio de la biodiversidad microbiana. Generación de biofilms fijadores de C

Nieve planctónica, mezcla de los mares

Ciclo del Nitrógeno

• Fijación– Química alta E (rayos cósmicos, estelas meteoros y relámpagos)

• N2, O2, H2O NH4 y HNO3

– Biológica (90% N total fijado)• Raíces nodulares• Aerobiosis: Azotobacter, cianobacterias en suelo y agua (Nostoc,

Anabaena, Calothrix).• Anaeroero biosis: Clostridium, Klebsiella y bacterias fotótrofas.• Líquenes: Collema y Peltigera (en simbiosis con cianobacterias).

• Amonificación– Aminoácidos descomposición NH3

• Nitrificación (aerobio, respiradoras aerobias facultativas)

– NH4 NO2- NO3

-

– Nitrosomonas: NH4 suelo como única fuente de E para dar NO2-.

– Nitrobacter: NO2- a NO3

-.

• Desnitrificación (anaerobio, aerobios facultativos)

– NO3- N2

– Pseudomonas y Thiobacillus

Ambiente acuático estratificado

Ciclo de Nitrógeno: DesajustesAutomoción: 0,3 % de aumento anual de NOx a la atmósferaAgricultura e industria: NO3

- (fertilidad, eutrofización,

desnitrificación)

N2O emisión naturalQuema de bosques: disminuye disponibilidad de N2 en el suelo (factor limitante PP, ciclo C)Roturación suelo: aumenta descomposición emitiendo NO3

- y N2OExceso de NO3

- industrial: lixiviadoen anoxia: N2Oatmosférico y posible emisión de CH4

Fábrica de fertilizantes químicos, cría animal intensiva, tratamiento H2O: N2O atmosféricoAutomóviles y temperatura de combustión industrial:

N2O, NO, NO2 (poco reactivos, t1/2 largo)Estratosfera: NO+O3 NO2+O2

Atmósfera baja: NO2+O2 NO+O3 DeposiciónProblema de raíces en latitudes altas

Ciclo del azufre

Dinámicas a destacar

H2S descomposición (principal fuente)

Combustibles fósiles

Volcanes

DMS océano superficial

H2S S0 SO2 SO3

H2SO4

hv

Organoazufrados

SO4=

O

SO4= sueloDMSP (algas)

DMS

Sulfato-sulfonato de metilo

SO4= soluble Bacterias

plantasConsumidores Suelo, fondo de mares,

lagos, embalses

bacterias

H2SSo

SO4=

productores

Resp.Anaer.S reductoras

H2Sal medio

So al medio

BeggiatoaThiothrix

Thiobacillus F. Anaerob BVS BRS

Fe

O2

FeS2

Explotación Minas

Thiobacillus O2

H2SO4

FeSO4

Fe2+Fe3+

Thiobacillusferroxidans

Conversión de ambientesacuáticos en ambientes

extremos

SO2

Fuente natural (60%):Actividad microorganismosVolcanesAerosol marinoErosión

Fuente antrópica:TérmicaAutomociónIndustria

68% combustibles fósiles (40% del carbón, aumentando)

Intoxicación de plantasAsma bronquial Tmortalidad

H2SO4

pH incluso 3,5Actividad hongos y bacterias del suelo

HumusMineralización (metales/M. pesados en solución)Fijación de nutrientes

Gas invernadero

CO2

CH4

CFC

HCFC

N2O

O3

SO2

T Variabilidad climática

En los próximos 100 años se calcula que la temperatura media mundial de la superficie aumente de 1,4 a 5,8 ºC . Una vez que se estabilicen las emisiones de gases de efecto invernadero sus efectos perdurarán debido a la larga escala temporal con que se ajustan las profundidades del océano a los cambios climáticos.

A más Temperatura más Temperatura

Efectos sobre los Ecosistemas y la

BiodiversidadDisminución de ecosistemas →Disminución biodiversidad

Efectos sobre el plancton marino

Un aumento de 2,5ºC en la temperatura aumentaríaen un 20% la respiración del plancton heterótrofo lo que supondría el

retorno del CO2 a la atmósfera

Efectos sobre la descomposición

- Diferencias según los ecosistemas

- Disminución de superficie helada, liberación de sumideros, disminución de albedo.

RETROALIMENTACIÓN

Medio marino:

Tª

CO2

Corales de las Islas Fidji sobreviven a Temperaturas superiores a 30ªC.

¿Adaptación mediada por simbiontes?

Corales

Acidez de Agua CaCO3

Efectos sobre otros organismos:

- Disminución líquenes terrestres

- Aumento líquenes epifíticos

Trentepohlia

¿Adaptación mediada por simbiontes?

Suplemento de hierro

REPERCUSIONES REPERCUSIONES DEL CAMBIO DEL CAMBIO

CLIMÁTICO EN LA CLIMÁTICO EN LA SALUDSALUD

TIPOS DE REPERCUSIONES EN LA SALUD:TIPOS DE REPERCUSIONES EN LA SALUD:

EFECTOS SOBRE LA SALUD EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA:HUMANA:

• Incremento de la mortalidad y la morbilidad por Incremento de la mortalidad y la morbilidad por la mayor frecuencia de eventos extremos.la mayor frecuencia de eventos extremos.

• Enfermedades asociadas a la calidad del agua.Enfermedades asociadas a la calidad del agua.• Enfermedades asociadas a la disponibilidad de Enfermedades asociadas a la disponibilidad de

alimento.alimento.• Incremento de enfermedades asociadas a Incremento de enfermedades asociadas a

vectores.vectores.• Extensión geográfica de las enfermedades Extensión geográfica de las enfermedades

transmitidas por vectores hacia latitudes más transmitidas por vectores hacia latitudes más elevadas.elevadas.

TEMPERATURATEMPERATURA

• Exceso de mortalidad Exceso de mortalidad debido a:debido a:– Enfermedad Enfermedad

cardiovascular.cardiovascular.– Enfermedad cerebro Enfermedad cerebro

vascular.vascular.– Enfermedad respiratoria.Enfermedad respiratoria.

• Afectan sobre todo a Afectan sobre todo a ancianos y niños ancianos y niños pequeños. pequeños.

INUNDACIONES Y SEQUÍASINUNDACIONES Y SEQUÍAS• Reducción de agua limpia debido a las sequías: Reducción de agua limpia debido a las sequías:

menor producción alimentaria y mayor menor producción alimentaria y mayor incidencia de malaria por el cambio geográfico incidencia de malaria por el cambio geográfico del vector.del vector.

• Aguas contaminadas debido a las Aguas contaminadas debido a las inundaciones: aumento de síndromes inundaciones: aumento de síndromes diarreicos, de enfermedades respiratorias (por diarreicos, de enfermedades respiratorias (por los hacinamientos), de enfermedades los hacinamientos), de enfermedades psiquiátricas, sobrecrecimiento de hongos. psiquiátricas, sobrecrecimiento de hongos.

• Aumento de las enfermedades infecciosas.Aumento de las enfermedades infecciosas.

““EL NIÑO”EL NIÑO”

• Calentamiento de agua lejos de la costa Calentamiento de agua lejos de la costa de Perú y Ecuador.de Perú y Ecuador.

• Cada 2-7 años. Dura de 12 a 18 meses.Cada 2-7 años. Dura de 12 a 18 meses.

• Sequías en el sudeste de Asia, Sequías en el sudeste de Asia, Indonesia y África del sur .Indonesia y África del sur .

• Inundaciones en el sudoeste de Inundaciones en el sudoeste de Estados Unidos, Argentina y Kenia.Estados Unidos, Argentina y Kenia.

ENFERMEDADES ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL AGUARELACIONADAS CON EL AGUA

• Amebiasis o disentería amibiana Amebiasis o disentería amibiana ((Entamoeba histolyticaEntamoeba histolytica).).

• Ascariasis (Ascariasis (Ascaris lumbicoidesAscaris lumbicoides).).• Balantidiasis (Balantidiasis (Balantidium coliBalantidium coli).).• Cólera (Cólera (Vibrio coleraeVibrio colerae).).• Cryptosporidiosis (Cryptosporidiosis (CryptosporidiumCryptosporidium).).• Escherichia coliEscherichia coli..• Giardiasis (Giardiasis (Giardia lambliaGiardia lamblia).).

ENFERMEDADES ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL AGUARELACIONADAS CON EL AGUA

• Hepatitis (A y E).Hepatitis (A y E).• Leptospirosis (Leptospirosis (Leptospira interrogansLeptospira interrogans).).• Fiebre tifoidea (Fiebre tifoidea (Salmonella tiphiSalmonella tiphi).).• Paratifoidea (Paratifoidea (Salmonella paratiphi tipo A, B y Salmonella paratiphi tipo A, B y

CC).).• Poliomelitis (Poliomelitis (Polivirus tipo 1, 2 y 3Polivirus tipo 1, 2 y 3).).• Gastroenteritis por Rotavirus (Familia Gastroenteritis por Rotavirus (Familia

Reoviridae).Reoviridae).• Shigelosis o disentería bacilar (Shigelosis o disentería bacilar (Shigella Shigella

dysenteriae, S. flexneri, S. boydii y S. sonneidysenteriae, S. flexneri, S. boydii y S. sonnei).).

ENFERMEDADES INFECCIOSASENFERMEDADES INFECCIOSAS

• DATOS HISTÓRICOS:DATOS HISTÓRICOS:– Los aristócratas romanos se retiraban Los aristócratas romanos se retiraban

durante el verano a casas en las colinas durante el verano a casas en las colinas para evitar la malaria.para evitar la malaria.

– Los habitantes del Sur de Asia Los habitantes del Sur de Asia descubrieron durante el verano que las descubrieron durante el verano que las comidas fuertemente sazonadas con curry comidas fuertemente sazonadas con curry producían menos diarrea.producían menos diarrea.

ENFERMEDADES INFECCIOSASENFERMEDADES INFECCIOSAS

• Los agentes infecciosos varían mucho Los agentes infecciosos varían mucho en tamaño, tipo y modo de transmisión:en tamaño, tipo y modo de transmisión:

ANTROPONOSIS:TRANSMISIÓN DIRECTA TRANSMISIÓN INDIRECTA

HOMBRE HOMBRE

HOMBRE HOMBRE

VECTOR VECTOR

HOMBRE HOMBRE

ZOONOSIS:TRANSMISIÓN INDIRECTATRANSMISIÓN DIRECTA

ANIMALES

ANIMALES

ANIMALES

ANIMALES

VECTOR VECTOR

EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE EL VECTOR:SOBRE EL VECTOR:

AUMENTO DE Tª Y HUMEDAD

AUMENTO DE REQUERIMIENTOS

NUTRICIONALES

ACELERACIÓN DEL PERÍODO DE INCUBACIÓN

INCREMENTO DE LAPRODUCCIÓN DE

HUEVOS

ACELERACIÓN DEL METABOLISMO BASAL

PROLONGACIÓN DELA SUPERVIVENCIA

INCREMENTO DELPROMEDIO DE

PICADURAS

EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE EL VECTOR:SOBRE EL VECTOR:

• El aumento de las precipitaciones causa un El aumento de las precipitaciones causa un incremento del número y calidad de criaderos de los incremento del número y calidad de criaderos de los vectores.vectores.

• Las inundaciones eliminarían el hábitat de los Las inundaciones eliminarían el hábitat de los vectores haciendo que mantengan un contacto más vectores haciendo que mantengan un contacto más estrecho con el humano.estrecho con el humano.

• El aumento de la temperatura en invierno reduce la El aumento de la temperatura en invierno reduce la alta tasa de mortalidad de los vectores.alta tasa de mortalidad de los vectores.

• A medida que el clima se hace más cálido, muchos A medida que el clima se hace más cálido, muchos vectores ampliarán probablemente su distribución vectores ampliarán probablemente su distribución en Europa, pudiéndose introducir nuevos vectores en Europa, pudiéndose introducir nuevos vectores procedentes de los trópicos.procedentes de los trópicos.

ENFERMEDADES CAUSADAS ENFERMEDADES CAUSADAS POR VECTORES Y ZOONOSISPOR VECTORES Y ZOONOSIS

• MalariaMalaria

• Dengue Dengue

• Fiebre amarillaFiebre amarilla

• Encefalitis Encefalitis

• Esquistosomiasis Esquistosomiasis

• Peste Peste

• Hantavirus Hantavirus

• LeptospirosisLeptospirosis

EFECTOS DEL EFECTOS DEL CAMBIO CAMBIO

CLIMÁTICO EN LA CLIMÁTICO EN LA FRECUENCIA DE FRECUENCIA DE

LAS LAS ENFERMEDADESENFERMEDADES

¿Seremos capaces de adaptarnos?

¿Realmente disminuirá la biodiversidad?

¿Se producirá radiación adaptativa?

¿Globalización de enfermedades?