Micro Suelo 1

Microbiologa del suelo

Mara Cecilia Arango Jaramillo

El suelo:Un biotopo,prcticamente ignorado


EL SUELOEs el principal medio en el que crecen las plantas.

Es el soporte fsico que continuamente les proporciona:Los nutrientes inorgnicosEl aguaEl entorno gaseoso adecuado para los sistemas radicales.


Los nutrientes inorgnicos que utilizan las plantas provienen de la atmsfera y de la meteorizacin de las rocas de la corteza terrestre.


Meteorizacin de la corteza terrestreLos minerales son compuestos inorgnicos que normalmente estn formados por dos o ms elementos en proporciones de peso determinadasEjemplo:El cuarzo( SiO2 )La calcita (CaCO3).


Las rocas se dividen en tres grupos segn su origen y formacin:gneasGranito, basalto, cuarzo, feldespatoSedimentariasesquistos, areniscas, piedra calizaMetamrficasAreniscascuarcita,Esquisto pizarraPiedra caliza mrmol


Procesos de meteorizacindesintegracin fsica y descomposicin qumica de los minerales y las rocas superficiales producen los materiales inorgnicos que formarn los suelos


Los suelos tienen diferente origen y composicinPor lo tanto la microfauna asociada a ellos tambin


La meteorizacin implica procesos:Mecnicos congelamiento y descongelacin calentamiento y enfriamiento, Qumicos El agua se introduce entre las partculas, y los materiales solubles se disuelven en ella. Biolgicos CO2 de la respiracin y otras sustancias descomponen las rocas


Meteorizacin mecnicaEl agua y el viento transportan fragmentos de roca a grandes distancias desgaste que las fracciona en partculas ms pequeas


Meteorizacin qumia (corrosin)Disuelven materiales menos solubles

cidos


Meteorizacin orgnica-biolgicaLos cidos producidos por plantas y las bacterias pueden afectar las rocas.


La formacin del suelo puede ocurrir en:El mismo sitio donde la roca es meteorizadaPueden ser transportados a otros sitios por :La gravedadEl vientoEl aguaLos glaciares.


Materia orgnica del sueloOrigen de la materia orgnica del suelo:Bacterias, hongos, algas, lquenes, musgos y plantas que crecen sobre o entre los minerales y las rocas erosionadasPlantas y animales muertos


Los microbios en el suelo Contribuyen a la formacin de materia orgnicala convierten en cido carbnico o cidos orgnicos disuelven rocas.Controlan la disponibilidad de muchos nutrientes importantes para las plantas


La actividad microbiana es limitada por el agua (sequa,humedad ) y estado de los nutrientesLa actividad microbiana es clave en la productividad de los suelos.


Los microbios pueden existir varios cientos de metros por debajo de la superficie de la Tierra

Los mecanismos de sobrevivencia an no se conocen


Seccin vertical del suelo:Variaciones en el colorCantidad de materia orgnica viva o muerta (incluye microorganismos)PorosidadEstructuraGrado de meteorizacin.


Horizontes del sueloHorizonte AHorizonte BHorizonte C


Horizonte A:Capa superior del sueloLa regin ms superficial y de mayor actividad fsica qumica y biolgica.Contiene la mayor parte del material orgnico del suelo, vivo o muerto:Grandes cantidades de partes de plantas y hojas muertasInsectos y otros artrpodos pequeosLombrices de tierraOrganismos descomponedoresNemtodos


Suelo: Horizonte A

Rocas, silicatos

Capa de agua


En un gramo de suelo del horizante A pueden haber:2500 millones de bacterias+ medio milln de hongos+50 000 algas + 30 000 protozoos


Horizonte B:


El horizonte B:Contiene mucho menos material orgnico y est menos meteorizado que el horizonte superior.Hay pocos microorganismosAlgunos materiales del horizonte A, llegan al B por filtracin del agua a travs del suelo:xido de hierroPartculas arcillosasPequeas cantidades de material orgnico


Horizonte C:

Compuesto por rocas y minerales fragmentados y meteorizados de los cuales se ha formado el suelo verdadero de los horizontes superiores.Los microorganismos son escasos.


Composicin del sueloLos suelos estn formados de materia slida y espacio poroso El espacio poroso es ocupado por diferentes proporciones de aire y agua, dependiendo de las condiciones de humedad.ArcillaMateria orgnicaArena


Los fragmentos de roca y minerales en el suelo varan en tamao:Partcula Dimetro en micrmetrosArena gruesa >200 - 2000Arena fina >20 - 200Limo 2 - 20Arcilla

Los suelos estn divididos segn su textura:Arenoso arcillosos: 35% o ms de arcilla y 45% o ms de arenaLimo-arcillosos: 40% de arcilla y 40% o ms de limo Margosos o francos: contienen igual proporcin de arena, limo y arcilla. Ideales para la agricultura.


La textura del suelo influye en las comunidades de microorganismos porque de ella depende la aireacin y la disponibilidad de agua


Intercambio de catinicoLos nutrientes inorgnicos para microorganismos y plantas estn presentes en la solucin del suelo como iones.


Intercambio catinico:Los cationes apresados por las partculas de arcilla pueden:Ser reemplazados por otros cationesSer liberados a la solucin del suelo para ser tomados por plantas y microorganismos.Partculas de arcilla: componentes esenciales de los suelos productivos.


Los aniones (NO3-, SO4-2, HCO3-, y OH-) son lixiviados del suelo ms rpidamente que los cationes ya que no pueden fijarse a las partculas de arcilla.El fosfato, no puede ser arrastrado, ya que:Forma precipitados insolublesEs absorbido o adsorbidoen la superficie de compuestos que contienen hierro, aluminio y calcio.


La acidez o basicidad del suelo est relacionada con la disponibilidad de nutrientes inorgnicos para el crecimiento de plantas y microbios.Los suelos varan mucho en su pH, y muchos microorganismos tienen un estrecho margen de tolerancia.


La gente desconoce que cuando tiene un gramo de tierra en el hueco de la mano, tiene entre un milln y mil millones de seres vivos en esa mano.


Una muestra de suelo contiene:Insectos pterosArcnidosSobretodo filamentos de hongos y de bacterias.


La cuenta de grmenes por suspensin- dilucin muestra ms de un milln de grmenes por gramo de tierra arableLa riqueza de especies y la complejidad de la delgada capa cultivable condicionan la vida sobre la tierra, del mismo modo que la fotosntesis.


Ciclo de la materia orgnica FotosntesisRestos vegetales desaparecen bajo la accin de la microfauna y la microflora del suelo


Amontonamiento de acculas de varios centmetros.FotosntesisAcumulacin


Papel de la microfauna del suelo: Disgregacin de la materia orgnicaDiseminacin de la microflora

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Diseminacin activa con las heces de la microflora intestinalDisgregacin de la materia orgnicaReincorporacin de microorganismos al suelo


Plantas y microflora: organismos complementarios, en la mineralizacin de la materia orgnica Los residuos orgnicos no consumidos van a ser degradados por la microflora. Son los hongos, en primer lugar, los que van a atacar a la materia orgnica fresca, y en el siguiente orden


Mineralizacin de la materia orgnicaHongos: glucfilos utilizacin de las sustancias hidrosolublesHongos celulolticos: metabolismo de la celulosaHongos lignolticos : degradacin de la lignina


Plantas y microorganismos son complementarios: unos fabrica materias carbonadas, otros libera minerales


CAPA VEGETAL DEL SUELOMateria inorgnicaMateria orgnicaRaces de las plantas Hojas de las plantas Fotosntesis


Proteccin de los microorganismos ante desequilibrios ambientalesCuando se aade materia orgnica a los suelos agrcolas, las bacterias consumen todo el carbono disponible. Consecuencia: rarefaccin, e incluso desaparicin, de los microorganismos. Para estos casos, la naturaleza ha creado sistemas de proteccin para que los microorganismos sobrevivan


Estructuras de proteccin de los hongosClamidospora: clula latente, con pared gruesa y cuyo contenido es rico en reservasEsclerote: esfera cuyo envoltorio externo est constituido de hifas muertas de pared gruesa, y el centro de filamentos vivos ricos en reservas, en estado latente.


Estructuras de proteccin delas bacteriasLas (Gram+) forman endosporas. Susceptibles de sobrevivir muchos aos en condiciones desfavorables.Las Gram- estn desprovistas de mecanismos de resistenciaForman agregados biolgicos cuando las condiciones son desfavorablesLa actividad celular y las divisiones, se hacen ms lentas.


Numerosos procariotas para protegerse exudan en su superficie polisacridos que se adhieren a lminas de arcilla. Son estructuras que permiten la supervivencia de las bacteriasSe forman cuando las condiciones ambientales llegan a ser desfavorables

Desaparecen cuando las condiciones pedolgicas vuelven a ser adecuadas


Estas formaciones tienen un dimetro que vara de 10 a 1000 mm y pueden contener varios miles de grmenes.


Los polisacridos tienen varias funciones:La superficie de bacterias y arcillas tienen cargas elctricas negativas, mientras que los azcares son neutros, tienen por tanto un papel aislante.Los azcares tienen tendencia a retener agua, evitan evaporacin en perodos secos.Constituyen reservas. En ausencia de alimentos, las bacterias toman el carbono necesario para el mantenimiento de las funciones vitales esenciales.


Para los microorganismos del suelo vivir en el espacio interagregado (poros) y el agregado mismo (granos) tiene implicaciones importantes


En el espacio interagregado las condiciones son drsticas: La humedad y la aireacin varan muy rpidamente.Este es el microhabitat colonizado por las bacterias Gram+, que poseen la facultad de producir endosporas. Las esporas de los hongos y las de los actinomicetos, son muy resistentes a la desecacin.


Por el contrario, el agregado mismo es recorrido slo por finos capilares de alrededor 2 mm de dimetro, que slo permiten una circulacin lenta de aire y de agua.Aparecern rpidamente condiciones de anaerobiosis. En este medio tan estable viven o sobreviven las bacterias Gram-. Aunque sensibles a las modificaciones ambientales, permanecen vivas en suelos secos durante ms de un ao gracias a la proteccin de los agregados


La composicin qumica y fsica de los agregados es variable.El suelo es un medio muy heterogneoEst constituido de un mosaico de microhabitats cuya composicin biolgica vara cualitativa y cuantitativamente en funcin del tiempo, y de la fuente trfica disponible.


Unos agregados pueden formarse alrededor de citina, desarrrollndose en su seno los llamados citinolticos. Otros encerrarn residuos de lignina permitiendo el crecimiento de los ligninolticos. Los microorganismos que colonizan estos microhabitats difieren igualmente tanto por su morfologa, como por sus requerimientos ecologicos.


Influencia del ambiente del suelo en las poblaciones de microorganismos


Aunque los microorganismos son ubicuos, en pocas situaciones existen poblaciones iguales. Nunca se dan condiciones ambientales idnticas:Las que favorecen la reproduccin de un microorganismo, o permiten la sobrevivencia de otro, pueden ser desfavorables para la existencia continuada de un tercero.


Estas diferencias se reflejan en la microfloraLos suelos cultivados y de jardn tienen abundancia de oxgeno y agua y son ricos en nutrientes aportados por las fertilizacionesEl suelo de un pinar suele ser muy cido y su contenido en principios nutritivos es bajoLos terrenos pantanosos estn inundados, tienen poco oxgeno y contienen abundante materia orgnica en descomposicin.


Para comprender la influencia de los factores que afectan la microflora del suelo es necesario:Conocer las condiciones normales de crecimiento de los microorganismosLos efectos que las condiciones extremas ejercen sobre los distintos grupos.


Factores que afectan en mayor grado a las poblaciones de microorganismos

POBLACIONES DE MICROORGANISMOS


Consideremos estos factores separadamente, pero deberemos tener en cuenta que de ordinario son interdependientes.


Temperatura (Psicrfilos, Mesfilos y Termfilos).


TEMPERATURA DE CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS

Tipo de micro-

organismo

Temperatura ptima

Temperaturas lmite

Ejemplo de microorganismo

Psicrfilas

Alrededor 20o C

5a30o C

Achromobacter

Mesfilas

25 a 37o C

5 a 45o C

Staphylococcus , Mayora de los hongos.

Termfilas

Superior a 45o C

40 a 80o C

Desulfovibrio, Thermoactinomyces, Algunas algas verdes azules

Fermentacin del estircol: La temperatura puede elevarse hasta 65 o C, destruyendo todos los microorganismos, excepto a los termfilos, como el Bacillus calfactor , Thermoactinomyces spp y los hongos termfilos.


En suelos del piso trmico tropical y premontano son ms frecuentes: Fusarium, Aspergillus y Rhizopus

Penicillium crece mejor en suelos ms fros.


REQUERIMIENTOS NUTRITIVOSUtilizacin de energa lumnicaOxidacin quimioautotrfica de materias inorgnicasRespiracin hetertrofa de materia orgnicaFermentacin de materia orgnica


Existe competencia entre los microorganismos por utilizacin de los nutrientes orgnicos e inorgnicos.


En el suelo la materia orgnica fcilmente utilizable por los microorganismos es ordinariamente reducida, lo que limita su velocidad de multiplicacin.


Al aadir al suelo materiales frescos, estircol o desechos vegetalesel nmero de microorganismos aumenta rpidamente los nutrientes se agotan poblacin de microorganismos vuelva nivel anterior.


Como un microorganismo determinado no puede utilizar igualmente todos los substratossu incidencia y proporcin varan de acuerdo con las situaciones


Opionibacterium acta como barrendero de medios nutritivos parcialmente degradados por microorganismos. En el rumen utiliza cido lctico y glucosa producidos por las bacterias celulticas y las del cido lctico.


Lactobacillus compite eficazmente cuando existen carbohidratos simples pero es incapaz de metabolizar sustancias como lignina.Crece bien en la leche y en el rumen pero no en el suelo.


Otros microorganismos degradan lignina y celulosa sobrevivien en el suelo y en el manto en descomposicin de los bosquesPero no en leche, donde compiten con microorganismos como Bacillus y Lactobacillus


En una poblacin mixta solo unos pocos microorganismos son capaces de metabolizar una sustancia determinada, como insecticidas y herbicidas, estos microbios se ven libres de competencia.


Los auttrofos no compiten por nutrientes orgnicos con otros microorganismos. Slo compiten por luz.

Desarrollo de Nitrosomonas y Nitrosobacter es limitado por compuestos nitrogenados apropiados.


OXGENOLos requerimientos de oxgeno de los microorganismos varan:AerobiosAnaerobiosMicroanaerobiosAnaerobios facultativos


El oxgeno determina el desarrollo de poblaciones de microorganismos en detrimento de otras.


En el ensilado, los forrajes son comprimidos y recubiertos para:Establecer condiciones de anaerobiosis con el fin de promover el crecimiento de microorganismos anaerobios tiles o microaerfilos como LactobacillusMientras se impide el desarrollo de los que tienden a descomponer el forraje (pudricin).


El oxgeno es esencial para muchos microorganismos fijadores de nitrgeno.En suelos poco aireados hay competencia por el uso del oxgeno disponible y ello puede llevar a un descenso en la proporcin de microorganismos aerobiosEn consecuencia disminuye la fijacin de nitrgeno y tambin de la velocidad de degradacin de la materia orgnica.


El nivel de aporte de oxgeno tambin determina la forma de metabolizacin de los nutrientes. Los anaerobios facultativos metabolizan los polisacridos aerobicamente en presencia de oxgeno, descomponiendolos hasta dixido de carbono y agua con alta liberacin de energa.Cuando no hay oxgeno lo hacen anaerobicamente, mediante el proceso de fermentacin, en el cual la degradacin slo es parcial y con poca liberacin de energa.


pHEl pH ptimo para la mayora de las bacterias, algas y protozoos est alrededor de 7.

Con pocas excepciones estos microorganismos no crecen por debajo de un pH de 4 o por encima de un pH 9.


Los actinomicetos y las algas son sensibles a los cidos y su pH ptimo est entre 7.5 y 8.Thiobacillus, Acetobacter y la bacteria fijadora de nitrgeno Beijerinckia, son capaces de crecer y multiplicarse a pH entre 2.5 y 3.5.


El pH ptimo para las levaduras y los hongos vara entre 3.1 y 6.0, mientras sus pH extremos de crecimiento son 1.6 y 9.5.os hongos son resistentes a los cidosAlgunas especies de hongos crecen a pH entre 1.6 y 2.0


En suelos con pH mayores a 7 predominan las bacterias, en especial los actinomicetos, y en menor proporcin los hongos. micorrizas.


El efecto del pH afecta el desarrollo de los microorganismos:Cuando el pH baja:Declina el nmero de bacteriasMientras sube el de levaduras, hongos y bacterias resistentes a la acidez.A pH extremadamente bajos la proporcin de bacterias puede disminuir hasta el 60%.


La acidez del suelo influencia las bacterias de los ndulos de la raz de las leguminosasEn suelos cidos suele envolverse la semilla en una capa de cal, que neutraliza la acidez circundante, promueve la multiplicacin de Rhizobium y permite buena nodulacin de la leguminosa husped.


AGUATodos los microorganismos necesitan agua, aunque sus requerimientos varan.


Las formas vegetativas de las bacterias son menos resistentes a la desecacin que los hongos o los actinomicetos.Las endosporas termoestables producidas por las bacterias, como Bacillus y Clostridium, son resistentes a la desecacin.


Las bacterias esporuladas, los actinomicetos y los hongos son los contaminantes ms frecuentes del aire porque son resistentes a la desecacin.


En los materiales de potencial osmtico alto el agua es poco asequible a los microorganismos.Los suelos salinizados suelen tener presiones osmticas altas que inhiben el crecimiento de la mayora de los microorganismos y races, exceptuando los halfilos.


El exceso de agua en el suelo suele causar encharcamiento y prdida de oxgeno en los capilares del suelo lo cual hace que disminuyan los microorganismos aerobios y aumenten los anaerobios.


Tcnicas de manejo del suelo Las poblaciones de microorganismos del suelo, se pueden:Disminuir o erradicar por perturbaciones importantes del sueloFavorecer con prcticas adecuadas.


FACTORES LIMITANTES DE LA MICROBIOTA DEL SUELOErosin y baja disponibilidad de nutrientesFertilizacin mineral y correctivosPresencia de antagonistas, parsitos y depredadoresTemperatura y pH extremosExtremos en los contenidos de aire y humedad


Textura del suelo y concentraciones txicas de metales pesadosUso de plaguicidas, especialmente los de amplio espectro. Desinfeccin, fumigacin y esterilizacin del sueloInundaciones y malos drenajes


Aradas profundas, volteo del suelo y solarizacin.Sistemas de produccin y explotacin del suelo (monocultivo, cultivos intesivos sin manejo adecuado, minera a cielo abierto).


PRCTICAS QUE FAVORECEN LA DENSIDAD Y LA ACTIVIDAD DE LOS MICROORGANISMOSMantenimiento de la biodiversidad dentro de los cultivos y en las fincas.Coberturas vegetales, abonos verdes y alcolchadosInoculacin de suelos y semillas con microorganismos y eliminacin de competidores.


Incorporacin de compost, fracciones lquidas y slidas de biodigestores, humos, excretas, restos de cosechas y otros residuos vegetalesAgentes naturales de control: control biolgico, plaguicidas botnicos, control cultural.


Los suelos estn formados de materia slida y espacio poroso (el espacio alrededor de las partculas de suelo). El espacio poroso lo ocupan diferentes proporciones de aire y agua, dependiendo de las condiciones de humedad.El agua en el suelo est principalmente presenten forma de una fina pelcula alrededor de la superficie de las partculas del suelo. La materia slida de los suelos consta de materiales orgnicos, en proporciones que varan ampliamente para diferentes suelos. El componente orgnico incluye los restos de organismos en diferentes estados de descomposicin, as como una amplia gama de plantas y animales vivos. Tambin se pueden incluir estructuras tan grandes como las races de los rboles, pero el colectivo vivo esta integrado principalmente por hongos bacterias y otros microorganismos.

La mayora de los metales forman cationes cargados positivamente Ca2+, K+ y Na+. Las partculas de arcilla constituyen una reserva de dichos cationes para la planta. En varios puntos de su red cristalina hay un exceso de carga negativa, donde los cationes pueden fijarse y evitar as ser arrastrados por la accin lixiviante del agua que se encuentra en el suelo.

rbol transforma el CO2 atmosfrico, va fotosntesis en polmeros carbonados cada vez ms complejos. Por este hecho, no hay ninguna necesidad de materias orgnicas y muy bien puede desarrollarse el rbol en un medio puramente mineral. En ausencia de descomponedores (bacterias y hongos) la cubierta vegetal que cae anualmente (hojas, ramas, etc.) se acumulara en la superficie del suelo. Este es el caso en los pinares, donde la presencia de conferas conlleva una acidez que frena o inhibe la actividad microbiana y provoca el amontonamiento de acculas de varios centmetros.

En condiciones normales, estas cubiertas vegetales desaparecen ms o menos rpidamente bajo la accin combinada de la pedofauna y la microflora telrica (5,7,8). Las materias orgnicas van a incorporarse al suelo. Los insectos (colmbolos) y los arcnidos (caros) (figura 2) van a fragmentar los restos orgnicos y por ello van a aumentar las superficies de ataque para los microorganismos. Pero tambin van a actuar de manera indirecta seleccionando sus alimentos (eleccin trfica). Esto no es forzosamente un inconveniente para los grmenes. En el tubo digestivo del animal, una parte se digiere, pero otra se expulsa con las heces, pudiendo colonizar nuevos substratos. El colmbolo o el caro diseminarn as los hongos y las bacterias a grandes distancias (guardando las proporciones: 1 m) y se concentrar en la superficie la materia orgnica fresca (diseminacin activa). Tambin pueden transportar los grmenes de manera accidental en la superficie de su cuerpo (diseminacin pasiva) (9).

Durante esta fase llamada de mineralizacin (6), el microorganismo utiliza la totalidad del carbono como fuente de energa con fines trficos y para reproducirse. El gas carbnico resultante de la respiracin del germen ser expulsado a la atmsfera y podr ser de nuevo utilizado por los vegetales. Una cantidad importante de materia mineral, no utilizada por los grmenes ser puesta a disposicin de la planta. Como se puede constatar, estos dos tipos de organismos son complementarios, uno fabrica materias carbonadas, otro libera minerales.

Los polisacridos tienen varias funciones: La superficie de las bacterias y la de las arcillas tienen cargas elctricas negativas (11), mientras que los azcares son neutros. En ausencia de estos polisacridos los filosilicatos y los microorganismos volvern a crecer. Tienen por tanto un papel aislante.Ya que los azcares tienen tendencia a retener agua, se evita una evaporacin importante en periodos secos.Constituyen reservas. En efecto, en ausencia de alimentos, se constatan zonas de rotura alrededor de las bacterias, pudiendo stas ltimas tomar entonces el carbono necesario para el mantenimiento de las funciones vitales esenciales.Son claramente estructuras que permiten la supervivencia de las bacterias. Se forman cuando las condiciones ambientales llegan a ser desfavorables, pero desaparecen cuando las condiciones pedolgicas vuelven a ser adecuadasAerobios: abundante aporte de oxgenoAnaerobios: cuyo crecimiento solo es posible en ausencia de este gas.Microanaerobios: Tienen requerimientos intermedios entre esos extremosAnaerobios facultativos: Pueden crecer tanto en condiciones aerobias como anaerobias.

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