teÓrico iv unidad iv: ecología microbiana del suelo. distribución de los microorganismos....
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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 (
%)