Biología . 2º Bachillerato

Microbiología

7.4 - Los microorganisos y el medio


Los microorganismos son los principales agentes que transforman la materia en los ecosistemas
Son capaces, además, de reciclar materiales que obtienen de diferentes niveles tróficos dando lugar a los denomonados ciclos ecológicos o ciclos biogeoquímicos

En muchas ocasiones su masa es la más importante en un ecosistema.
(Ej Descomponedores de los suelos, fotosíntesis en océnos, ...)

En la mayoría de las ocasiones su metabolismo es el más importante de los ecosistemas.
Frecuentemente muchas reacciones químicas son realizadas únicamente por microorganismos

Su importancia es muy variable dependiendo de nivel trófico y medio

Principales autótrofos en las aguas, principalmente oceánicas
- Diatomeas y Dinoflagelados mayoritarias en océanos 50% de la fijación de C productividad de la Tierra
- La superficie emergida de la tierra es la excepción pues dominan las plantas (obtienen agua del suelo)

Principales heterotrofos en aguas y continentes
- Suponen el 90% de la producción de CO2. (Una hectárea de tierra vegetal contiene 4 Tm de hongos y bacterias)
- En las aguas los heterótrofos dominantes son bacterias, protistas y animales microscópicos
- Los seres pluricelulares mantienen numerosos parásitos internos microbianos

La intensidad metabólica de los microorganismos es muy superior (unas 10 veces) a las de animales y plantas en condiciones adecuadas, debido a su mayor relación superficie/volumen

Sin embargo son más sensibles a algunas condiciones ambientales como la falta de humedad o el frío.

Los microorganismos están implicados en todos los niveles tróficos:

  • Productores principalmente de océanos y aguas continentales.
  • Consumidores primarios . Protozoos
  • Consumidores superiores y parásitos
  • Descomponedores dan lugar a la mineralización de la materia orgánica
    - Muy importantes en suelos y aguas
    - Respiradores
    - Fermentadores
    - Diferentes especialidades en la descomposición.
    En conjunto mineralizan toda la materia orgánica
    (Ej . Bacterias deslizantes digieren celulosa. Nitrificantes oxidan NH3)

 

Los microorganismos están implicados en todas las relaciones interespecíficas

Comensales

Frecuentes saprófitos

Simbiontes

En muchos procesos en plantas y animales
Por ejemplo:

Micorriza
Asociación de plantas y hongos. Raíz de la planta proporciona compuestos orgánicos, micelio sales minerales.

Fijadoras de nitrógeno
Bacterias y plantas. Raices de plantas proporcionan materia prgánica, bacteria fija nitrógeno y cede NH3

Digestión de celulosa
Animales y protozoos o bacterias. Los animales son incapaces de digerir la celulosa. Algunos protozoos, hongos y bacterias
Animales propoporcinan celulosa y medio de crecimiento y se nutren de los microbios

Producción de vitaminas
Flora intestinal de animales proporciona vitaminas y se nutren de sustancias de desecho

Algas en corales
Corales necesitan algas para su crecimiento

Luminiscencia
Algunos peces abisales simbiosis con bacterias luminiscentes

Las propias mitocondrias y cloroplastos
Antigua simbiosis en las que los socios han quedado ligados definitivamente

Parasitos

    Los microorganismos son los principales parásitos de organismos superiores
    Animales: Bacterias y virus
    Plantas : Hongos y virus
    Muchos microbios se han especializado en parasitar un huesped o tipo de huéspedes

Predadores

  • De otros microorganismos: protozoos
  • De organismos superiores, Clostridium botulinum

 

Ciclos biogeoquímicos

La materia forma ciclos, muchos sólo pueden ser cerrados por microorganismos

Ciclo del Carbono y oxígeno

El carbono presente en los compuestos orgánicos de los seres vivos se fija a partir del CO2

La asimilación del CO2 es mayoritariamente fotosintética con liberación de O2
- Las plantas terrestres realizan aproximadamente el 50% de la Fotosíntesis
- En las aguas las algas y cianobacterias fijan el otro 50%
En mucha menor medida se produce fotosíntesis anoxigénica por las bacterias fotosintéticas sin liberación de oxígeno
También es minoritaria la quimiosíntesis bacteriana

Las rutas catabólicas de los heterotrofos liberan CO2.
Especialmente la respiración que
consume generalmente O2.
Mayoritariamente la realizan los descomponedores bacterias y hongos
El 90% de la producción de CO2 es de origen microbiano

Parte de la materia orgánica puede quedar secuestrada en sedimentos (formando sedimentos bituminosos, carbón, petróleo y gas natural) de los que vuelve al ciclo cuando entran en contacto con la superficie

Una pequeña parte del carbono se encuentra en la atmósfera en forma de metano CH4 . Lo producen las bacterias metanógenas anaerobias que viven en los pantanos y en el intestino de algunos herbívoros, las plantas y las emanaciones de gas natural.
El metano se oxida a CO2, pero el tiempo que permanece en la atmósfera actua como un potente gas invernadero.

Las mayores reservas de carbono del planeta se encuentran en forma de carbonatos en las rocas terrestres.
Los carbonatos y la tectónica de placas actúan como un termostato que ha permitido a la Tierra mantener su temperatura a pesar del aumento de la radiación solar:

    En periodos de alta temperatura aumentan las precipitaciones, la erosión y la meteorización secuestrando el CO2 atmosférico en sedimentos carbonatados y haciendo descender la temperatura por el CO2 un gas invernadero.

    En periodos más fríos disminuye la reacción del CO2 con los sedimentos

    La tectónica de placas hace descender los carbonatos en la corteza terrestre. Al ser calentados se descomponen y el CO2 vuelve a la atmósfera en emanaciones volcánica.


Ciclo del Nitrógeno

La única fuente de Nitrógeno asimilable por las plantas y la mayoría de los microorganismos productores es el Nitrato (NO3-) y, en menor medida el amoniaco (NH3)

Los organismos autótrofos lo reducen e incorporan a la materia orgánica

Los organismos consumidores mantienen la mayor parte del nitrógeno y excretan parte en forma de amoniaco, urea, ácido úrico, etc

El amoniaco pasa a NO2- y NO3- por el metabolismo de las Bacterias Nitrificantes .
Son quimiolitotrofas aerobias obligadas.

En ambientes anaerobios actúan las Bacterias Desnitrificantes .
Son respiradoras anaerobias que toman como aceptor de H compuestos de nitrógeno y convierten NO3
- en NO2- y éste en N2.

El nitrógeno atmosférico es un gas muy poco reactivo. Lo incorporan al ciclo as Bacterias fijadoras de Nitrógeno Pueden ser autótrofas como algunas cianobacterias o hetrótrofas. Toma N2 y lo transforman inicialmente en NH3 que fijan a sus compuestos orgánicos. El proceso supone un gasto energético importante.
Estas bacterias son muy importantes pues compensa las pérdidas de N de las bacterias desnitrificantes.
Muchos organismos realizan simbiosis con estas bacterias o cianobaterias .
Pueden llegar a fijar de 6 a 100 Kg de N por Ha y año

Ciclo del Azufre

La fuente de azufre para los autótrofos es el sulfato (SO4=)

Los descomponedores liberan el azufre de los organismos muertos o partes en forma de SH2

El SH2 se oxida a S por varios procesos:
-
Por oxidación expontánea
-
Por bacterias fotosintéticas (Bacterias verdes del azufre y Bacterias purpúreas del azufre) que toman SH2 y S como fuentes de electrones
-
Por bacterias quimioautótrofas que oxidan compuestos de azufre.

El SO4= es convertido en S y SH2 en ambientes anaerobios por Bacterias reductoras del azufre. Respiradoras anaerobias frecuente en losfondos de los océanos y aguas estancadas.

En los océanos la mayor parte del azufre orgánico se encuentra en forma de dimetilsulfoniopropionato DMSP ((CH3)2.S+.CH2.CH2.COOH) que funciona como regulador osmótico en algas. Al morir lo liberan y las bacterias oceánicas heterótrofas lo metabolizan a sulfuro de dimetilo DMS (CH3-S-CH3). Este compuesto es gaseoso y se oxida en la atmósfera a sulfato.


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