1. MICROBIOLOGIA DEL SUELO Maestra Altagracia Jimnez Daz

2. Objetivos Valorar la importancia del suelo y la influencia delos microorganismo. Aprender sobre los horizontes del suelo y sucomposicin. Valorar el impacto de la contaminacin del suelo. Valorar la importancia de la biorremediacin222/10/2011 3. MICROBIOLOGA DEL SUELO Estudio de los microorganismos que habitan elsuelo, su actividad metablica, sus diversasfunciones en el flujo de energa, as como el ciclonutricional. Es producto de innumerables descubrimientoscientficos. Se considera a Winogradsky (1856-1953) comoel padre de la microbiologa del suelo debido ala extraordinaria diversidad de procesos del sueloque logr investigar. Dentro de los cientficos clebres que3impulsaron la microbiologa del suelo fueron:22/10/2011Beijerinck, Waksman, Fleming, Pasteur y Koch. 4. Suelo: Complejo dinmico, caracterizado por unaatmsfera interna, una cantidad particular deagua, elementos minerales, flora y faunadeterminadas La parte ms diversa, biolgicamente, de laTierra Composicin del Suelo Fraccin Mineral Fraccin Orgnica Agua Aire Organismos vivos422/10/2011 5. 5 22/10/2011 6. Existe una gran diversidad de microorganismos que viven en el suelo. Existen del orden de varios miles de millones de bacterias por gramo de suelo.6 Maestra Altagracia Jimnez Daz 22/10/2011 7. El nmero y tipos de microorganismospresentes en el suelo dependen dediversos factores ambientales como sonlos nutrientes Humedad pHPrcticasTemperatura, Aireacinagrcolas7 22/10/2011 8. La mayor parte sonhetertrofos, siendocomunes los bacilosesporulados, Los actinomicetos queson los responsablesdel olor a tierra mojada, y en la rizosfera (regindonde el suelo y lasraces de las plantasentran en contacto)especies de los gnerosRhizobium y8 Pseudomonas.22/10/2011 9. Meteorizacin mecnica El agua y el viento transportan fragmentos de roca a grandes distancias desgaste que las fracciona en partculas ms pequeas9 22/10/2011 10. Meteorizacin qumia (corrosin) H2O + SO2 Disuelven cidos materiales H2O + NO2 (NO3) menos solubles10 22/10/2011 11. Meteorizacin orgnica-biolgica Los cidos producidos por plantas y las bacterias pueden afectar las rocas.1122/10/2011 12. Los microbios pueden existir varioscientos de metros por debajo de lasuperficie de la Tierra Los mecanismos de sobrevivencia anno se conocen12 22/10/2011 13. La formacin del suelo puede ocurrir en: El mismo sitio donde la roca es meteorizada Pueden ser transportados a otros sitios por : La gravedad El viento El agua Los glaciares.13 22/10/2011 14. 14 22/10/2011 15. Materia orgnica del suelo Origen de la materia orgnica del suelo: Bacterias Hongos Algas Lquenes Musgos y plantas que crecen sobre o entre los minerales y las rocas erosionadas Plantas y animales muertos15 22/10/2011 16. Los microbios en el suelo Contribuyen a la formacin Controlan la de materia orgnicadisponibilidad de muchos nutrientes la convierten en cido importantes paracarbnico o cidoslas plantasorgnicosdisuelven rocas.1622/10/2011 17. 17 22/10/2011 18. La actividad La actividadmicrobiana es limitadamicrobiana es clavepor el agua en la productividad de(sequa,humedad ) y los suelos.estado de losnutrientes1822/10/2011 19. Ciclos biogeoqumicos El planeta Tierraacta como unsistema cerrado en elque las cantidades demateria permanecenconstantes.1922/10/2011 20. Sin producindoseembargo, formas que van desde un simples existen compuestocontinuosqumico a compuestos cambios encomplejos el estado construidos a partir de esos qumico deelementos.la materia20 22/10/2011 21. . Los animales requieren Los microorganismos son compuestos orgnicos esenciales en estas ms complejos para sutransformaciones nutricin. qumicas La vida sobre la Tierra depende del ciclo de los elementos qumicos Que va desde su estado elemental pasando a compuesto inorgnico y de ah a compuesto orgnico para volver a su estado elemental.2122/10/2011 22. Se pueden hacercontroles Biocontrol depatgenos porhongos saprobios.2222/10/2011 23. Raz de trbol(Trifolium repens)colonizada porhongos micorriciosarbusculares.2322/10/2011 24. Efecto de hongosmicorricios sobre elcrecimiento deolivos propagadosvegetativamente.24 22/10/2011 25. Aspecto de las races colonizadas con micorrizas arbusculares.2522/10/2011 26. Ciclo del nitrgeno La fijacin biolgicade nitrgeno, crucialen el ciclobiogeoqumico delnitrgeno, esconsiderada, despusde la fotosntesis,como el procesobioqumico msimportante para elmantenimiento de lavida sobre la Tierra.26 22/10/2011 27. FIJACIN DE N2 La llevan a cabo las bacterias diazofrficas para su propio crecimiento. Slo cuando mueren se liberan al medio los compuestos orgnicos nitrogenados que se transforman en nitrato y amonio Que ya pueden asimilarse por las plantas o por otros microorganismos.27 22/10/2011 28. Azospirillum basilense Bacteria fijadora deN2 que se encuentracon frecuencia en larizosfera del maz yotras gramneas. Adems producefitohormonas quefavorecen eldesarrollo de lasplantas2822/10/2011 29. FIJACIN DE N2 EN SIMBIOSIS Las bacterias de la familia Rhizobiaceae,conocidas con el nombre genrico de rizobios, secaracterizan por infectar las clulas de las racesde las plantas leguminosas y formar ndulos .29 22/10/2011 30. La fijacin simbitica de N2 esun proceso no contaminante y Estructuras caractersticas de respetuoso con el medio la interaccin bacteria-planta ambiente, por lo que debera en el interior de las cuales emplearse para disminuir el unas clulas especializadas, empleo excesivo de los bacteroides (Figura 2) fertilizantes nitrogenadosreducen el N2 a amonio.30 22/10/2011 31. Caractersticas fsicas del suelo Hay diferentes tipos de suelo y sus caractersticas varan dependiendo de la localizacin y el clima. Los suelos difieren con profundidad, propiedades fsicas, composicin qumica y origen. Estos pueden clasificarse como suelo. Minerales y orgnicos. Los suelos minerales contienen materia slidamayormente inorgnica. Los suelos orgnicoscontienen poca materia inorgnica.31 22/10/2011 32. Se denomina horizonte a las capaz que forman el suelo32 22/10/2011 33. Composicin del suelo El suelo est compuesto de diversas capas. A dichas capas se les llama horizontes y cada una se caracteriza por su composicin abitica y/o bitica.33 22/10/2011 34. Horizonte A Aqu encontramos los minerales y la materia orgnica en distintos estados de descomposicin.En esta capa se localiza el humus. Elhumus se define como el conjunto deresiduos orgnicos, vegetales y animalesque se incorporan al suelo y cuyadegradacin es difcil de realizar pormicroorganismos. La importancia de ste, es que mejora la textura y estructura del suelo, aumentando as su capacidad de retener agua y reduciendo los cambios en el pH. Adems sirve como reserva de materiales nutritivos en el suelo.34 22/10/2011 35. O2, N2, CO2Inorgnicos Desechos Lluvia O2, NH3, granulados orgnicos CH4, H2S Residuosorgnicos, humusAgua (inundado, Suelo: Horizonte A mojado) Rocas, silicatos Gases (disueltos ydifusos)Sistemasbiolgicos (races,insectos,Capa de aguamicroobios)3522/10/2011 36. Horizonte B Horizonte CEn esta capaEste se compone de encontramos partculas materia mineralHorizonte D finas y minerales. solamente.Esta capa posee rocaslida bajo el suelo, esimportante para la formacin de acuferos.En Puerto Rico los acuferos se localizan alnorte de la isla, siendostos muy importantes como reserva de agua.3622/10/2011 37. El horizonte B es la segunda capa3722/10/2011 38. MATERIAL SLIDO DEL SUELO:material orgnicomaterial inorgnico.38 22/10/2011 39. MATERIAL INORGNICO 1. Partculas coloidales: Provienen de la erosin de lasrocas subyacentes y estn constituidos por minerales arcillosos. Tienen gran capacidad de adsorcin convirtindose en almacenes de agua y nutrientes paralas plantas.2. Minerales: Los principales son el cuarzo y diversos silicatos procedentes de la disgregacinde las rocas gneas y metamrficas. 3. xidos: Principalmente los xidos de hierro de ah la tpica coloracin ocre. Y en menor proporcin los xidos de magnesio, titanio, aluminio y cinc.4. Los carbonatos: El principal es el carbonato clcico, son una gran fuente decarbono con abundante presencia en el suelo.3922/10/2011 40. MATERIAL ORGNICO:40 22/10/2011 41. Consiste en una El humus es el mezcla de residuo originado biomasas, plantas Este componentepor la accin de parcialmentedesempea unhongos y bacterias degradadas,papel importantesobre las plantas y organismos vivosen los procesosesta compuesto microscpicos y elfsicos y qumicospor una fraccin humus. que tienen lugar en soluble y una el suelo.fraccin insoluble: la humina.41 22/10/2011 42. Cada suelo se PROPIEDADES caracteriza por sus CARACTERSTICASDE LOS SUELOSpropiedades fsicas y qumicas.Elconocimiento nos permitir preverde las la dinmica de las caractersticas sustancias fsico-qumicas contaminantes: de un suelo,42 22/10/2011 43. 1. LA POROSIDAD: Condiciona la movilidad de los compuestos solubles y de los voltiles. 2. LA TEMPERATURA: De ella dependen los procesos de alteracin de los materiales originarios o la difusin de los contaminantes . LOS PROCESOS CIDO-BASE: Influyen en el grado de descomposicin de la materia orgnica y de los minerales, en la solubilidad de algunos contaminantes y en conjunto, los procesos controlados por el pH del suelo.43 22/10/2011 44. TEMPERATURA DE CRECIMIENTO DE LOS TemperaturaMICROORGANISMOS(Psicrfilos, Mesfilos y Termfilos).Tipo deTemperatura Temperatura Ejemplo demicro- ptimas lmitemicroorganismo organismo PsicrfilasAlrededor 5a30o C Achromobacter20o C Mesfilas25 a 37o C 5 a 45o CStaphylococcus ,Mayora de loshongos. TermfilasSuperior a40 a 80o C Desulfovibrio, 45o CThermoactinomyces,Algunas algasverdes azules4422/10/2011 45. 4. LAS REACCIONES REDOX: Originados en elmetabolismo de los microorganismos delsuelo, afectan aelementos naturales y contaminantes 5 LAS PROPIEDADES COLOIDALES: Explican los procesos de agregacin e inmovilizacin de partculas.6. LAS INTERACCIONES SUPERFICIALES: Como porejemplo la adsorcin entre componentes del suelo yotros compuestos ya seannaturales o contaminantes.45 22/10/2011 46. 7. LA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO INICO:Corresponde a la cantidad de iones metlicosque una determinada cantidad de suelo es capazde intercambiar. Estos intercambios son vitalespara que los iones metlicos puedan acceder a laplanta.4622/10/2011 47. 8.La modificacin o transformacin por contaminacin Deforestacin, Los factores que conforman unsuelo implica un desequilibrio queafecta al resto de los factores yactiva normalmente, procesos deregresin en ese suelo.47 22/10/2011 48. TIPOS DE SUELO: Clasificaremos los suelos de una manera general eligiendo las condiciones climticas como principal factor porque el clima proporciona al suelo un carcter tpico determinado con independencia del tipo de roca madre del que procede.48 22/10/2011 49. I- PODZOL: Suelo de climas hmedos y fros Tiene abundante materia vegetal Horizonte A: Arenoso y de carcter cido. Horizonte B: Recibe materiales coloidales queson arrastrados hasta las zonas ms profundasformando en ellos una zona endurecida.49 22/10/2011 50. . Suelo de regiones con clima hmedo y veranos clidos.5022/10/2011 51. II.-CHERNOZEN: Horizonte A: rico en Horizonte B: rico enhumus y en xidos decarbonato clcico lohierro lo que le da unque le da un colorcolor pardo-gris-pardo.amarillento.51 22/10/2011 52. III.- LATERITAS: Horizonte B: rico en Suelo de regionesxidos de hierro y tropicales de climaaluminio lo que le da clido y hmedoun color rojizo. Horizonte A: prcticamente inexistente.52 22/10/2011 53. IV.- SUELOS Horizonte B: En el se DESRTICOSforman ndulos de Suelo de regiones decarbonato clcico por clima desrtico.las aguas de Horizonte A: Color infiltracin. gris claro.5322/10/2011 54. 54 22/10/2011 55. CONTAMINANTES DE LOS SUELOS. Es una porcin de terreno, cuyas cualidades hansido modificadas por el hombre al incorporarsealguno de los siguientes factores:5522/10/2011 56. Contaminacin fsica: Con variaciones en parmetros como: Temperatura Radiactividad.5622/10/2011 57. Los RESIDUOS COMO AGENTES CONTAMINANTES DE LOS SUELOS ningn valor Aquellos productoseconmico pudiendogenerados en las ser debido tanto a laactividades de falta de tecnologaproduccin y adecuada para suconsumo que no aprovechamientoalcanzan en el como a la inexistenciacontexto en el que de un mercado parason producidas los posibles productos a recuperar.57 22/10/2011 58. CLASIFICACIN DE LOS RESIDUOS. RESIDUOS INERTES RESIDUOS URBANOS O ASIMILABLES A URBANOS RESIDUOS ESPECIALES5822/10/2011 59. CLASIFICACIN DE LOS RESIDUOS. RESIDUOS PELIGROSOS RESIDUOS TXICOS RADIACTIVOS5922/10/2011 60. CLASIFICACIN DE LA CONTAMINACIN DE LOS SUELOS: Subterrnea: Deriva de unaacumulacin deresiduos vertidos Correspondeaccidental o con el caso devoluntariamente enel terreno.enterramiento de residuosSuperficial:6022/10/2011 61. Vertido no Vertido alevoso alevoso61 22/10/2011 62. Es a menudo Vertido coincidente con los subterrneos, alevoso derivados de la ilegalidad de dicho vertido. Vertido Son aquellos en los que el origen de lano contaminacin es fortuita o por negligencias en la alevoso gestin de los contaminantes.6222/10/2011 63. 63 22/10/2011 64. Contaminacin del suelo64 22/10/2011 65. 65 22/10/2011 66. 66 22/10/2011 67. Contaminacin difusa: Es en la que no existe unfoco concreto decontaminacin del suelo sino que se manifiesta deforma extensiva.Contaminacin puntual: Es una contaminacin localizada con un ncleo emisor desde el que pueden movilizarse los contaminantes a otros elementos del medio (atmsfera, aguas superficiales y subterrneas)67 22/10/2011 68. TRANSPORTE Y DISPERSION DE LOSCONTAMINANTES DEL SUELO. A partir de unTambin, hay quecontaminante en elAunque el suelo notener en cuenta el suelo se pueden es un vectorpapel depurador dedesencadenar unaimportante de ciertos serie de procesos dedispersincomponentes del movilizacin delsuelo.mismo6822/10/2011 69. EFECTOS DE LA CONTAMINACION DE LOS SUELOS.6922/10/2011 70. La presencia de contaminantes en un suelo supone la existencia de potenciales efectos nocivos para elHombre La faunaLa vegetacin70 22/10/2011 71. La presencia de contaminantes en el suelo serefleja de forma directa sobre la vegetacininduciendo: Su degradacin Reduccin del numero de especies presentes enese suelo71 22/10/2011 72. Cuando estas sustancias son bioacumulablesel riesgo se amplifica al incrementarse lasconcentraciones de contaminantes a medidaque ascendemos en la cadena trfica, en cuyacima se encuentra el hombre7222/10/2011 73. Cantidad de agua y composicin de gases en el suelo En el suelo, adems de residuos orgnicos encontramos: agua y gases. La cantidad de agua en el suelo depende de: La precipitacin y otras condiciones climticas El drenaje, ste depende del tamao de las partculas del suelo7322/10/2011 74. La poblacin viviente del suelo Encontramos el agua en los espacios que hay entre las partculas del suelo o adheridas a la superficie de las partculas. La fase gaseosa del suelo consiste mayormente de CO2, O2 y N2, stos se encuentran en los espacios entre partculas donde no hay agua. La cantidad de gases es inversamente proporcional a la cantidad de agua en el suelo.74 22/10/2011 75. Factores que contribuyen al nmero y tipo de microorganismos en el suelo: Composicin del suelo (cantidad y tipo de nutrientes.) Caractersticas fsicas del suelo (grado de aeracin, humedad, temperatura y pH.) Tipo de plantas en el suelo (el sistema de races influye en el nmero y tipo de organismos presentes.75 22/10/2011 76. 76 22/10/2011 77. Bacterias Grupos ms abundante por su versatilidad metablica Autctonas (crecimiento lento) y alctonas (ms activas) Funciones en el suelo: Produccin de materia orgnica Oxidacin de compuestos (NO3-, SO42-,etc) nutricin vegetal Interacciones sinrgicas y antagnicas Procesos biogeoqumicos Principales bacterias aisladas del suelo: Gram (+): Bacillus (resiste condiciones extremas), Arthrobacter Gram (-): Pseudomonas Factores ambientales que regulan la poblacin: 77 22/10/2011 78. T mesfilas tolerantes al fro Humedad 50 - 75 % Variaciones pHestacionales Nutrientes orgnicos e inorgnicos Actinomicetos 10 50 % de la poblacin microbiana total del suelo Participan en procesos de: Degradacin de compuestos resistentes Formacin del humus Enfermedades de vegetales Antagonismos microbianos ATB Factores ambientales que regulan la poblacin: T - pH - Humedad - O2 - Materia Orgnica Principales gneros que encontramos en el suelo: Streptomyces (90 %) y Nocardia7822/10/2011 79. Las bacterias antrticas podran remediar la contaminacin con hidrocarburos7922/10/2011 80. Noticias cientficas: Bacteria que limpia suelo contaminado.80 22/10/2011 81. Hongos Cientos de especies se encuentran en el suelo, generalmente cerca de la superficie donde prevalece una condicin aerbica. Los hongos son los descomponedores de celulosa, lignina y pectina. La importancia del hongo en el suelo es que mejora la estructura fsica mediante la acumulacin de sus micelios en l. Adems los hongos forman unos agregados que ayudan a retener agua.81 22/10/2011 82. Algas Mayormente encontramos algas verdes ydiatomeas en la superficie o cerca de sta ya quenecesitan luz para llevar a cabo fotosntesis. Estas juegan un papel importante en sueloserosionados o desrticos, ya que como sonfotosintticos inician la acumulacin de materiaorgnica en esa rea.8222/10/2011 83. Algas. Debido a que las algas dependen de la luz solar y de la fotosntesis para proveer sus necesidades energticas, viven cerca de la superficie del suelo. La poblacin algal disminuye en perodos de oscuridad o de baja temperatura. Las algas son una fuente de nutrientes para un nmero considerable de habitantes del suelo, incluyendo protozoarios, hongos, lombrices de tierra y nemtodos. En suelos ridos, son comunes los lquenes, que son una simbiosis de alga-hongo.8322/10/2011 84. Protozoarios Son importantes en la cadena alimentaria, ya que su modo de nutricin es la ingestin de bacterias controlando as la poblacin bacteriana. Protozoarios. Son encontrados en la mayora de los suelos en una densidad de 104 a 105 organismos por gramo de suelo. Generalmente se encuentran cerca de la superficie debido a que requieren oxgeno. Los Protozoarios son predadores de algas y bacterias del suelo. 84 22/10/2011 85. Virus85 Nuevo virus resistente a los antivirales 22/10/2011 86. La rizsferaEs la capa de suelo que se encuentra Esta regin secaracteriza por una altaadyacente a las poblacin microbiana. races. se ven afectadas Las bacterias quepositivamente por crecen en la substancias que liberan rizsfera. las plantas como aminocidos, vitaminas y otrosA la vez el se ve afectado porcrecimiento de lassubstancias liberadaspor la poblacin plantasmicrobiana86 22/10/2011 87. Interaccin entre los microorganismos del suelo Relaciones simbiticas: Mutualism Comensalis Neutralismo moo Es una Es estarelacin un Es esta asociacinorganismo serelacindonde cadabeneficiados uno de losmientras queespeciesorganismosel otro no seocupan el envueltos afectamismo se(relacinambientebeneficianpositiva).sin que se(relacinafecte unapositiva.o la otra(neutral.)87 22/10/2011 88. Un ejemplo de comensalismo lo observamosen los hongos que degradan celulosa aglucosa y otros compuestos, las bacterias nopueden degradar celulosa, pero s glucosabeneficindose de esta forma.88 22/10/2011 89. Relacin negativa.89 22/10/2011 90. Esto se observacuando una produciendo Antagonismespecie afectadiferentessubstanciaso adversamente elinhibidoras oambiente de otraantibiticasespecie,9022/10/2011 91. Parasitismo . En esta relacin un organismo vive dentro o encima de otro (husped). El parsito se alimenta de las clulas, el tejido o el fluido de otro organismo (relacin negativa)9122/10/2011 92. 1. antibiticos Es usual que un organismo produzca 5 6 diferentes agentes antimicrobiano. Esto es para poder inhibir o matar una gran variedad de microorganismos. 2. cianuro (producido por hongos) 3. metano 4. sulfuros 5. Enzimas lticas (stas rompen la pared celular de las bacterias)92 22/10/2011 93. Competencia Es una asociacin negativa que resulta de lacompetencia entre especies por nutrientesesenciales9322/10/2011 94. Rol biogeoqumico de los microorganismos del suelo Los microorganismos del suelo funcionan comoagentes biogeoqumicos para la conversin decompuestos orgnicos complejos en compuestosinorgnicos simples y elementos constitutivos,esto se llama mineralizacin. Estos microorganismos del suelo estn envueltosen los ciclos de nitrgeno, carbono, azufre yfsforo. Tambin estn envueltos en los ciclos de hierro,94manganeso, mercurio, selenio, zinc y potasio 22/10/2011 95. Bibliografa: Internet Google,Altavista ,Terra,(microbiologa del suelo) Haynes, W.C., Wickerham, L.J. y Hesseltine, C.W. (1955), Maintenance of cultures of industrially important microorganisms. Appl. Microbiol. 3, 361-368. Lopez, M.J. y Ramos-Cormenzana, A. Xanthan production from olive-mill wastewaters. Int. Biodet. Biodegr. 263-270. Sutherland, I.W. (1994), Structure-function relationships in microbial exopolysaccharides. Biotech. Adv. 12, 393-448.95 Vela, G.R. y Rosenthal, S. (1972). The effect of22/10/2011 peptone on azotobacter morfology. J. Bacteriol. 96. .96 22/10/2011