Papel de Los Microorganismos en Los Ciclos Biogeoquimicos

PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS •Pablo Rodríguez Millán •Francisco Javier Diego Salgado •Diego Ramón Lobato Peralta •Daniel Arriaga Rodríguez

¿Qué es un ciclo Biogeoquímico? • Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición.

LOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Las bacterias y los hongos son los microorganismos que, junto a los productores, permiten la existencia del ciclo de la materia en la biosfera. Su función es descomponer la materia orgánica procedente de restos vegetales, cadáveres y excrementos, convirtiéndola en materia inorgánica que vuelve a ser utilizada por los productores La actividad de los descomponedores en la biosfera permite que la materia se recicle y no se disperse en las sucesivas transferencias, como ocurre con la energía.

Las plantas constituyen el principal lugar de fijación del CO2 de los ambientes terrestres, mientras que los microorganismos fototróficos (cianobacterias y algas) predominan en los acuáticos. El carbono fijado en forma de materia orgánica es degradado por la acción de varios microorganismos (bacterias y hongos) que devuelven el CO2 al medio por fermentación o por respiración anaerobia

• Arqueobacterias Metanógenas: son anaerobias. Reduciendo el CO2 hasta CH4. Fuente del N el NH3, viven en fondos de pantanos, ciénagas.

CICLO DEL NITRÓGENO La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera, de la que este gas constituye un 78%; sin embargo, este nitrógeno atmosférico sólo puede ser fijado por un grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno que transforman este gas en compuestos nitrogenados utilizados directamente por las plantas. Entre el grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno está el género Rhizobium que se encuentra en simbiosis con las raíces de las plantas leguminosas (guisantes, frijoles, alfalfa, etc.), estas bacterias se introducen en los tejidos del vegetal, donde proliferan y desarrollan una especie de nódulos fijadores del nitrógeno.

•El resto de las plantas depende del nitrógeno que se encuentra en el suelo, de donde lo toman en forma de nitratos. • Cuando cualquier organismo muere, el nitrógeno de los restos orgánicos, como son las proteínas y los ácidos nucleicos, por acción de bacterias y hongos presentes en el suelo, se convierte en amoniaco o ión amonio (amonificación).

Otros grupos de bacterias del suelo oxidan los iones amonio a nitritos (nitrosomonas) y finalmente las bacterias nitrificantes( nitrobacter) oxidan los nitritos a nitratos. Los nitratos son ya fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas. Existe un grupo de bacterias desnitrificantes (pseudomonas) que en condiciones anaerobias y de inundaciónconvierten los nitratos del suelo en nitrógeno molecular que escapa a la atmósfera. Por eso los agricultores drenan las tierras para reducir la desnitrificación y añaden fertilizantes para incrementar los niveles de nitrato del suelo.

Igual que los compuestos nitrogenados inorgánicos, los fosfatos son absolutamente necesarios para la vida de las plantas acuáticas (fosfonucleósidos, fosfolípidos, etc) que suelen utilizarlo en forma de pirofosfato para reconvertirlo en compuesto orgánico.

• Es un elemento limitante de la degradación de la materia orgánica por parte de bacterias y hongos los cuales, en condiciones normales, liberan fosfatos y lo reincorporan al ciclo de la materia.

• La capacidad de las bacterias para actuar sobre el fosfato tricálcico es muy importante ya que en el mar hay gran cantidad de fósforo en forma de (PO4)2Ca (huesos). La formación de derivados del amoníaco colabora a la solubilidad de estos fosfatos.

• Las bacterias que participan habitualmente en este ciclo pertenecen habitualmente, entre otros, a los géneros Pseudomonas, Aeromonas, Escherichia, Bacillus, etc.

Ciclo del Azufre • En la fragmentación de las proteínas se producen ciertas cantidades de SH2 además de amoníaco. Esto lo realizan algunas bacterias proteolíticas productoras de desulfurasas que actúan sobre los grupos sulfidrilos de los aminoácidos sulfurados (cisteína, metionina). 2 SH2 + O2 -> S2 + 2H2O + 80 Kcal S2 + 3O2 + 2H2O -> 2 SO4H2 + 240 Kcal

• Hay especies aerobias y algunas anaerobias facultativas (Thiobacillus denitrificans) que utilizan para su respiración nitratos o nitritos como aceptores de hidrógeno. Su característica más importante es que en presencia de nitatos pueden oxidar el azufre en el ambiente anaerobio de la zona afótica.

• Este sulfídrico no es estable en medio aerobio y su oxidación microbiana tiene el último eslabón en los sulfatos, ya estables y fuentes básica de azufre para las planas verdes. Este proceso de mineralización se conoce como sulfuricación:

• Por lo que sabemos, las especies del género Thiobacillus son las más importantes oxidadoras de azufre en los entornos acuáticos. En condiciones adecuadas se reproducen rápidamente en donde aparezca SH2.

• El microorganismo reductor de azufre más extendido en el mar es Desulfovibrio aestuarii que suele aparecer asociado a otras especies reductoras de sulfatos como Clostridium nigrificans o la bacteria anaerobia Pseudomonas zerlinskii.

CICLO DEL OXÍGENO

• El ciclo del oxígeno es complejo, una vez que ese elemento es utilizado y liberado por los seres vivos en diferentes formas de combinación química. El principal reservorio de oxigeno para los seres vivos es la atmósfera, donde ese elemento se encuentra en la forma de gas oxigeno (O2) y de gas carbono (CO2).

• El CO2 atmosférico es utilizado en el proceso de fotosíntesis. Los carbonos y los oxigenados presentes en el gas carbono pasan a formar parte de la materia orgánica del vegetal y tanto la respiración como la descomposición de esa materia orgánica restituirán el oxígeno a la atmósfera en forma de agua y gas carbono.

Fitoplancton • Es el conjunto de organismos acuáticos autótrofos del plancton, que tienen capacidad fotosintética y que viven dispersos en el agua.

• Responsable original de la presencia de oxígeno en la atmosfera. • Primeros microorganismos capaces de realizar la fotosíntesis. • Generan marea roja, la cual altera los niveles de oxígeno en el agua.

CICLO DEL HIERRO

• El hierro es un elemento esencial para la totalidad de organismos vivos, llevando a cabo numerosas e importantes funciones fisiológicas.

• El ciclo biogeoquímico del hierro queda reducido entre sus formas ferrosa y férrica, que en función de las condiciones ambientales del medio puede ser tanto química como biológica.

Óxido ferroso  Óxido férrico

GEOBACTER METALLIREDUCIS • Es una bacteria capaz de reducir el ión férrico hasta magnetita Fe3O4. Este proceso podría explicar las grandes acumulaciones de hierro cuando la Tierra era anóxica.

• En el momento actual, esta curiosa adaptación permite a las especies de Geobacter sobrevivir a partir de fuentes energéticas que son inaccesibles para la mayor parte de los organismos aerobios.

• La respiración anaeróbica de G. metallireducens en ambientes anóxicos puede ser utilizada para la eliminación de contaminantes (como compuestos orgánicos radioactivos o derivados del petróleo) y por lo tanto para la biorremediación.

• El análisis de genomas secuenciados de geobacter ha revelado que en ausencia de un aceptor de electrones soluble, la expresión de los genes de motilidad son activados.

CICLO BIOGEOQUIMICO DEL CALCIO.

EL CALCIO. • El calcio es el elemento 5to elemento metálico que mas abunda en la tierra. • El calcio es un mineral que se encuentra en la litosfera, formado por grandes depósitos de origen sedimentarios.

• EL CICLO BIOGEOQUIMICO DEL CALCIO, CONSISTE EN LA CIRCULACION DEL CALCIO ENTRE LOS SERES VIVOS Y EL MEDIO.

Descomponedores liberan el calcio

Agentes Atmosféricos

FORMACIÓN DE ROCAS CALIZAS

Cuando mueren plantas y animales

SUELO

Cadena alimenticia

Plantas Consumo de animales acuáticos SUELO

FONDO DEL OCÉANO

LITOSFERA Cuando mueren plantas y animales

ERUPCIONES VOLCÁNICAS

Liberación del calcio. • CaCO +2CO + H O 3

2

2

𝐴

𝐶𝑎2+ + 2HC𝑂−

3

Encontramos al Calcio en su mas forma natural pero el cual tuvo que llevar acabo un proceso antes en la mayoría de las ocasiones es un proceso biogeoquímico.

IMPORTANCIA DEL CALCIO EN LOS SERRES VIVOS. • En primera la importancia del calcio en los seres vivos es muy fundamental en el ser humano el calcio es importante para los huesos dientes y la sangre en promedio aproximadamente un adulto contiene 1 kg de Calcio en todo el cuerpo.

IMPORTANCIA DEL CALCIO EN LOS SERES VIVOS. • En los animales los moluscos lo dicen todo y los arrecifes de coral que la mayor parte de su compostura es de calcio, en las plantas el calcio es fundamental para las estructuras de su paredes celulares para el fortalecimiento de raíces y para neutralizar los ácidos orgánicos de una planta.

METALES PESADOS. • Los metales se encuentran de forma natural en la corteza terrestre, estos se pueden convertir en agentes contaminantes si su distribución en el ambiente es alterada por la actividad humana.

Ciclo de metales pesados.

Ciclo de metales pesados. • Tales empresas en la mayoría productoras automovilistas producen un uso muy grande de los metales pesados los cuales estos deshechos entran al medio ambiente como en los ríos, mares, mantos acuíferos y estos llegan a tener contacto con cualquier ser vivo pues como ejemplo el “cromo” produce daños muy graves.

Bibliografía: • • • •

www.ecologiaymedioambiente/pdf http://uaemecologyprojects http://ciclosbiogeoquimicos.pdfimage http://hnncbiol.blogspot.mx/2008/01/losciclos-biogeoquimicos.html