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Inicio > Los microorganismos como agentes biogeoquímicos

En los ecosistemas, la energía entra como energía luminosa o química (por oxidación de moléculas orgánicas o inorgánicas reducidas) y fluye unidireccionalmente de nivel en nivel trófico hasta disiparse en forma de calor.
Por el contrario, la materia se mantiene prácticamente constante en la Tierra: los bioelementos circulan cíclicamente dentro de la biosfera, de los seres vivos a la materia mineral, y viceversa, constituyendo los ciclos biogeoquímicos.
Los microorganismos tienen un papel destacado en los ciclos biogeoquímicos. En algunos casos son los únicos capaces de reciclar formas de un bioelemento, por lo que sin su intervención la vida no sería posible.
Nos referiremos únicamente a la intervención de los microorganismos en los ciclos del C y del N.

Ciclo del Carbono

Es necesario diferenciar los procesos que ocurren en un medio aerobio de los que ocurren en un medio anaerobio.
En un medio aerobio:
1. El C en forma de CO2 es absorbido de la atmósfera y utilizado para la síntesis de moléculas orgánicas, mediante los procesos de fotosíntesis (realizado por algas, plantas verdes y Cianobacterias) y quimiosíntesis (bacterias quimiautótrofas).
2. Los compuestos orgánicos son oxidados en el proceso de respiración celular, realizado tanto por plantas, como animales y microorganismos; como sabemos, en la respiración el C se libera como CO2, que se reintegra así a la atmósfera.
En un medio anaerobio:
A. Las bacterias fotosintéticas transforman el CO2 en compuestos orgánicos; éstos son degradados por los procesos de respiración
anaerobia y fermentación, llevados a cabo por microorganismos. Estos procesos también liberan CO2, que es devuelto al medio.
B. Como sabemos, en la fermentación se produce una degradación incompleta de los compuestos orgánicos, liberándose ácidos orgánicos y alcoholes. Estas moléculas pueden ser transformados en metano (CH4) por las llamadas bacterias metanógenas3.
C. Si el metano pasa a ambientes aerobios es oxidado a CO2 por las bacterias metanotróficas, bacterias quimiosintéticas que viven en el suelo y realizan esta oxidación para obtener energía.

Puesto que la desnitrificación supone pérdida de N para el suelo, es necesario que no se produzca en los suelos de cultivo. Esta es una de las
razones por la que se ara el suelo, pues al removerlo se airea y se evita que se produzcan condiciones anaeróbicas que favorezcan este
proceso.

Ciclo del Nitrógeno

La principal reserva de N es la atmósfera, donde se encuentra como N2 gaseoso (constituye el 78% del aire). Como sabemos, es un componente esencial de las proteínas y de los ácidos nucleicos. Los microorganismos desempeñan un papel fundamental en el ciclo del N, ya que son los únicos que pueden realizar algunas de sus etapas.
1. Sólo ciertas bacterias fotosintéticas, como las del género Rhizobium (viven en las raíces de las leguminosas), Azotobacter y algunas Cianobacterias (viven en el suelo), pueden absorber directamente el N del aire y reducirlo a NH3. Éste es asimilado por estas bacterias que lo utilizan para formar los grupos -NH2 de los aa; este proceso se conoce como fijación del N2
2. El NH3 que hay en el suelo es oxidado por bacterias quimiosintéticas conocidas como nitrificantes: las del G. Nitrosomonas oxidan el NH3 a nitritos (NO2 -); las del G. Nitrobacter oxidan los nitritos a nitratos (NO3 -). Estos últimos son absorbidos por las raíces de las plantas que los reducen
para formar los grupos -NH2. Estos grupos pasarán posteriormente a los animales. Este proceso se conoce como nitrificación
3. Por descomposición bacteriana de animales y plantas muertas, los grupos -NH2 se liberan como NH3, que se reintegra así al suelo.
4. Ciertas bacterias que viven en zonas profundas del suelo, realizan respiración anaerobia, utilizando los NO3- del suelo como último aceptor de los e-, liberando N2; este proceso se conoce como desnitrificación. El N2 se reincorpora a la atmósfera, aunque parte del mismo es fijado por bacterias
fotosintéticas anaeróbicas (Clostridium) que lo reducen a NH3, a partir del cual forman los grupos -NH2.

Más información:

Ciclo del nitrógeno

Ciclo del carbono

Ciclo del fósforo

Ciclo del azufre

 

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