Estas diapositivas serviran de apoyo a estudiantes de microbiologia ambiental

1. MICROBIOLOGIA DEL SUELO
Maestra Altagracia Jiménez Díaz

2. Objetivos
 Valorar la importancia del suelo y la influencia de
los microorganismo.
 Aprender sobre los horizontes del suelo y su
composición.
 Valorar el impacto de la contaminación del suelo.
 Valorar la importancia de la biorremediación
2 22/10/2011

3. MICROBIOLOGÍA DEL SUELO
 “Estudio de los microorganismos que habitan el
suelo, su actividad metabólica, sus diversas
funciones en el flujo de energía, así como el ciclo
nutricional.”
 Es producto de innumerables descubrimientos
científicos.
 Se considera a Winogradsky (1856-1953) como
el “padre de la microbiología del suelo” debido a
la extraordinaria diversidad de procesos del suelo
que logró investigar.
 Dentro de los científicos célebres que
3
impulsaron la microbiología del suelo fueron:22/10/2011
Beijerinck, Waksman, Fleming, Pasteur y Koch.

4. Suelo:
 Complejo dinámico, caracterizado por una
atmósfera interna, una cantidad particular de
agua, elementos minerales, flora y fauna
determinadas”
 “La parte más diversa, biológicamente, de la
Tierra”
 Composición del Suelo
 Fracción Mineral
 Fracción Orgánica
 Agua
 Aire
 Organismos vivos
4 22/10/2011

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 Jiménez Díaz 22/10/2011

7. El número y tipos de microorganismos
presentes en el suelo dependen de
diversos factores ambientales como son
los nutrientes Humedad pH
Prácticas
Temperatura, Aireación
agrícolas
7 22/10/2011

8.  La mayor parte son
heterótrofos, siendo
comunes los bacilos
esporulados,
 Los actinomicetos que
son los responsables
del olor a tierra mojada,
 y en la rizosfera (región
donde el suelo y las
raíces de las plantas
entran en contacto)
especies de los géneros
Rhizobium y
8  Pseudomonas. 22/10/2011

9. Meteorización mecánica
 El agua y el viento
transportan
fragmentos de roca
a grandes distancias
desgaste que las
fracciona en
partículas más
pequeñas
9 22/10/2011

10. Meteorización químia (corrosión)
H2O + SO2  Disuelven
Ácidos 
materiales
H2O + NO2 (NO3)  menos solubles
10 22/10/2011

11. Meteorización orgánica-biológica
 Los ácidos producidos por plantas y las
bacterias pueden afectar las rocas.
11 22/10/2011

12.  Los microbios pueden existir varios
cientos de metros por debajo de la
superficie de la Tierra
 Los mecanismos de sobrevivencia aún
no se conocen
12 22/10/2011

13. La formación 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 orgánica del suelo
Origen de la materia orgánica del suelo:
 Bacterias
 Hongos
 Algas
 Líquenes
 Musgos
 y plantas que crecen sobre o entre los minerales y
las rocas erosionadas
 Plantas y animales muertos
15 22/10/2011

16. Los microbios en el suelo
Contribuyen a la formación  Controlan la
de materia orgánica disponibilidad de
 muchos nutrientes
la convierten en ácido importantes para
carbónico o ácidos las plantas
orgánicos

disuelven rocas.
16 22/10/2011

17. 17 22/10/2011

18.  La actividad  La actividad
microbiana es limitada microbiana es clave
por el agua en la productividad de
(sequía,humedad ) y los suelos.
estado de los
nutrientes
18 22/10/2011

19. Ciclos biogeoquímicos
 El planeta Tierra
actúa como un
sistema cerrado en el
que las cantidades de
materia permanecen
constantes.
19 22/10/2011

20. Sin • produciéndose
embargo, formas que van
desde un simple
sí existen compuesto
continuos químico a
compuestos
cambios en complejos
el estado construidos a
partir de esos
químico de elementos.
la materia
20 22/10/2011

21.  . Los animales requieren  Los microorganismos son
compuestos orgánicos esenciales en estas
más complejos para su transformaciones
nutrición. químicas
 La vida sobre la Tierra
depende del ciclo de los
elementos químicos
 Que va desde su estado
elemental pasando a
compuesto inorgánico y
de ahí a compuesto
orgánico para volver a su
estado elemental.
21 22/10/2011

22.  Se pueden hacer
controles
 Biocontrol de
patógenos por
hongos saprobios.
22 22/10/2011

23.  Raíz de trébol
(Trifolium repens)
colonizada por
hongos micorricios
arbusculares.
23 22/10/2011

24.  Efecto de hongos
micorricios sobre el
crecimiento de
olivos propagados
vegetativamente.
24 22/10/2011

25. Aspecto de las raíces colonizadas
con micorrizas arbusculares.
25 22/10/2011

26. Ciclo del nitrógeno
 La fijación biológica
de nitrógeno, crucial
en el ciclo
biogeoquímico del
nitrógeno, es
considerada, después
de la fotosíntesis,
como el proceso
bioquímico más
importante para el
mantenimiento de la
vida sobre la Tierra.
26 22/10/2011

27. FIJACIÓN DE N2
 La llevan a cabo las bacterias diazofróficas para
su propio crecimiento.
 Sólo cuando mueren se liberan al medio los
compuestos orgánicos 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 de
N2 que se encuentra
con frecuencia en la
rizosfera del maíz y
otras gramíneas.
 Además produce
fitohormonas que
favorecen el
desarrollo de las
plantas
28 22/10/2011

29. FIJACIÓN DE N2 EN SIMBIOSIS
 Las bacterias de la familia Rhizobiaceae,
conocidas con el nombre genérico de rizobios, se
caracterizan por infectar las células de las raíces
de las plantas leguminosas y formar nódulos .
29 22/10/2011

30. La fijación simbiótica de N2 es
un proceso no contaminante y
Estructuras características de respetuoso con el medio
la interacción bacteria-planta ambiente, por lo que debería
en el interior de las cuales emplearse para disminuir el
unas células especializadas, empleo excesivo de
los bacteroides (Figura 2) fertilizantes nitrogenados
reducen el N2 a amonio.
30 22/10/2011

31. Características físicas del suelo
 Hay diferentes tipos de suelo y sus
características varían dependiendo de la
localización y el clima.
 Los suelos difieren con profundidad, propiedades
físicas, composición química y origen.
 Estos pueden clasificarse como suelo.
 Minerales y orgánicos.
 Los suelos minerales contienen materia sólida
mayormente inorgánica. Los suelos orgánicos
contienen poca materia inorgánica.
31 22/10/2011

32. Se denomina horizonte a las capaz que
forman el suelo
32 22/10/2011

33. Composición del suelo
 El suelo está
compuesto de
diversas capas.
 A dichas capas se les
llama horizontes y
cada una se
caracteriza por su
composición abiótica
y/o biótica.
33 22/10/2011

34. Horizonte A
Aquí encontramos los
minerales y la materia
orgánica en distintos estados
de descomposición.
En esta capa se localiza el humus. El
humus se define como el conjunto de
residuos orgánicos, vegetales y animales
que se incorporan al suelo y cuya
degradación es difícil de realizar por
microorganismos.
La importancia de éste, es que mejora la
textura y estructura del suelo, aumentando
así su capacidad de retener agua y
reduciendo los cambios en el pH. Además
sirve como reserva de materiales nutritivos
en el suelo.
34 22/10/2011

35. O2, N2, CO2
•Inorgánicos
Desechos Lluvia O2, NH3, granulados
orgánicos CH4, H2S •Residuos
orgánicos, humus
•Agua (inundado,
Suelo: Horizonte A mojado)
Rocas, silicatos •Gases (disueltos y
difusos)
•Sistemas
biológicos (raíces,
insectos,
Capa de agua microobios)
35 22/10/2011

36. Horizonte B Horizonte C
En esta capa Este se compone de
encontramos partículas materia mineral Horizonte D
finas y minerales. solamente. Esta capa posee roca
sólida bajo el suelo, es
importante para la
formación de acuíferos.
En Puerto Rico los
acuíferos se localizan al
norte de la isla, siendo
éstos muy importantes
como reserva de agua.
36 22/10/2011

37. El horizonte B es la segunda
capa
37 22/10/2011

38. MATERIAL SÓLIDO DEL SUELO:
material orgánico
material inorgánico.
38 22/10/2011

39. MATERIAL INORGÁNICO
1. Partículas coloidales: Provienen de la erosión de las
rocas subyacentes y están constituidos por minerales
arcillosos. Tienen gran capacidad de adsorción
convirtiéndose en almacenes de agua y nutrientes para
las plantas.
2. Minerales: Los principales son el cuarzo y
diversos silicatos procedentes de la disgregación
de las rocas ígneas y metamórficas.
3. Óxidos: Principalmente los óxidos de
hierro de ahí la típica coloración ocre. Y en
menor proporción los óxidos de magnesio,
titanio, aluminio y cinc.
4. Los carbonatos: El principal es el
carbonato cálcico, son una gran fuente de
carbono con abundante presencia en el
suelo.
39 22/10/2011

40. MATERIAL ORGÁNICO:
40 22/10/2011

41. Consiste en una El humus es el
mezcla de residuo originado
biomasas, plantas Este componente
por la acción de
parcialmente desempeña un
hongos y bacterias
degradadas, papel importante
sobre las plantas y
organismos vivos en los procesos
esta compuesto
microscópicos y el físicos y químicos
por una fracción
humus. que tienen lugar en
soluble y una
el suelo.
fracción insoluble:
la humina.
41 22/10/2011

42. • Cada suelo se
PROPIEDADES caracteriza por sus
CARACTERÍSTICAS
DE LOS SUELOS propiedades físicas
y químicas.
El
conocimiento • nos permitirá prever
de las la dinámica de las
características sustancias
físico-químicas contaminantes:
de un suelo,
42 22/10/2011

43. 1. LA POROSIDAD: Condiciona la movilidad de los
compuestos solubles y de los volátiles.
2. LA TEMPERATURA: De ella dependen los procesos
de alteración de los materiales originarios o la difusión
de los contaminantes
. LOS PROCESOS ÁCIDO-BASE: Influyen en el grado
de descomposición de la materia orgánica 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
Temperatura MICROORGANISMOS
(Psicrófilos, Mesófilos y Termófilos).
Tipo de Temperatura Temperatura Ejemplo de
micro- óptima s límite microorganismo
organismo
Psicrófilas Alrededor 5a30o C Achromobacter
20o C
Mesófilas 25 a 37o C 5 a 45o C Staphylococcus ,
Mayoría de los
hongos.
Termófilas Superior a 40 a 80o C Desulfovibrio,
45o C Thermoactinomyce
s, Algunas algas
verdes azules
44 22/10/2011

45. 4. LAS REACCIONES
REDOX: Originados en el
metabolismo de los
microorganismos del
suelo, afectan a
elementos naturales y
contaminantes
5 LAS PROPIEDADES
COLOIDALES: Explican los
procesos de agregación e
inmovilización de partículas.
6. LAS INTERACCIONES
SUPERFICIALES: Como por
ejemplo la adsorción entre
componentes del suelo y
otros compuestos ya sean
naturales o contaminantes.
45 22/10/2011

46.  7. LA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO IÓNICO:
Corresponde a la cantidad de iones metálicos
que una determinada cantidad de suelo es capaz
de intercambiar. Estos intercambios son vitales
para que los iones metálicos puedan acceder a la
planta.
46 22/10/2011

47. 8.La modificación o
transformación por contaminación
 Deforestación,…
 Los factores que conforman un
suelo implica un desequilibrio que
afecta al resto de los factores y
activa normalmente, procesos de
regresión en ese suelo.
47 22/10/2011

48. TIPOS DE SUELO:
 Clasificaremos los suelos de una manera general
eligiendo las condiciones climáticas como
principal factor
 porque el clima proporciona al suelo un carácter
típico determinado con independencia del tipo de
roca madre del que procede.
48 22/10/2011

49.  I- PODZOL:
 Suelo de climas húmedos y fríos
 Tiene abundante materia vegetal
 Horizonte A: Arenoso y de carácter ácido.
 Horizonte B: Recibe materiales coloidales que
son arrastrados hasta las zonas más profundas
formando en ellos una zona endurecida.
49 22/10/2011

50.  .
Suelo de
regiones con
clima húmedo
y veranos
cálidos.
50 22/10/2011

51. II.-CHERNOZEN:
 Horizonte A: rico en  Horizonte B: rico en
humus y en óxidos de carbonato cálcico lo
hierro lo que le da un que le da un color
color pardo- gris-pardo.
amarillento.
51 22/10/2011

52.  III.- LATERITAS:  Horizonte B: rico en
 Suelo de regiones óxidos de hierro y
tropicales de clima aluminio lo que le da
cálido y húmedo un color rojizo.
 Horizonte A:
prácticamente
inexistente.
52 22/10/2011

53.  IV.- SUELOS  Horizonte B: En el se
DESÉRTICOS forman nódulos de
 Suelo de regiones de carbonato cálcico por
clima desértico. las aguas de
 Horizonte A: Color
infiltración.
gris claro.
53 22/10/2011

54. 54 22/10/2011

55. CONTAMINANTES DE LOS
SUELOS.
 Es una porción de terreno, cuyas cualidades han
sido modificadas por el hombre al incorporarse
alguno de los siguientes factores:
55 22/10/2011

56. Contaminación física:
Con variaciones en parámetros
como:
Temperatura
Radiactividad.
56 22/10/2011

57. Los RESIDUOS COMO AGENTES CONTAMINANTES DE LOS
SUELOS
 ningún valor
 Aquellos productos económico pudiendo
generados en las ser debido tanto a la
actividades de falta de tecnología
producción y adecuada para su
consumo que no aprovechamiento
alcanzan en el como a la inexistencia
contexto en el que de un mercado para
son producidas los posibles productos
a recuperar.
57 22/10/2011

58. CLASIFICACIÓN DE LOS
RESIDUOS.
• RESIDUOS INERTES
• RESIDUOS URBANOS O
ASIMILABLES A URBANOS
• RESIDUOS ESPECIALES
58 22/10/2011

59. CLASIFICACIÓN DE LOS
RESIDUOS.
• RESIDUOS • PELIGROSOS • RESIDUOS
TÓXICOS RADIACTIVOS
59 22/10/2011

60. CLASIFICACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE LOS
SUELOS:
Subterránea:
• Deriva de una
acumulación de
residuos vertidos • Corresponde
accidental o con el caso de
voluntariamente en
el terreno. enterramiento
de residuos
Superficial:
60 22/10/2011

61. Vertido
no
Vertido alevoso
alevoso
61 22/10/2011

62. • Es a menudo
Vertido coincidente con los
subterráneos,
alevoso derivados de la
ilegalidad de dicho
vertido.
Vertido • Son aquellos en los que el
origen de la
no contaminación es fortuita
o por negligencias en la
alevoso gestión de los
contaminantes.
62 22/10/2011

63. 63 22/10/2011

64. Contaminación del suelo
64 22/10/2011

65. 65 22/10/2011

66. 66 22/10/2011

67. Contaminación difusa:
Es en la que no existe un
foco concreto de
contaminación del suelo
sino que se manifiesta de
forma extensiva.
Contaminación puntual:
Es una contaminación
localizada con un núcleo
emisor desde el que pueden
movilizarse los
contaminantes a otros
elementos del medio (
atmósfera, aguas
superficiales y subterráneas)
67 22/10/2011

68. TRANSPORTE Y DISPERSION DE LOS
CONTAMINANTES DEL SUELO.
A partir de un
También, hay que
contaminante en el
Aunque el suelo no tener en cuenta el
suelo se pueden
es un vector papel depurador de
desencadenar una
importante de ciertos
serie de procesos de
dispersión componentes del
movilización del
suelo.
mismo
68 22/10/2011

69. EFECTOS DE LA CONTAMINACION DE
LOS SUELOS.
69 22/10/2011

70. La presencia de contaminantes en un suelo supone
la existencia de potenciales efectos nocivos para el
Hombre
La fauna
La vegetación
70 22/10/2011

71.  La presencia de contaminantes en el suelo se
refleja de forma directa sobre la vegetación
induciendo:
 Su degradación
 Reducción del numero de especies presentes en
ese suelo
71 22/10/2011

72.  Cuando estas sustancias son bioacumulables
el riesgo se amplifica al incrementarse las
concentraciones de contaminantes a medida
que ascendemos en la cadena trófica, en cuya
cima se encuentra el hombre
72 22/10/2011

73. Cantidad de agua y composición de gases en el
suelo
 En el suelo, además de residuos orgánicos
encontramos:
 agua y gases.
 La cantidad de agua en el suelo depende de:
 La precipitación y otras condiciones climáticas
 El drenaje, éste depende del tamaño de las
partículas del suelo
73 22/10/2011

74. La población viviente del suelo
 Encontramos el agua en los espacios que hay
entre las partículas del suelo o adheridas a la
superficie de las partículas.
 La fase gaseosa del suelo consiste mayormente
de CO2, O2 y N2, éstos se encuentran en los
espacios entre partículas 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 número y tipo de
microorganismos en el suelo:
 Composición del suelo (cantidad y tipo de
nutrientes.)
 Características físicas del suelo (grado de
aeración, humedad, temperatura y pH.)
 Tipo de plantas en el suelo (el sistema de raíces
influye en el número y tipo de organismos
presentes.
75 22/10/2011

76. 76 22/10/2011

77. Bacterias

Grupos más abundante por su versatilidad metabólica
 Autóctonas (crecimiento lento) y alóctonas (más activas)
 Funciones en el suelo:
 Producción de materia orgánica
 Oxidación de compuestos (NO3-, SO42-,etc)  nutrición
vegetal
 Interacciones sinérgicas y antagónicas
 Procesos biogeoquímicos
 Principales bacterias aisladas del suelo:
 Gram (+): Bacillus (resiste condiciones extremas),
Arthrobacter
 Gram (-): Pseudomonas
 Factores ambientales que regulan la población:

77 22/10/2011

78.  Tº  mesófilas tolerantes al frío
 Humedad  50 - 75 % Variaciones
 pH estacionales
 Nutrientes orgánicos
 e inorgánicos
 Actinomicetos
10 – 50 % de la población microbiana total del suelo
 Participan en procesos de:
 Degradación de compuestos resistentes
 Formación del humus
 Enfermedades de vegetales
 Antagonismos microbianos  ATB
 Factores ambientales que regulan la población: Tº - pH - Humedad - O2 -
Materia Orgánica

 Principales géneros que encontramos en el suelo: Streptomyces (90 %) y
Nocardia
78 22/10/2011

79. Las bacterias antárticas podrían remediar la
contaminación con hidrocarburos
79 22/10/2011

80. Noticias científicas: 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 condición aeróbica.
 Los hongos son los
descomponedores de
celulosa, lignina y pectina.
 La importancia del hongo en
el suelo es que mejora la
estructura física mediante la
acumulación de sus micelios
en él.
 Además los hongos forman
unos agregados que ayudan a
retener agua.
81 22/10/2011

82. Algas
 Mayormente encontramos algas verdes y
diatomeas en la superficie o cerca de ésta ya que
necesitan luz para llevar a cabo fotosíntesis.
 Estas juegan un papel importante en suelos
erosionados o desérticos, ya que como son
fotosintéticos inician la acumulación de materia
orgánica en esa área.
82 22/10/2011

83.  Algas.
 Debido a que las algas dependen de la luz solar y de
la fotosíntesis para proveer sus necesidades
energéticas, viven cerca de la superficie del suelo.
 La población algal disminuye en períodos de
oscuridad o de baja temperatura.
 Las algas son una fuente de nutrientes para un
número considerable de habitantes del suelo,
incluyendo protozoarios, hongos, lombrices de tierra y
nemátodos.
 En suelos áridos, son comunes los líquenes, que son
una simbiosis de alga-hongo.
83 22/10/2011

84. 
 Protozoarios
 Son importantes en la cadena alimentaria, ya que su
modo de nutrición es la ingestión de bacterias
controlando así la población bacteriana.
 Protozoarios.
 Son encontrados en la mayoría 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 oxígeno. Los
Protozoarios son predadores de algas y bacterias del
suelo.

84  22/10/2011

85. Virus
85 Nuevo virus resistente a los antivirales 22/10/2011

86. La rizósfera
Es la capa de suelo
que se encuentra • Esta región se
caracteriza por una alta
adyacente a las población microbiana.
raíces.
• se ven afectadas
Las bacterias que positivamente por
crecen en la substancias que liberan
rizósfera. las plantas como amino
ácidos, vitaminas y otros
A la vez el • se ve afectado por
crecimiento de las substancias liberadas
por la población
plantas microbiana
86 22/10/2011

87. Interacción entre los microorganismos del suelo
Relaciones simbióticas:
• Mutualism • Comensalis
• Neutralism o mo
o • Es una • Es esta
relación un
• Es esta asociación
organismo se
relación donde cada beneficia
dos uno de los mientras que
especies organismos el otro no se
ocupan el envueltos afecta
mismo se (relación
ambiente benefician positiva).
sin que se (relación
afecte una positiva.
o la otra
(neutral.)
87 22/10/2011

88.  Un ejemplo de comensalismo lo observamos
en los hongos que degradan celulosa a
glucosa y otros compuestos, las bacterias no
pueden degradar celulosa, pero sí glucosa
beneficiándose de esta forma.
88 22/10/2011

89. Relación negativa.
89 22/10/2011

90. Esto se observa
cuando una produciendo
Antagonism especie afecta diferentes
substancias
o adversamente el inhibidoras o
ambiente de otra antibióticas
especie,
90 22/10/2011

91. Parasitismo
 .
En esta relación un organismo vive dentro o encima
de otro (huésped).
El parásito se alimenta de las células, el tejido o el
fluido de otro organismo (relación negativa)
91 22/10/2011

92.  1. antibióticos Es usual que un organismo
produzca 5 ó 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 líticas (éstas rompen la pared celular
de las bacterias)
92 22/10/2011

93.  Competencia
 Es una asociación negativa que resulta de la
competencia entre especies por nutrientes
esenciales
93 22/10/2011

94. Rol biogeoquímico de los microorganismos
del suelo
 Los microorganismos del suelo funcionan como
agentes biogeoquímicos para la conversión de
compuestos orgánicos complejos en compuestos
inorgánicos simples y elementos constitutivos,
esto se llama mineralización.
 Estos microorganismos del suelo están envueltos
en los ciclos de nitrógeno, carbono, azufre y
fósforo.
 También están envueltos en los ciclos de hierro,
94 manganeso, mercurio, selenio, zinc y potasio
22/10/2011

95. Bibliografía:
 Internet Google,Altavista ,Terra,(microbiología 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 of
22/10/2011
peptone on azotobacter morfology. J. Bacteriol.

96. .
96 22/10/2011