Biología del suelo

La biología del suelo es el estudio de la actividad microbiana y faunística y la ecología en el suelo. Vida del suelo , biota del suelo , fauna del suelo o edafónes un término colectivo que abarca todos los organismos que pasan una parte significativa de su ciclo de vida dentro de un perfil de suelo, o en la interfaz suelo-hojarasca. Estos organismos incluyen lombrices de tierra, nematodos, protozoos, hongos, bacterias, diferentes artrópodos, así como algunos reptiles (como serpientes) y especies de mamíferos excavadores como tuzas, topos y perritos de las praderas. La biología del suelo juega un papel vital en la determinación de muchas características del suelo. La descomposición de la materia orgánica por parte de los organismos del suelo tiene una inmensa influencia en la fertilidad del suelo, el crecimiento de las plantas, la estructura del suelo y el almacenamiento de carbono. Como ciencia relativamente nueva, aún se desconoce mucho sobre la biología del suelo y su efecto en los ecosistemas del suelo.

Visión de conjunto

El suelo alberga una gran proporción de la biodiversidad del mundo. Se observa que los vínculos entre los organismos del suelo y las funciones del suelo son increíblemente complejos. La interconexión y complejidad de esta 'red alimenticia' del suelo significa que cualquier evaluación de la función del suelo necesariamente debe tener en cuenta las interacciones con las comunidades vivas que existen dentro del suelo. Sabemos que los organismos del suelo descomponen la materia orgánica, haciendo que los nutrientes estén disponibles para que las plantas y otros organismos los absorban. Los nutrientes almacenados en los cuerpos de los organismos del suelo evitan la pérdida de nutrientes por lixiviación. Los exudados microbianos actúan para mantener la estructura del suelo y las lombrices son importantes en la bioturbación. Sin embargo, encontramos que no entendemos aspectos críticos sobre cómo funcionan e interactúan estas poblaciones. El descubrimiento de la glomalina en 1995 indica que carecemos del conocimiento para responder correctamente algunas de las preguntas más básicas sobre el ciclo biogeoquímico en los suelos. Queda mucho trabajo por delante para comprender mejor el papel ecológico de los componentes biológicos del suelo en la biosfera.

En un suelo equilibrado, las plantas crecen en un entorno activo y estable. El contenido mineral del suelo y su estructura vigorosa son importantes para su bienestar, pero es la vida en la tierra la que impulsa sus ciclos y proporciona su fertilidad. Sin las actividades de los organismos del suelo, los materiales orgánicos se acumularían y ensuciarían la superficie del suelo, y no habría alimento para las plantas. La biota del suelo incluye:

• Megafauna: rango de tamaño - 20 mm hacia arriba, por ejemplo, topos, conejos y roedores.
• Macrofauna: rango de tamaño: de 2 a 20 mm, por ejemplo, cochinillas, lombrices, escarabajos, ciempiés, babosas, caracoles, hormigas y recolectores.
• Mesofauna: rango de tamaño - 100 micrómetros a 2 mm, por ejemplo, tardígrados, ácaros y colémbolos.
• Microfauna y microflora: rango de tamaño: de 1 a 100 micrómetros, por ejemplo, levaduras, bacterias (comúnmente actinobacterias), hongos, protozoos, gusanos redondos y rotíferos.

De estos, las bacterias y los hongos juegan un papel clave en el mantenimiento de un suelo saludable. Actúan como descomponedores que descomponen los materiales orgánicos para producir detritos y otros productos de descomposición. Los detritívoros del suelo, como las lombrices, ingieren los detritos y los descomponen. Los saprotrofos, bien representados por hongos y bacterias, extraen nutrientes solubles del delitro. Las hormigas (macrofaunas) ayudan descomponiéndose de la misma manera pero también proporcionan la parte de movimiento cuando se mueven en sus ejércitos. También los roedores, comedores de madera, ayudan a que el suelo sea más absorbente.

Alcance

La biología del suelo implica trabajar en las siguientes áreas:

• Modelización de procesos biológicos y dinámica de poblaciones
• Biología, física y química del suelo: ocurrencia de parámetros fisicoquímicos y propiedades superficiales en procesos biológicos y comportamiento poblacional
• Biología de poblaciones y ecología molecular: desarrollo metodológico y contribución al estudio de poblaciones microbianas y faunísticas; diversidad y dinámica demográfica; transferencias genéticas, influencia de factores ambientales
• Ecología comunitaria y procesos de funcionamiento: interacciones entre organismos y compuestos minerales u orgánicos; participación de tales interacciones en la patogenicidad del suelo; transformación de compuestos minerales y orgánicos, ciclado de elementos; estructuración del suelo

Se utilizan necesariamente enfoques disciplinarios complementarios que involucran biología molecular, genética, ecofisiología, biogeografía, ecología, procesos del suelo, materia orgánica, dinámica de nutrientes y ecología del paisaje.

bacterias

Las bacterias son organismos unicelulares y los habitantes más numerosos de la agricultura, con poblaciones que van desde 100 millones a 3 mil millones en un gramo. Son capaces de una reproducción muy rápida por fisión binaria (dividiéndose en dos) en condiciones favorables. Una bacteria es capaz de producir 16 millones más en solo 24 horas. La mayoría de las bacterias del suelo viven cerca de las raíces de las plantas y a menudo se las denomina rizobacterias. Las bacterias viven en el agua del suelo, incluida la película de humedad que rodea las partículas del suelo, y algunas pueden nadar por medio de flagelos. La mayoría de las bacterias beneficiosas que habitan en el suelo necesitan oxígeno (y, por lo tanto, se denominan bacterias aeróbicas), mientras que las que no requieren aire se denominan anaeróbicas y tienden a causar la putrefacción de la materia orgánica muerta. Las bacterias aeróbicas son más activas en un suelo que está húmedo (pero no saturado, ya que esto privará a las bacterias aeróbicas del aire que necesitan), y un suelo con pH neutro, y donde haya suficientes alimentos (carbohidratos y micronutrientes de la materia orgánica) disponibles. Las condiciones hostiles no matarán completamente las bacterias; más bien, las bacterias dejarán de crecer y entrarán en una etapa latente, y aquellos individuos con mutaciones pro-adaptativas pueden competir mejor en las nuevas condiciones. Algunas bacterias grampositivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, y las bacterias gramnegativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes (bacteriófagos) que determinan el orden de las palabras de los genes en el huésped bacteriano. y donde haya suficientes alimentos (carbohidratos y micronutrientes de la materia orgánica) disponibles. Las condiciones hostiles no matarán completamente las bacterias; más bien, las bacterias dejarán de crecer y entrarán en una etapa latente, y aquellos individuos con mutaciones pro-adaptativas pueden competir mejor en las nuevas condiciones. Algunas bacterias grampositivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, y las bacterias gramnegativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes (bacteriófagos) que determinan el orden de las palabras de los genes en el huésped bacteriano. y donde haya suficientes alimentos (carbohidratos y micronutrientes de la materia orgánica) disponibles. Las condiciones hostiles no matarán completamente las bacterias; más bien, las bacterias dejarán de crecer y entrarán en una etapa latente, y aquellos individuos con mutaciones pro-adaptativas pueden competir mejor en las nuevas condiciones. Algunas bacterias grampositivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, y las bacterias gramnegativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes (bacteriófagos) que determinan el orden de las palabras de los genes en el huésped bacteriano. Algunas bacterias grampositivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, y las bacterias gramnegativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes (bacteriófagos) que determinan el orden de las palabras de los genes en el huésped bacteriano. Algunas bacterias grampositivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, y las bacterias gramnegativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes (bacteriófagos) que determinan el orden de las palabras de los genes en el huésped bacteriano.

Desde el punto de vista del jardinero orgánico, las funciones importantes que desempeñan las bacterias son:

Nitrificación

La nitrificación es una parte vital del ciclo del nitrógeno, en el que ciertas bacterias (que fabrican su propio suministro de carbohidratos sin usar el proceso de fotosíntesis) pueden transformar el nitrógeno en forma de amonio, que se produce por la descomposición de las proteínas, en nitratos, que están disponibles para las plantas en crecimiento, y una vez más convertidos en proteínas.

Fijación de nitrogeno

En otra parte del ciclo, el proceso de fijación de nitrógeno constantemente pone nitrógeno adicional en la circulación biológica. Esto lo llevan a cabo bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre en el suelo o el agua, como Azotobacter , o aquellas que viven en estrecha simbiosis con plantas leguminosas, como los rizobios. Estas bacterias forman colonias en nódulos que crean en las raíces de guisantes, frijoles y especies relacionadas. Estos son capaces de convertir el nitrógeno de la atmósfera en sustancias orgánicas que contienen nitrógeno.

desnitrificación

Mientras que la fijación de nitrógeno convierte el nitrógeno de la atmósfera en compuestos orgánicos, una serie de procesos llamados desnitrificación devuelve una cantidad aproximadamente igual de nitrógeno a la atmósfera. Las bacterias desnitrificantes tienden a ser anaerobias, o facultativamente anaerobias (pueden alternar entre los tipos de metabolismo dependientes e independientes del oxígeno), incluidas Achromobacter y Pseudomonas .. El proceso de purificación causado por condiciones libres de oxígeno convierte los nitratos y nitritos en el suelo en gas nitrógeno o en compuestos gaseosos como el óxido nitroso o el óxido nítrico. En exceso, la desnitrificación puede provocar pérdidas generales de nitrógeno disponible en el suelo y la subsiguiente pérdida de fertilidad del suelo. Sin embargo, el nitrógeno fijado puede circular muchas veces entre los organismos y el suelo antes de que la desnitrificación lo devuelva a la atmósfera. El diagrama de arriba ilustra el ciclo del nitrógeno.

actinomicetota

Los actinomycetota son críticos en la descomposición de la materia orgánica y en la formación de humus. Se especializan en descomponer la celulosa y la lignina junto con la resistente quitina que se encuentra en los exoesqueletos de los insectos. Su presencia es responsable del dulce aroma "terroso" asociado con un buen suelo saludable. Requieren mucho aire y un pH entre 6,0 y 7,5, pero son más tolerantes a las condiciones secas que la mayoría de las otras bacterias y hongos.

hongos

Un gramo de tierra de jardín puede contener alrededor de un millón de hongos, como levaduras y mohos. Los hongos no tienen clorofila y no pueden hacer la fotosíntesis. No pueden utilizar el dióxido de carbono atmosférico como fuente de carbono, por lo que son quimioheterótrofos, lo que significa que, al igual que los animales, necesitan una fuente de energía química en lugar de poder utilizar la luz como fuente de energía, así como sustratos orgánicos para obtener carbono para el crecimiento y el desarrollo.

Muchos hongos son parásitos y, a menudo, causan enfermedades a su planta huésped viva, aunque algunos tienen relaciones beneficiosas con las plantas vivas, como se ilustra a continuación. En términos de creación de suelo y humus, los hongos más importantes tienden a ser saprotróficos; es decir, viven de materia orgánica muerta o en descomposición, descomponiéndola y convirtiéndola en formas que están disponibles para las plantas superiores. Una sucesión de especies de hongos colonizará la materia muerta, comenzando por los que utilizan azúcares y almidones, a los que suceden los que son capaces de descomponer la celulosa y las ligninas.

Los hongos se propagan bajo tierra enviando hilos largos y delgados conocidos como micelio por todo el suelo; estos hilos se pueden observar en muchos suelos y montones de compost. Desde el micelio, el hongo puede arrojar sus cuerpos fructíferos, la parte visible sobre el suelo (p. ej., champiñones, hongos venenosos y bejines), que pueden contener millones de esporas. Cuando el cuerpo fructífero estalla, estas esporas se dispersan por el aire para asentarse en ambientes frescos y pueden permanecer inactivas durante años hasta que surjan las condiciones adecuadas para su activación o se disponga del alimento adecuado.

micorrizas

Aquellos hongos que son capaces de vivir en simbiosis con las plantas vivas, creando una relación beneficiosa para ambas, se conocen como micorrizas (de myco que significa hongo y rhiza que significa raíz). Los pelos de las raíces de las plantas son invadidos por el micelio de la micorriza, que vive en parte en el suelo y en parte en la raíz, y puede cubrir la longitud del pelo de la raíz como una vaina o concentrarse alrededor de su punta. La micorriza obtiene los carbohidratos que necesita de la raíz, proporcionando a cambio a la planta nutrientes que incluyen nitrógeno y humedad. Más tarde, las raíces de las plantas también absorberán el micelio en sus propios tejidos.

Las asociaciones beneficiosas de micorrizas se encuentran en muchos de nuestros cultivos comestibles y en flor. Shewell Cooper sugiere que estos incluyen al menos el 80% de Brassica y solanumfamilias (incluidos los tomates y las patatas), así como la mayoría de las especies arbóreas, especialmente en bosques y zonas arboladas. Aquí, las micorrizas crean una fina malla subterránea que se extiende mucho más allá de los límites de las raíces del árbol, lo que aumenta en gran medida su rango de alimentación y, de hecho, hace que los árboles vecinos se interconecten físicamente. Los beneficios de las relaciones de micorrizas con sus plantas asociadas no se limitan a los nutrientes, sino que pueden ser esenciales para la reproducción de las plantas. En situaciones en las que poca luz puede llegar al suelo del bosque, como los bosques de pinos de América del Norte, una plántula joven no puede obtener suficiente luz para realizar la fotosíntesis por sí misma y no crecerá adecuadamente en un suelo estéril. Pero, si el suelo está cubierto por una estera de micorrizas,

David Attenborough señala la relación planta, hongo y animal que crea un "trío armonioso de tres vías" que se encuentra en los ecosistemas forestales, en los que la simbiosis planta/hongo se ve reforzada por animales como el jabalí, el ciervo, el ratón o la ardilla voladora. , que se alimentan de los cuerpos fructíferos de los hongos, incluidas las trufas, y provocan su posterior propagación ( Private Life Of Plants , 1995). Una mayor comprensión de las complejas relaciones que impregnan los sistemas naturales es una de las principales justificaciones del jardinero orgánico, para abstenerse del uso de productos químicos artificiales y el daño que estos pueden causar.

Investigaciones recientes han demostrado que los hongos micorrízicos arbusculares producen glomalina, una proteína que se une a las partículas del suelo y almacena carbono y nitrógeno. Estas proteínas del suelo relacionadas con la glomalina son una parte importante de la materia orgánica del suelo.

Insectos y Mamíferos en el suelo

La fauna del suelo afecta dinámicamente la formación del suelo y la materia orgánica del suelo en muchas escalas espaciotemporales. Las lombrices de tierra, las hormigas y las termitas mezclan el suelo a medida que excavan, lo que afecta significativamente la formación del suelo. Las lombrices de tierra ingieren partículas del suelo y residuos orgánicos, mejorando la disponibilidad de nutrientes para las plantas en el material que pasa a través y fuera de sus cuerpos. Al airear y remover el suelo y al aumentar la estabilidad de los agregados del suelo, estos organismos ayudan a asegurar la pronta infiltración del agua. Estos organismos en el suelo también ayudan a mejorar los niveles de Ph.

Las hormigas y las termitas a menudo se denominan "ingenieros del suelo" porque, cuando crean sus nidos, se realizan varios cambios químicos y físicos en el suelo. Entre estos cambios está aumentando la presencia de los elementos más esenciales como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, elementos necesarios para el crecimiento de las plantas. También pueden recolectar partículas de suelo de diferentes profundidades del suelo y depositarlas en otros lugares, lo que lleva a la mezcla del suelo para que sea más rico en nutrientes y otros elementos.

El suelo también es importante para muchos mamíferos. Las tuzas, los topos, los perritos de las praderas y otros animales excavadores dependen de este suelo para su protección y alimento. Los animales incluso devuelven al suelo, ya que sus madrigueras permiten que entre más lluvia, nieve y agua del hielo en el suelo en lugar de crear erosión.