Microbiología Ambiental: Ecología Microbiana

Conceptos básicos de la ecología microbiana

• Los microorganismos no viven solos en la naturaleza, interactúan con otros organismos y con su ambiente.
• La población microbiana se refiere a un grupo de células microbianas derivadas de una célula madre por división celular sucesiva.
• El hábitat microbiano se refiere al ambiente inmediato en el que una población microbiana vive.
• La diversidad y abundancia de los microorganismos dependen de las fuentes (energía y alimento) y condiciones (pH, temperatura, etc.) para prevalecer en un determinado hábitat.

Comunidad microbiana y ecosistema

• La comunidad microbiana se refiere a poblaciones de células de microorganismos que interactúan con poblaciones de células de otras especies.
• Un ecosistema se define como un conjunto de organismos vivos y componentes físico-químicos (compuestos abióticos) del ambiente en el que interactúan.

Diversidad de especies microbianas

• La diversidad de especies microbianas en una comunidad se puede expresar de dos formas: riqueza y abundancia.
• La riqueza se refiere al número total de especies presentes en una comunidad.
• La abundancia se refiere a la proporción de cada especie en la comunidad.

Factores que influyen en la diversidad y abundancia

• La riqueza y la abundancia dependen de las condiciones y recursos disponibles, como el carbono, nitrógeno, otros macronutrientes y micronutrientes, temperatura, pH, disponibilidad de agua y oxígeno.

Microambientes

• Los microorganismos se desarrollan en su entorno inmediato llamado microambiente.
• Cada microorganismo tiene un nicho primario en el que se desarrolla exitosamente.
• El ambiente completo en el que un microorganismo se puede desarrollar se llama nicho fundamental.

Competición y cooperación microbiana

• La competición entre microorganismos por fuentes en un hábitat es intensa y depende de varios factores, incluyendo las velocidades de consumo de nutrientes y las velocidades metabólicas inherentes.
• Algunos microorganismos pueden trabajar juntos para llevar a cabo transformaciones que no podrían hacer por sí solos.

Superficies y biofilmes

• Las superficies son hábitats microbianos importantes que ofrecen acceso a nutrientes.
• Las bacterias que crecen en superficies forman biofilmes, que se caracterizan por una matriz adhesiva secretada por las células.
• Los biofilmes mantienen los nutrientes y previenen la pérdida de células en superficies dinámicas.

Ecosistemas microbianos

• Los ambientes acuáticos y terrestres ofrecen muchos hábitats excelentes para los microorganismos.
• Los ambientes acuáticos pueden ser marinos o de agua dulce, y difieren en muchos aspectos, como la salinidad, la temperatura promedio, la profundidad y el contenido de nutrientes.
• Los ambientes terrestres incluyen el suelo, el subsuelo y los organismos vivos.

Metabolismo microbiano

• El metabolismo microbiano puede ser aerobio o anaerobio.
• La fotosíntesis es un proceso de obtención de energía que utiliza la energía de la luz y un donante de electrones inorgánico.
• La respiración es un proceso de obtención de energía en el que los compuestos inorgánicos sirven como donadores y receptores de electrones.
• La fermentación es un proceso de obtención de energía a través de la descomposición microbiana de los carbohidratos.

Microorganismos en aguas dulces

• Los fotótrofos (autótrofos) incluyen algas y cianobacterias que obtienen energía de la luz y usan agua como donador de electrones para reducir CO2 a materia orgánica.
• La actividad y diversidad heterotrófica de las comunidades microbianas en ambientes acuáticos dependen principalmente de la producción primaria.

Relación con el oxígeno

• El nivel de oxígeno en ríos y fuentes es importante evaluar porque está influenciado por la materia orgánica que recibe de la contaminación industrial, urbana y agrícola.
• La presencia de estos contaminantes lleva al déficit de oxígeno por la respiración bacteriana.

Demanda bioquímica de oxígeno

• La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una medida de la cantidad de materia orgánica en una muestra de agua que puede ser oxidada por microorganismos.

Aguas marinas

• Los niveles de nutrientes en el océano abierto suelen ser muy bajos en comparación con muchos ambientes de agua dulce.
• La actividad de los fotótrofos marinos está limitada por los bajos niveles de nutrientes y la temperatura constante.

Microorganismos en aguas marinas

• Los procariotas que habitan aguas marinas son en general muy pequeños, debido a que viven en ambientes pobres en nutrientes.
• Los principales productores primarios en aguas marinas son Prochlorococcus (cianobacterias) y otros fotótrofos como Ostreococcus y Trichodesmium.

Fuentes hidrotermales

• Las bacterias que poseen metabolismos quimiolitótrofos dominan las fuentes hidrotermales.
• Las fuentes sulfídicas sostienen el crecimiento de bacterias sulfuradas, mientras que las bacterias nitrificantes, oxidadoras de hierro y manganeso crecen en otras fuentes.

Diversidad procariota en las fuentes hidrotermales

• La diversidad procariota en las fuentes hidrotermales es alta y varía según la fuente y las condiciones químicas y físicas.