Biologia de los microorganismos-1068 (1311)

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E C O S I S T E M A S M I C R O B I A N O S 645
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N
ID
A
D
 4
la gran cantidad de hierro ferroso (Fe2+) presente, que se oxida 
a Fe3+ en reacciones muy energéticas ( Sección 13.9), impulsa 
la gran abundancia de especies. En las Secciones 20.5 y 21.1 exa-
minaremos la actividad de los microorganismos acidófilos oxi-
dadores de hierro.
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué diferencia hay entre riqueza de especies y abundancia 
de especies?
 ¿En qué se diferencia un ecosistema de un hábitat?
 ¿Cuáles son las características de una población microbiana?
19.2 Aportes de un ecosistema: 
biogeoquímica y ciclos 
de nutrientes
En cualquier ecosistema cuyos recursos y condiciones de creci-
miento sean adecuadas, los microorganismos crecerán y forma-
rán poblaciones. Las poblaciones microbianas metabólicamente 
semejantes que explotan los mismos recursos de manera pare-
cida reciben el nombre de gremios (en inglés, guilds). Un hábi-
tat compartido por un gremio y que suministra los recursos y 
las condiciones que las células necesitan para crecer se llama 
nicho. Los conjuntos de gremios forman comunidades micro-
bianas (Figura 19.2), que interaccionan con los macroorganismos 
y los factores abióticos del ecosistema de tal modo que definen 
el funcionamiento del ecosistema.
de especies, el número total de especies diferentes presentes. 
Por supuesto, identificar las células es fundamental para deter-
minar la riqueza de especies microbianas, pero no es necesa-
rio aislarlas ni cultivarlas. La riqueza de especies también se 
puede expresar en términos moleculares mediante la diver-
sidad de filotipos (por ejemplo, genes de RNA ribosómico, 
 Sección 18.5) observados en una comunidad determinada. 
Por otra parte, la abundancia de especies es la proporción de 
cada especie en la comunidad. La riqueza y la abundancia de 
especies pueden cambiar rápidamente en un corto período de 
tiempo como se muestra en la Figura 19.1. Uno de los objetivos 
de la ecología microbiana es entender la riqueza y la abundancia 
de las especies en las comunidades microbianas junto con las 
actividades asociadas de la comunidad y el ambiente abiótico. 
Una vez que se conocen todos estos factores, se puede mode-
lar el ecosistema alterándolo de algún modo y observando si los 
cambios predichos se ajustan a los resultados experimentales.
La riqueza y la abundancia de especies microbianas de una 
comunidad dependen de las condiciones que prevalecen y de la 
clase y la cantidad de nutrientes disponibles en el hábitat. En la 
Tabla 19.1 se indican los nutrientes y las condiciones habituales 
importantes para el crecimiento microbiano. En algunos hábi-
tats microbianos, como los suelos inalterados ricos en materia 
orgánica, es habitual encontrar una gran riqueza de especies 
(véase la Figura 19.14), en la que la abundancia de la mayoría 
de ellas es moderada. En estos hábitats, los nutrientes son de 
muchas clases diferentes, lo cual ayuda a que exista una gran 
riqueza de especies. En otros hábitats, como algunos ambien-
tes extremos, la riqueza de especies es normalmente muy baja y 
la abundancia de una o unas pocas especies es muy alta. Esto es 
debido a que las condiciones ambientales excluyen a la mayoría 
de las especies, y los nutrientes fundamentales están presentes 
en cantidades tan altas que las especies mejor adaptadas pueden 
crecer y alcanzar una gran densidad de células. Las bacterias 
que catalizan el drenaje ácido de las minas a partir de la oxida-
ción del hierro son un buen ejemplo de ello. Estos organismos 
proliferan en aguas muy ácidas, ricas en hierro pero pobres en 
materia orgánica, donde las condiciones ácidas y la escasez de 
carbono orgánico limitan la riqueza de especies. No obstante, 
Tabla 19.1 Recursos y condiciones que influyen 
en el crecimiento microbiano en la naturaleza
Recursos
Carbono (orgánico, CO
2
)
Nitrógeno (orgánico, inorgánico)
Otros macronutrientes (S, P, K, Mg)
Micronutrientes (Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Mn, Ni)
O
2
 y otros aceptores de electrones (NO
3
−, SO
4
2−, Fe3+)
Donadores de electrones inorgánicos (H
2
, H
2
S, Fe2+, NH
4
+, NO
2
−)
Condiciones
Temperatura: fría S templada S caliente
Potencial hídrico: seco S húmedo S mojado
pH: 0 S 7 S 14
O
2
: óxico S microóxico S anóxico
Luz: luz clara S luz tenue S oscuridad
Condiciones osmóticas: agua dulce S marina S hipersalina
Figura 19.2 Poblaciones, gremios y comunidades. Las comunidades
microbianas están formadas por células de diferentes especies. El ecosistema 
de un lago de agua dulce probablemente tendrá las comunidades que se 
muestran aquí. La reducción de NO
3
–, Fe3+, SO
4
2–, S0 y CO
2
 son ejemplos de
tipos de respiración anaeróbica. La región de mayor actividad para cada uno 
de los diferentes procesos respiratorios variará según la profundidad en el 
sedimento. Cuantos más aceptores de electrones favorables energéticamente 
se consuman debido a la actividad microbiana cerca de la superficie, menos 
reacciones favorables se producirán en los sedimentos más profundos.
Comunidad 3 Sedimentos anóxicos:
1. Gremio 1: bacterias desnitrificantes (NO3
–
 N2)
bacterias reductoras de hierro férrico (Fe
3+
 Fe
2+
)
2. Gremio 2: bacterias reductoras de sulfato (SO4
2–
 H2S)
bacterias reductoras de azufre (S
0
 H2S)
3. Gremio 3: bacterias fermentadoras
4. Gremio 4: metanógenos (CO2 CH4)
 acetógenos (CO2 acetato)
Comunidad 1
6 CO2 + 6 H2O
 C6H12O6 + 6 O2 C6H12O6 + 6 O2
 6 CO2 + 6 H2O
Zona óxica:
Aerobios y aerobios
facultativos
 
Zona fótica:
Fotótrofos oxigénicos
Comunidad 2
Rendi-
miento
energé-
tico
Luz
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