Materia orgánica , material orgánico o materia orgánica natural se refiere a la gran fuente de compuestos a base de carbono que se encuentran en ambientes naturales y artificiales, terrestres y acuáticos. Es materia compuesta por compuestos orgánicos que han salido de las heces y restos de organismos como plantas y animales . [1] Las moléculas orgánicas también pueden formarse mediante reacciones químicas que no involucran vida. [2] Las estructuras básicas se crean a partir de celulosa , tanino , cutina y lignina , junto con otras proteínas , lípidos y carbohidratos . La materia orgánica es muy importante en el movimiento de nutrientes en el medio ambiente y juega un papel en la retención de agua en la superficie del planeta. [3]
Los organismos vivos están compuestos de compuestos orgánicos. En vida, secretan o excretan material orgánico en su entorno, arrojan partes del cuerpo como hojas y raíces y, después de que los organismos mueren, sus cuerpos se descomponen por la acción de bacterias y hongos. Se pueden formar moléculas más grandes de materia orgánica a partir de la polimerización de diferentes partes de materia ya descompuesta. [ cita necesaria ] La composición de la materia orgánica natural depende de su origen, modo de transformación, edad y entorno existente, por lo que sus funciones biofisicoquímicas varían según los diferentes entornos. [4]
La materia orgánica es común en todo el ecosistema y circula a través de procesos de descomposición por parte de comunidades microbianas del suelo que son cruciales para la disponibilidad de nutrientes. [5] Después de degradarse y reaccionar, puede pasar al suelo y al agua corriente a través del flujo de agua. La materia orgánica proporciona nutrición a los organismos vivos. La materia orgánica actúa como tampón en solución acuosa para mantener un pH neutro en el medio ambiente. Se ha propuesto que el componente que actúa como amortiguador es relevante para neutralizar la lluvia ácida . [6]
Parte de la materia orgánica que aún no se encuentra en el suelo proviene del agua subterránea . Cuando el agua subterránea satura el suelo o los sedimentos a su alrededor, la materia orgánica puede moverse libremente entre las fases. El agua subterránea tiene sus propias fuentes de materia orgánica natural que incluyen:
Los organismos se descomponen en materia orgánica, que luego se transporta y se recicla. No toda la biomasa migra; parte es más bien estacionaria y gira sólo a lo largo de millones de años. [8]
La materia orgánica del suelo proviene de plantas, animales y microorganismos. En un bosque, por ejemplo, la hojarasca y el material leñoso caen al suelo. A esto a veces se le llama material orgánico. [9] Cuando se descompone hasta el punto en que ya no es reconocible, se llama materia orgánica del suelo. Cuando la materia orgánica se ha descompuesto en una sustancia estable que resiste una mayor descomposición se le llama humus . Por lo tanto, la materia orgánica del suelo comprende toda la materia orgánica del suelo, excluyendo el material que no se ha descompuesto. [10]
Una propiedad importante de la materia orgánica del suelo es que mejora la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes y permite su liberación lenta, mejorando así las condiciones para el crecimiento de las plantas. Otra ventaja del humus es que ayuda a que el suelo se pegue, lo que permite a los nematodos , o bacterias microscópicas, descomponer fácilmente los nutrientes del suelo. [11]
Hay varias formas de aumentar rápidamente la cantidad de humus. La combinación de abono, materiales/residuos vegetales o animales o abono verde con tierra aumentará la cantidad de humus en el suelo.
Estos tres materiales suministran nutrientes a los nematodos y bacterias para que prosperen y produzcan más humus, lo que dará a las plantas suficientes nutrientes para sobrevivir y crecer. [11]
La materia orgánica del suelo es crucial para toda la ecología y toda la agricultura , pero se enfatiza especialmente en la agricultura orgánica , donde se depende especialmente de ella.
El efecto priming se caracteriza por cambios intensos en el proceso natural de renovación de la materia orgánica del suelo (MOS), como resultado de una intervención relativamente moderada en el suelo. [12] El fenómeno generalmente es causado por cambios pulsados o continuos en los aportes de materia orgánica fresca (FOM). [13] Los efectos de cebado generalmente resultan en una aceleración de la mineralización debido a un desencadenante como las entradas de FOM. La causa de este aumento en la descomposición a menudo se ha atribuido a un aumento en la actividad microbiana resultante de una mayor disponibilidad de energía y nutrientes liberados por la FOM. Después de la entrada de FOM, se cree que los microorganismos especializados crecen rápidamente y solo descomponen esta materia orgánica recién agregada. [14] La tasa de renovación de MOS en estas áreas es al menos un orden de magnitud mayor que la del suelo a granel. [13]
Otros tratamientos del suelo, además de los aportes de materia orgánica, que provocan este cambio a corto plazo en las tasas de renovación, incluyen "el aporte de fertilizantes minerales, la exudación de sustancias orgánicas por las raíces, el mero tratamiento mecánico del suelo o su secado y rehumedecimiento". [12]
Los efectos de la imprimación pueden ser positivos o negativos dependiendo de la reacción del suelo con la sustancia añadida. Un efecto de cebado positivo da como resultado la aceleración de la mineralización, mientras que un efecto de cebado negativo resulta en la inmovilización, lo que lleva a la falta de disponibilidad de N. Aunque la mayoría de los cambios se han documentado en las reservas de C y N, el efecto cebador también se puede encontrar en el fósforo y el azufre, así como en otros nutrientes. [12]
Löhnis fue el primero en descubrir el fenómeno del efecto priming en 1926 a través de sus estudios sobre la descomposición del abono verde y sus efectos sobre las leguminosas en el suelo. Se dio cuenta de que al agregar residuos orgánicos frescos al suelo, se intensificaba la mineralización por parte del humus N. Sin embargo, no fue hasta 1953 que Bingeman dio el término efecto de imprimación en su artículo titulado El efecto de la adición de Material orgánico en la descomposición de un suelo orgánico . Se habían utilizado varios otros términos antes de que se acuñara el efecto de cebado , incluida la acción de cebado, la interacción de nitrógeno agregado (ANI), N adicional y N adicional. [12] A pesar de estas primeras contribuciones, el concepto de efecto de cebado fue ampliamente ignorado hasta aproximadamente la década de 1980. -Década de 1990. [13]
El efecto de preparación se ha encontrado en muchos estudios diferentes y se considera una ocurrencia común, que aparece en la mayoría de los sistemas de suelo vegetal. [15] Sin embargo, los mecanismos que conducen al efecto priming son más complejos de lo que se pensaba originalmente y, en general, aún siguen siendo incomprendidos. [14]
Aunque existe mucha incertidumbre en torno al motivo del efecto priming, de la recopilación de investigaciones recientes han surgido algunos hechos indiscutibles :
Hallazgos recientes sugieren que los mismos mecanismos de efecto cebador que actúan en los sistemas del suelo también pueden estar presentes en los ambientes acuáticos, lo que sugiere la necesidad de consideraciones más amplias de este fenómeno en el futuro. [13] [16]
Una definición adecuada de materia orgánica es material biológico en proceso de decadencia o descomposición , como el humus . Una mirada más cercana al material biológico en proceso de descomposición revela los llamados compuestos orgánicos ( moléculas biológicas ) en proceso de fragmentación (desintegración).
Los principales procesos por los cuales se desintegran las moléculas del suelo son mediante catálisis enzimática bacteriana o fúngica . Si no hubiera bacterias u hongos en la Tierra, el proceso de descomposición habría sido mucho más lento.
Las mediciones de materia orgánica generalmente miden solo compuestos orgánicos o carbono , por lo que son solo una aproximación del nivel de materia que alguna vez estuvo viva o descompuesta. Asimismo, algunas definiciones de materia orgánica sólo consideran que "materia orgánica" se refiere únicamente al contenido de carbono o compuestos orgánicos, y no consideran los orígenes ni la descomposición de la materia. En este sentido, no todos los compuestos orgánicos son creados por organismos vivos, y los organismos vivos no solo dejan material orgánico. La concha de una almeja, por ejemplo, aunque biótica , no contiene mucho carbono orgánico , por lo que no puede considerarse materia orgánica en este sentido. Por el contrario, la urea es uno de los muchos compuestos orgánicos que pueden sintetizarse sin ninguna actividad biológica.
La materia orgánica es heterogénea y muy compleja. Generalmente, la materia orgánica, en términos de peso, es: [6]
Los pesos moleculares de estos compuestos pueden variar drásticamente, dependiendo de si se repolimerizan o no, de 200 a 20.000 uma. Hasta un tercio del carbono presente se encuentra en compuestos aromáticos en los que los átomos de carbono suelen formar anillos de seis miembros. Estos anillos son muy estables debido a la estabilización por resonancia , por lo que son difíciles de romper. Los anillos aromáticos también son susceptibles al ataque electrofílico y nucleofílico de otros materiales donadores o aceptores de electrones, lo que explica la posible polimerización para crear moléculas más grandes de materia orgánica.
También hay reacciones que ocurren con la materia orgánica y otros materiales del suelo para crear compuestos nunca antes vistos. Desafortunadamente, es muy difícil caracterizarlos porque, en primer lugar, se sabe muy poco sobre la materia orgánica natural. Actualmente se están realizando investigaciones para saber más sobre estos nuevos compuestos y cuántos de ellos se están formando. [17]
La materia orgánica acuática se puede dividir en dos componentes: (1) materia orgánica disuelta (DOM), medida como materia orgánica disuelta coloreada (CDOM) o carbono orgánico disuelto (DOC), y (2) materia orgánica particulada (POM). Normalmente se diferencian por los que pueden pasar a través de un filtro de 0,45 micrómetros (DOM) y los que no (POM).
La materia orgánica juega un papel importante en el tratamiento y reciclaje de agua potable y aguas residuales, los ecosistemas acuáticos naturales, la acuicultura y la rehabilitación ambiental. Por tanto, es importante disponer de métodos fiables de detección y caracterización, tanto para el seguimiento a corto como a largo plazo. Desde hace décadas existe una variedad de métodos analíticos de detección de materia orgánica para describir y caracterizar la materia orgánica. Estos incluyen, entre otros: carbono orgánico total y disuelto , espectrometría de masas , espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) , espectroscopia infrarroja (IR) , espectroscopia UV-Visible y espectroscopia de fluorescencia . Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y limitaciones.
La misma capacidad de la materia orgánica natural que ayuda a retener agua en el suelo crea problemas para los métodos actuales de purificación de agua. En el agua, la materia orgánica todavía puede unirse a iones metálicos y minerales. Estas moléculas unidas no necesariamente se detienen mediante el proceso de purificación, pero no causan daño a ningún ser humano, animal o planta. Sin embargo, debido al alto nivel de reactividad de la materia orgánica, se pueden producir subproductos que no contienen nutrientes. Estos subproductos pueden inducir bioincrustaciones , que esencialmente obstruyen los sistemas de filtración de agua en las instalaciones de purificación de agua, ya que los subproductos son más grandes que el tamaño de los poros de las membranas. Este problema de obstrucción se puede tratar mediante desinfección con cloro ( cloración ), que puede descomponer el material residual que obstruye los sistemas. Sin embargo, la cloración puede formar subproductos de la desinfección . [17]
El agua con materia orgánica se puede desinfectar con reacciones radicales iniciadas por el ozono . El ozono (tres oxígenos) tiene características de oxidación muy fuertes . Puede formar radicales hidroxilo (OH) cuando se descompone, que reaccionarán con la materia orgánica para acabar con el problema de la bioincrustación. [18]
La equiparación de lo "orgánico" con los organismos vivos proviene de la idea ahora abandonada del vitalismo que atribuía una fuerza especial a la vida, que era la única que podía crear sustancias orgánicas. Esta idea fue cuestionada por primera vez después de la síntesis artificial de urea por Friedrich Wöhler en 1828.
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