La red alimentaria microbiana se refiere a las interacciones tróficas combinadas entre microbios en ambientes acuáticos. Estos microbios incluyen virus , bacterias , algas y protistas heterotróficos (como ciliados y flagelados ). [1] En los ecosistemas acuáticos, las redes alimentarias microbianas son esenciales porque forman la base para el ciclo de nutrientes y energía. Estas redes son vitales para la estabilidad y producción de ecosistemas en una variedad de ambientes acuáticos, incluidos lagos, ríos y océanos. Al convertir el carbono orgánico disuelto (COD) y otros nutrientes en biomasa que los organismos más grandes pueden comer, las redes alimentarias microbianas mantienen niveles tróficos más altos. Por lo tanto, estas redes son cruciales para el flujo de energía y el ciclo de nutrientes tanto en ecosistemas de agua dulce como marinos. [2]
En los ambientes acuáticos, los microbios constituyen la base de la red alimentaria . Los organismos fotosintéticos unicelulares , como las diatomeas y las cianobacterias, son generalmente los productores primarios más importantes en el océano abierto. Muchas de estas células, especialmente las cianobacterias, son demasiado pequeñas para ser capturadas y consumidas por pequeños crustáceos y larvas planctónicas . En cambio, estas células son consumidas por protistas fagotróficos que son fácilmente consumidos por organismos más grandes. [3]
Virus
Los ecosistemas acuáticos están llenos de virus, que son esenciales para el manejo de las poblaciones microbianas. Liberan materia orgánica al medio ambiente al infectar y lisar las algas planctónicas (ficovirus) y las células bacterianas (bacteriófagos). Este mecanismo, llamado derivación viral, promueve el reciclaje de nutrientes y ayuda al control de las poblaciones microbianas. Las partículas virales y el carbono orgánico disuelto (COD), que pueden ser utilizados por otros microorganismos, se liberan cuando se lisan las células bacterianas. Los virus pueden infectar y abrir células bacterianas y (en menor medida) algas planctónicas (también conocidas como fitoplancton ). Por lo tanto, los virus en la red alimentaria microbiana actúan para reducir la población de bacterias y, al lisar las células bacterianas, liberan partículas y carbono orgánico disuelto (COD). [4]
Bacteria
En la red alimentaria microbiana, las bacterias desempeñan un papel crucial en la descomposición de materiales orgánicos y el reciclaje de nutrientes. Transforman el carbono orgánico disuelto en biomasa bacteriana para que los protistas y otros niveles tróficos superiores puedan consumirlo. Además, las bacterias participan en los ciclos del nitrógeno y el carbono, entre otros ciclos biogeoquímicos. [4]
Algas
En los ecosistemas acuáticos, los organismos fotosintéticos unicelulares como las cianobacterias y las diatomeas son los principales productores. A través del proceso de fotosíntesis, transforman la luz solar en energía química y crean materia orgánica, que es la base de la cadena alimentaria. Las cianobacterias son particularmente importantes en entornos pobres en nutrientes debido a su capacidad para fijar el nitrógeno atmosférico. Cuando los nutrientes vitales como el nitrógeno y el fósforo son escasos durante períodos de desarrollo desigual, las células de las algas tienen el potencial de producir DOC. El DOC también puede ser liberado al medio ambiente por las células de las algas. Una de las razones por las que el fitoplancton libera DOC, denominado "crecimiento desequilibrado", es cuando los nutrientes esenciales (por ejemplo, nitrógeno y fósforo ) son limitantes. Por lo tanto, el carbono producido durante la fotosíntesis no se utiliza para la síntesis de proteínas (y el crecimiento celular posterior), sino que se limita debido a la falta de los nutrientes necesarios para las macromoléculas . El exceso de fotosintato, o DOC, se libera o exuda. [3]
Protistos heterotróficos
En la red alimentaria microbiana, los protistos, incluidos los ciliados y flagelados, son consumidores importantes. Al consumir bacterias, algas y otras partículas diminutas, trasladan nutrientes y energía a lo largo de la cadena alimentaria. Las criaturas más grandes, como el zooplancton, se alimentan a su vez de estos protistos. [3]
Las interacciones microbianas en la red alimentaria son variadas y diversas. La depredación, la rivalidad y las conexiones simbióticas son algunas de estas interacciones. Por ejemplo, ciertas bacterias y algas crean relaciones mutualistas en las que las bacterias proporcionan a las algas nutrientes vitales y las algas proporcionan a las bacterias carbono orgánico. Las comunidades microbianas pueden verse moldeadas por la competencia por recursos como la luz y la nutrición, lo que puede afectar a su composición y funcionalidad. [5]
Los factores ambientales que tienen un impacto significativo en las redes alimentarias microbianas incluyen la temperatura, la disponibilidad de luz y las concentraciones de nutrientes. El desarrollo de los microbios y las tasas metabólicas están influenciados por la temperatura, y los organismos fotosintéticos se ven afectados por la disponibilidad de luz. La disponibilidad de nutrientes, especialmente fósforo y nitrógeno, puede restringir el crecimiento y la productividad de los microorganismos. Por ejemplo, durante épocas de restricción de nitrógeno, el fitoplancton puede emitir DOC, un fenómeno conocido como crecimiento desequilibrado. [6]
Un impacto importante de la actividad humana en las redes alimentarias microbianas es la eutrofización , la contaminación y el cambio climático. Las actividades de las comunidades microbianas pueden verse alteradas por contaminantes como pesticidas y metales pesados. El crecimiento y la dispersión microbianos se ven afectados por los cambios de temperatura y precipitación provocados por el cambio climático. Toda la cadena alimentaria acuática puede verse afectada por la eutrofización, que es provocada por la escorrentía de nutrientes de las ciudades y las granjas. La eutrofización también puede provocar floraciones de algas tóxicas y condiciones hipóxicas. [7]
Los avances tecnológicos han cambiado por completo la forma en que se estudian las redes alimentarias microbianas. Mediante el análisis del material genético de muestras ambientales, los investigadores pueden obtener información sobre la diversidad y los roles de las comunidades microbianas utilizando la metagenómica. El uso de tecnología de teledetección facilita el monitoreo a gran escala de las variables ambientales y la actividad microbiana, aumentando así nuestra comprensión de la dinámica microbiana en varios ecosistemas. [8]
El ciclo microbiano describe una vía en la red alimentaria microbiana donde el carbono orgánico disuelto (COD) regresa a niveles tróficos superiores a través de su incorporación a la biomasa bacteriana. Este ciclo garantiza que el COD creado por los organismos fotosintéticos sea utilizado por las bacterias heterotróficas y luego ascienda en la cadena alimentaria, lo que es crucial para mantener el flujo de nutrientes y energía dentro del ecosistema. [7]
Al facilitar la transferencia de nutrientes y energía, las redes alimentarias microbianas son esenciales para la salud y la estabilidad de los ecosistemas acuáticos. Es fundamental comprender estas relaciones complejas para abordar cuestiones ambientales y promover la gestión sostenible de los recursos acuáticos. Los avances tecnológicos siguen ampliando nuestra comprensión y arrojando luz sobre los complejos mecanismos que sustentan la vida en los océanos de nuestro planeta.
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