La biología del suelo es el estudio de la actividad y la ecología microbiana y faunística del suelo .Vida del suelo , biota del suelo , fauna del suelo o edafón es un término colectivo que abarca todos los organismos que pasan una parte importante de su ciclo de vida dentro de un perfil de suelo o en la interfaz suelo- hoja . Estos organismos incluyen lombrices de tierra , nematodos , protozoos , hongos , bacterias , diferentes artrópodos , así como algunos reptiles (como las serpientes ), y especies de mamíferos excavadores como tuzas , topos y perros 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 los organismos del suelo tiene una inmensa influencia sobre 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 .
El suelo alberga una gran proporción de la biodiversidad mundial . Los vínculos entre los organismos del suelo y las funciones del suelo son complejos. La interconexión y complejidad de esta 'red alimentaria' del suelo significa que cualquier evaluación de la función del suelo debe necesariamente 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 previenen la pérdida de nutrientes por lixiviación . Los exudados microbianos actúan para mantener la estructura del suelo y las lombrices de tierra 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 de los suelos. Queda mucho trabajo por delante para lograr una mejor comprensión del papel ecológico de los componentes biológicos del suelo en la biosfera .
En un suelo equilibrado, las plantas crecen en un ambiente activo y estable. El contenido mineral del suelo y su estructura abundante [ se necesita aclaración ] 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:
De ellos, las bacterias y los hongos desempeñan un papel clave en el mantenimiento de un suelo sano. Actúan como descomponedores que descomponen materiales orgánicos para producir detritos y otros productos de descomposición. Los detritívoros del suelo , como las lombrices de tierra, ingieren los detritos y los descomponen. Los saprótrofos , bien representados por hongos y bacterias, extraen nutrientes solubles del delitro. Las hormigas (macrofauna) ayudan descomponiéndose de la misma manera pero también proporcionan la parte de movimiento mientras se mueven en sus ejércitos. También los roedores carnívoros ayudan a que el suelo sea más absorbente.
La biología del suelo implica trabajar en las siguientes áreas:
Se utilizan necesariamente enfoques disciplinarios complementarios que involucran biología molecular , genética , ecofisiología, biogeografía , ecología, procesos del suelo, materia orgánica, dinámica de nutrientes [1] y ecología del paisaje .
Las bacterias son organismos unicelulares y los habitantes más numerosos de la agricultura, con poblaciones que oscilan entre 100 millones y 3 mil millones por gramo. Son capaces de reproducirse muy rápidamente mediante fisión binaria (división en dos) en condiciones favorables. Una bacteria es capaz de producir 16 millones más en sólo 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 mediante flagelos . La mayoría de las bacterias beneficiosas que habitan en el suelo necesitan oxígeno (y por eso se denominan bacterias aeróbicas ), mientras que las que no necesitan aire se denominan anaeróbicas y tienden a provocar la putrefacción de la materia orgánica muerta. Las bacterias aeróbicas son más activas en un suelo húmedo (pero no saturado, ya que esto privará a las bacterias aeróbicas del aire que necesitan) y en un suelo con pH neutro , y donde hay abundante alimento ( carbohidratos y micronutrientes de la materia orgánica). disponible. 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 proadaptativas podrán competir mejor en las nuevas condiciones. Algunas bacterias Gram positivas producen esporas para esperar circunstancias más favorables, mientras que las bacterias Gram negativas entran en una etapa "no cultivable". Las bacterias son colonizadas por agentes virales persistentes ( bacteriófagos ) que determinan el orden de las palabras genéticas en el huésped bacteriano.
Desde el punto de vista del jardinero orgánico, las funciones importantes que desempeñan las bacterias son:
La nitrificación es una parte vital del ciclo del nitrógeno , en el que ciertas bacterias (que fabrican su propio suministro de carbohidratos sin utilizar el proceso de fotosíntesis) son capaces de transformar el nitrógeno en forma de amonio , que se produce por la descomposición de proteínas , en nitratos . que están disponibles para las plantas en crecimiento y una vez más se convierten en proteínas.
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 por 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. [2]
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 anaerobias facultativas (pueden alterar entre los tipos de metabolismo dependientes de oxígeno e independientes de oxígeno), incluidas Achromobacter y Pseudomonas . El proceso de purificación provocado por condiciones sin oxígeno convierte los nitratos y nitritos del 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 consiguiente 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.
Los actinomycetota son fundamentales 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 dura quitina que se encuentra en los exoesqueletos de los insectos. Su presencia es responsable del dulce aroma "terroso" asociado a un suelo sano y 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. [3]
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 son capaces de realizar la fotosíntesis . No pueden utilizar el dióxido de carbono atmosférico como fuente de carbono, por lo tanto son quimioheterótrofos , lo que significa que, al igual que los animales , requieren una fuente química de energía 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 cuanto a la creación de suelo y humus, los hongos más importantes suelen ser los saprotróficos ; es decir, viven de materia orgánica muerta o en descomposición, descomponiéndola y convirtiéndola en formas disponibles para las plantas superiores. Una sucesión de especies de hongos colonizarán 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 abono . A partir del micelio, el hongo puede expulsar sus cuerpos fructíferos, la parte visible sobre el suelo (p. ej., setas , 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 surgen las condiciones adecuadas para su activación o hasta que se dispone del alimento adecuado.
Aquellos hongos que son capaces de vivir simbióticamente con 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 y, a cambio, proporciona a la planta nutrientes como nitrógeno y humedad. Posteriormente, las raíces de las plantas también absorberán el micelio en sus propios tejidos.
Se encuentran asociaciones beneficiosas de micorrizas en muchos de nuestros cultivos comestibles y en flor. Shewell Cooper sugiere que estos incluyen al menos el 80% de las familias Brassica y Solanum (incluidos los tomates y las patatas ), así como la mayoría de las especies de árboles , 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, aumentando considerablemente su rango de alimentación y, de hecho, provocando que los árboles vecinos se interconecten físicamente. Los beneficios de las relaciones de micorrizas con sus compañeras vegetales no se limitan a los nutrientes, sino que pueden ser esenciales para la reproducción de las plantas. En situaciones donde poca luz llega al suelo del bosque, como en 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 capa de micorrizas, entonces la plántula en desarrollo echará raíces que pueden unirse a los hilos del hongo y a través de ellas obtener los nutrientes que necesita, a menudo obtenidos indirectamente de sus padres o de los árboles vecinos.
David Attenborough señala la relación planta, hongo y animal que crea un "trío armonioso de tres vías" que se encuentra en los ecosistemas forestales , donde la simbiosis planta/hongo se ve reforzada por animales como el jabalí, el ciervo, los ratones o la ardilla voladora. , que se alimentan de los cuerpos fructíferos de los hongos, incluidas las trufas, y provocan su mayor 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 del daño que estos podrían causar. [ cita necesaria ]
Investigaciones recientes han demostrado que los hongos micorrízicos arbusculares producen glomalina , una proteína que se une a las partículas del suelo y almacena tanto carbono como nitrógeno. Estas proteínas del suelo relacionadas con la glomalina son una parte importante de la materia orgánica del suelo . [4]
La fauna del suelo afecta dinámicamente la formación del suelo y la materia orgánica del suelo en muchas escalas espaciotemporales. [5] 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, lo que mejora la disponibilidad de nutrientes vegetales en el material que atraviesa y sale 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 fácil infiltración del agua. Estos organismos en el suelo también ayudan a mejorar los niveles de pH.
A las hormigas y las termitas a menudo se les llama "ingenieros del suelo" porque, cuando crean sus nidos, se realizan varios cambios químicos y físicos en el suelo. Entre estos cambios se encuentra el aumento de la presencia de los elementos más esenciales como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, elementos necesarios para el crecimiento de las plantas. [6] También pueden recolectar partículas de suelo de diferentes profundidades y depositarlas en otros lugares, lo que lleva a la mezcla del suelo para que sea más rico en nutrientes y otros elementos.
DSC2908vv.jpg/1280px-Botta's_pocket_gopher_(Thomomys_bottae)DSC2908vv.jpg)
El suelo también es importante para muchos mamíferos. Topos , topos, perros de las praderas y otros animales excavadores dependen de este suelo para protegerse y alimentarse. Los animales incluso retribuyen al suelo, ya que sus madrigueras permiten que entre más lluvia, nieve y agua del hielo en lugar de crear erosión. [7]
Esta tabla incluye algunos tipos familiares de vida en el suelo, [8] coherentes con la taxonomía predominante tal como se utiliza en los artículos vinculados de Wikipedia.