Dossier Primavera

Ingeniería Bioquímica.

Gil Gabriel Ortega Palestina

Ingeniería Bioquímica.

Ingeniería Bioquímica.

Ingeniería Bioquímica.

Ingeniería Bioquímica.

Erick López Lara

María del Carmen Herrera Juan

Adriana Peña Zavaleta

Daniel Bermúdez González

6.1 Características de los ecosistemas microbianos

La diversidad microbiana es asombrosa.Los microorganismos habitan en todos los ambientes, desde los polos hasta las aguas termales, y desde las profundidades oceanicas hasta el aire que respiramos.

6.2 Interacción de los microorganismos en los ciclos biogeoquímicos

Ciclo biogeoquímico

Los ciclos biogeoquímicos son la circulación de elementos químicos entre los seres vivos y el ambiente que los rodea mediante procesos como el transporte, la producción y la descomposición.

Cadenas tróficas

•Hidrológicos

El ciclo del agua.

•Sedimentarios

El ciclo del fósforo

• Gaseosos

El ciclo del oxígeno, el nitrógeno y el carbono.

Tipos de ciclos biogeoquímicos

Ciclo del azufre

1. Oxidan el H2S (de la materia orgánica en descomposición) a Azufre. • Producido por bacterias del género Thiobacterium. 2. Oxidan el Azufre a Sulfatos (que pueden ser usados por organismos fotosintéticos). • Producido por bacterias del género Thiobacillus. 3. Reducen los Sulfatos a H2S. • Producido por bacterias del género Desulfovibrio. 4. Debido a su actividad producen H2S que se acumula en la atmósfera.

Ciclo del nitrógeno

• Fijación del nitrógeno: Bacterias como Rhizobium.• Nitrificación: Bacterias como Nitrosomonas y Nitrobacter. • Desnitrificación: Bacterias desnitrificantes como Pseudomonas.• Amonificación: Microorganismos descomponedores

Ciclo del carbono

Los microorganismos en el ciclo del Carbono:1. Algas y cianobacterias.2. Bacterias y Hongos.3. Arqueobacterias metanogénicas utilizan el CO2 para producir CH4 . 4. Arqueobacterias metanótrofas

Ciclo del fósforo

• Mineralización: Bacterias y hongos.• Solubilización: Microorganismos como Pseudomonas y Bacillus.• Asociación con micorrizas: Facilitan la absorción de fósforo

6.3 Importancia y empleo de microorganismos en el establecimento de ecosistemas

• Los microorganismos son esenciales para la formación, mantenimiento y equilibrio de los ecosistemas

• Actúan como catalizadores de procesos biólogicos fundamentales (ciclo del carbono)

• Su uso se a extendido a la industria aportando soluciones en la produccion de alimentos y energía

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Biotecnologías

Biorremedación, bioplasticos y biocombustibles

Farmacéutica

Produccion de antibioticasd y vitaminas

Alimentos

fermentaciones , pan,y quesos

Microorganismos en la industria

• Contaminantes químicos: pesticidas, metales pesados afectan procesos biológicos

• Calentamiento global: cambios en la biodiversidad microbiana

• Plasticos: alteran comunidades microbianas en el suelo y agua

Consecuencias del desequilibrio de los microoganismos en los ecosistemas

Impacto en los ecosistemas

• Interrupción de los ciclos biogeoquímicos

• Acomulación de la fertilidad del suelo

• Reduccion de la fertilidad del suelo

Mayor dependencia de procesos químicos no sostenibles

Pérdida de biotecnologías basadas en microorganismos

Disminución en la produccion de alimentos y medicamentos

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Efectos en la industria

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Alteraciones globales

6.3.1 ACUÁTICOS.

Estudia las interacciones de los microorganismos en ambientes acuáticos, como océanos, ríos, lagos y otros cuerpos de agua. Esta área de la ecología se centra en comprender la diversidad, distribución y funciones de los microorganismos en estos ecosistemas.

Ecología Microbiana Acuatica.

Estudia los microorganismos encontrados en el mar y otros cuerpos de agua salada.

Buscan maneras de transformar esos desechos en agua segura para el consumo humano.

Los microorganismos presentes en cuerpos de agua dulce, como ríos, lagos y corrientes.

Aguas Residuales

Agua Salada

Agua Dulce

Presentación abrrida

Clasificación

APLICACIONES

Biorremediación.

Permite aligerar el proceso que llevan a cabo ciertos microorganismos para transformar, reducir el tamaño de las moléculas y eliminar su toxicidad.

Tratamiento de Aguas Residuales.

Es un proceso esencial para mantener la calidad del agua y proteger el medio ambiente. Utiliza bacterias para descomponer materia orgánica en ausencia de oxígeno.

Mejora la Calidad del Agua.

Influye en la calidad del agua por medio de la presencia de bacterias, virus y otros microorganismos. Estos pueden alterar las características químicas y físicas del agua, afectando su pureza y potabilidad

Es un campo de gran importancia para la comprensión de la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos y para la evaluación de los impactos humanos en ellos. Los microbios son responsables de numerosas funciones clave en los sistemas acuáticos, como la producción primaria, la remineralización de nutrientes, la descomposición de materia orgánica y la regulación del clima a través de la producción de gases de efecto invernadero.

Importancia de la ecología microbiana

6.3.2 Terrestres

Info

Info

Algas

Hongos

Bacterias

Info

• Hongos descomponedores
• Micorrizas

• Algas verdes (en la superficie del suelo en ambientes húmedos).
• Cianobacterias

• Bacterias descomponedoras
• Bacterias fijadoras de nitrógeno
• Bacterias quimioautótrofas

Tipos de microorganismos en los ecosistemas terrestres

facilitan la evolución microbiana al mover genes entre organismos.

Infectan bacterias, controlando sus poblaciones.

Mejoran la mineralización de nutrientes liberando nutrientes atrapados en otros microorganismos.

Virus

Protozoos

Arqueas

Controlan bacterias y hongos al alimentarse de ellos.

Estabilizan ecosistemas en suelos salinos o extremos.

Producen metano en suelos anóxicos, importante en el ciclo del carbono.

Tipos de Hábitats Terrestres en la Ecología Microbiana

Desarrollo de camarón Litopenaeus vannamei en un sistema de cultivo intensivo con biofloc y nulo recambio de agua

Actualmente, el cultivo de camarón en México es uno de los sistemas más tecnificados del país. El consumo de pescados y mariscos mantiene un crecimiento constante y la demanda no es totalmente abastecida (Norzagaray y cols., 2012; Ferreira y cols., 2015).

Sistemas de recirculación Y Biofloc

Cultivo de camarón en México

utiliza un sistema de recirculación y un limitado o nulo recambio de agua, disminuyendo la posibilidad de eutrofización en los esteros e interacción o transmisión de enfermedades entre las poblaciones silvestres y las cautivas (Ray y cols., 2010). Con estos sistemas se busca reducir el contenido de proteína de las dietas, sustituyéndola por proteína microbiana que forma partículas floculadas (biofloc), utilizadas como alimento por los organismos (Baloia y cols., 2013).

Calidad del agua.

Tecnología de bioflocs

La tecnología de bioflocs permite llegar a intensificar los cultivos de una manera satisfactoria y ofrece una alternativa para mitigar los problemas ambientales relacionados con la descarga de los productos de desecho al medio ambiente (Baloia y cols., 2013).

Entre los factores que influyen significativamente en los sistemas de cultivo intensivos con biofloc se encuentran la calidad del agua, incluyendo temperatura, pH, oxígeno disuelto, concentración de amonio y salinidad (Lawson, 2011).

Materiales y metodos

Ubicacion y caracteristicas del tanque

La investigación se llevó a cabo en un estudio de campo descriptivo, en un estanque ubicado en una granja de producción de camarón Litopenaeus vannamei en Bahía de Kino, Sonora, México, con coordenadas geográficas de 28° 41' 41.43" N y 111° 51' 01.06" W. El ensayo tuvo una duración de 59 días.El estanque utilizado fue de tipo invernadero, con construcción rústica. Sus dimensiones fueron 50 m de largo, 8 m de ancho y una profundidad de 1,2 m. El fondo y las paredes del estanque estaban cubiertos con polietileno de alta densidad (material tipo "liner"). Durante todo el periodo experimental, se mantuvo una aireación constante en el agua mediante agitadores de paleta de 2 HP.

Antes de la siembra de los organismos, se permitió un período de maduración del sistema de una semana. Durante este tiempo, se adicionó melaza al estanque como fuente de carbono (19,62 ± 5,4 L/día) para lograr una relación C/N de 15-20:1, favoreciendo el crecimiento bacteriano necesario según lo reportado por Ladino-Orjuela (2011).

Preparación del estanque y condiciones ambientales

La densidad de siembra fue de 126 organismos sub-adultos por metro cuadrado, con un peso inicial promedio de 13,64 ± 2,0 g por organismo. Los camarones fueron alimentados con un alimento comercial que contenía un 35% de proteína, suministrado cinco veces al día, con una tasa de alimentación del 3% del peso corporal total.

Condiciones de siembra

Cálculo del Factor de Conversión Alimenticia (FCA)

Monitoreo de parámetros físico-químicos

Medición del consumo de alimento

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Se realizaron observaciones patológicas tanto externas como internas de los organismos. La evaluación externa incluyó la identificación de lesiones en la cutícula y los pleópodos, así como la presencia de necrosis en la cutícula.La evaluación interna se centró en la extracción de órganos clave como las branquias, intestino y hepatopáncreas. Estas muestras fueron observadas al microscopio (Labomed, Mod. CX, California, EUA) para detectar signos de necrosis en branquias, ectoparásitos y bacterias filamentosas en el hepatopáncreas, así como daño en los túbulos y contenido lipídico. En el intestino, se evaluó la presencia de gregarinas y gametocitos.Las lesiones se clasificaron según la escala de Lightner (1996), y el grado de severidad se determinó de acuerdo con esta escala.

EVALUACIÓN PATOLOGICA

La supervivencia de los organismos al final del experimento se calculó como la proporción de camarones cosechados con respecto a la cantidad sembrada al inicio, siguiendo el procedimiento establecido por Li et al. (2007).

Supervivencia

Resultados

• La mayoría de los parámetros del agua, como temperatura (30,44 °C), pH (7,34), oxígeno disuelto (4,71 mg/L), y amoníaco total (0,55 mg/L) estuvieron en rangos óptimos para el camarón L. vannamei. Sin embargo, la salinidad (39,9 ‰) y los nitritos (5,5 mg/L) estuvieron fuera de los valores recomendados.

• La temperatura, el pH y el oxígeno disuelto son esenciales para el metabolismo y la salud del camarón. Los valores óptimos garantizaron condiciones estables para el desarrollo de los organismos.

• Aunque la salinidad elevada no afectó directamente el desarrollo del camarón, aumentó su gasto energético para el equilibrio osmótico.

• El crecimiento estuvo dentro de los valores esperados para sistemas intensivos. Esto se logró gracias al uso de bioflocs, que proporcionaron proteínas microbianas como fuente adicional de alimento.
• La menor ganancia hacia el final podría deberse al estrés por acumulación de nitritos y a condiciones de hacinamiento.

Los camarones ganaron un promedio de 1,55 g por semana, alcanzando un peso final de 27,56 g en 59 días. El mayor incremento se registró en la tercer semana (2,74 g), mientras que el menor fue al final del estudio (0,03 g).

Conclusión

• La ausencia de recambio de agua minimizó la contaminación externa y redujo el impacto ambiental del cultivo, demostrando ser una alternativa más sostenible que los métodos tradicionales.
• La estabilidad en parámetros clave como temperatura, pH y oxígeno permitió que los camarones se desarrollaran adecuadamente, destacando la viabilidad de este sistema para la producción intensiva.

El sistema probado mostró ventajas como la reducción del uso de agua marina y el control eficiente de muchos parámetros críticos, lo que es clave para un modelo sostenible y escalable. Sin embargo, deben mejorarse aspectos relacionados con el manejo de nitritos y salinidad para maximizar el crecimiento y la supervivencia de los organismos.

¡Para gestionar un equipo hay que escuchar, y explota sus puntos fuertes para ser un equipo genial!

REFERENCIAS:

• Institutodelaguaes. (2024f, marzo 22). Ecología Microbiana y Microbiología Ambiental: Una Guía Completa en PDF para Entender el Rol del Agua en Nuestra Ecología | Instituto del Agua. Instituto del Agua. https://institutodelagua.es/microbiologia/ecologia-microbiana-y-microbiologia-ambiental-pdfmicrobiologia/
• Ecología microbiana en sistemas acuáticos continentales: ríos y lagos. (s. f.-b). microbio.es. https://microbio.es/blog/ecologia-microbiana-en-sistemas-acuaticos-continentales-rios-y-lagos
• Ecología acuática | Objetivos, tipos e importancia. (2021, 17 mayo). https://portaldeecologia.org/ecologia-acuatica/
• Redacción. (2017, 11 agosto). Biorremediación | Qué es, tipos, ventajas y desventajas | Aguas y suelos. Flores. https://www.flores.ninja/biorremediacion/

• producen oxígeno y materia orgánica en suelos húmedos.
• Fijadoras de nitrógeno y enriquecen suelos pobres.

Funciones

Para estimar el consumo diario de alimento, se colocaron charolas muestreadoras en cuatro puntos del estanque. La cantidad de alimento administrado se ajustó diariamente en función del consumo observado. Además, se registró el alimento no consumido, el cual fue retirado de las charolas, colocado en papel filtro para absorber el exceso de humedad y luego llevado a peso constante en una estufa a 60°C.

utiliza microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para recuperar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural.

Los microorganismos como bacterias, hongos y levaduras, son importantes para la industria, ya que se utilizan en los procesos industriales de desarrollo de vacunas, proteínas, vitaminas, hormonas y antibióticos.

Funciones que cumplen

• Convertir nitrógeno atmosférico en formas utilizables por las plantas
• Degradar materia orgánica, liberando nutrientes al suelo
• Participar en ciclos como el del nitrógeno

Disminución en la purificacion natural del agua y aire

• Degradar compuestos complejos como celulosa y lignina.
• Mejorar la absorción de agua y nutrientes de las plantas en intercambio por carbono.

Funciones

Disminución en la purificacion natural del agua y aire

Durante todo el período experimental, se registraron los siguientes parámetros dos veces al día (06:00 y 17:00 h):

• Temperatura (°C): medida con un termómetro.
• Oxígeno disuelto (OD): medido con un oxímetro YSI
• pH: medido con un potenciómetro YSI
• Además, se midió la salinidad dos veces por semana utilizando un refractómetro

Las Bacterias para la industria alimentaria más utilizados son las levaduras y las bacterias. Las levaduras más frecuentes pertenecen a los géneros Saccharomyces y Kluyveromyces.

El FCA se calculó utilizando la siguiente fórmula propuesta por Arnold et al. (2009):​