Ejercicio resuelto de Ciclos biogeoquímicos · Biología · 2021

7- En el libro ¿Qué es la vida? de Lynn Margulis y Dorion Sagan podemos leer el siguiente párrafo: “Las bacterias pueden nadar como los animales, fotosintetizar como las plantas y descomponer como los hongos. Con la ayuda de otros géneros microbianos pueden captar la luz, producir alcohol, expulsar hidrógeno y fijar nitrógeno gaseoso, fermentar azúcar en vinagre o convertir los iones sulfato a los gránulos de azufre en sulfuro de hidrógeno gaseoso”.
a. Explique 3 perjuicios que provocaría la desaparición de las bacterias de la Tierra (Calificación máxima 0,75 puntos)
b. Las plantas leguminosas establecen simbiosis con bacterias fijadoras del nitrógeno. ¿Qué ventaja presentan estas plantas desde el punto de vista agrícola? Nombre y explique las reacciones del ciclo del nitrógeno y los microorganismos implicados. (Calificación máxima 1,25 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{3}}\mathbf{\text{perjuicios}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{provocar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{desaparici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{bacterias}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{Tierra.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,75}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{detendr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{ciclos}}\mathbf{\text{biogeoqu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{micos.}}$ Las bacterias son las únicas capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y de realizar la nitrificación y la desnitrificación, y son también imprescindibles en los ciclos del carbono, del azufre y del fósforo. Sin ellas el nitrógeno quedaría bloqueado en la atmósfera, las plantas no dispondrían de nitratos y toda la producción primaria se vendría abajo.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{acumular}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{materia}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{muerta.}}$ Junto con los hongos, las bacterias son los $\mathbf{\text{descomponedores}}$: degradan cadáveres y restos y devuelven al medio las sales minerales que los productores necesitan. Sin ellas los nutrientes quedarían inmovilizados en la materia muerta acumulada y los ecosistemas dejarían de reciclar.

$\mathbf{\text{iii)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{alterar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{salud}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{animales.}}$ La $\mathbf{\text{microbiota}}$ intestinal fermenta la fibra, sintetiza vitaminas K y del grupo B, madura el sistema inmunitario y compite con los patógenos. Los rumiantes y los termes, además, no podrían digerir la celulosa. A ello se añadiría la pérdida de aplicaciones industriales —yogur, queso, vino, antibióticos, depuración de aguas, insulina recombinante— y del oxígeno que aportan las cianobacterias marinas.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{Las}}\mathbf{\text{plantas}}\mathbf{\text{leguminosas}}\mathbf{\text{establecen}}\mathbf{\text{simbiosis}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{bacterias}}\mathbf{\text{fijadoras}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{nitr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ventaja}}\mathbf{\text{presentan}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{plantas}}\mathbf{\text{desde}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{vista}}\mathbf{\text{agr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{cola?}}\mathbf{\text{Nombre}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{explique}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ciclo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{nitr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{microorganismos}}\mathbf{\text{implicados.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{1,25}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La ventaja agrícola es que la leguminosa $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{necesita}}\mathbf{\text{abono}}\mathbf{\text{nitrogenado}}$: se lo fabrica su simbionte. Las bacterias del género $\mathit{\text{Rhizobium}}$ viven en nódulos de sus raíces y, con la enzima nitrogenasa, reducen el ${\mathrm{N}}_2$ del aire a amoníaco, que la planta asimila; a cambio reciben materia orgánica y la leghemoglobina que retira el oxígeno, incompatible con la enzima. Y hay una ventaja añadida y aún mayor: parte de ese nitrógeno queda en el suelo con los restos de la cosecha, de modo que el terreno se $\mathbf{\text{enriquece}}$ para el cultivo siguiente. Es el fundamento de la rotación de cultivos.

Las reacciones del ciclo del nitrógeno y sus protagonistas:

$\text{Proceso}$	$\text{En qu}\acute{\text{e}}\text{ consiste}$	$\text{Microorganismos}$
Fijación	Reducción del ${\mathrm{N}}_2$ atmosférico a amoníaco, rompiendo su triple enlace con la nitrogenasa	$\mathit{\text{Rhizobium}}$ (simbiótica), $\mathit{\text{Azotobacter}}$ (libre), cianobacterias
Amonificación	Degradación de la materia orgánica nitrogenada muerta hasta amonio	Bacterias y hongos descomponedores
Nitrificación	Oxidación del amonio a nitrito y de este a nitrato, que es la forma que absorbe la raíz	$\mathit{\text{Nitrosomonas}}$ y $\mathit{\text{Nitrobacter}}$
Desnitrificación	Reducción del nitrato hasta ${\mathrm{N}}_2$, que vuelve a la atmósfera y cierra el ciclo	$\mathit{\text{Pseudomonas}}$, $\mathit{\text{Thiobacillus}}\mathit{\text{denitrificans}}$