Micrositios anóxicos en el suelo.Proyectos de artículos

Artículos preliminares
Anonymous
 Micrositios anóxicos en el suelo.

Post by Anonymous »

== Micrositios anóxicos en el suelo ==

'''Micrositios anóxicos''' son pequeñas bolsas de agotamiento de oxígeno que se forman dentro de suelos y sedimentos de tierras altas que de otro modo estarían bien aireados. Se desarrollan cuando el consumo combinado de oxígeno de los microorganismos y las raíces de las plantas excede la tasa de suministro de oxígeno desde la atmósfera a través de los poros del suelo. Aunque estas zonas solo representan una pequeña fracción del volumen del suelo, ejercen una influencia importante en el almacenamiento de carbono, el ciclo de nutrientes y las emisiones de gases de efecto invernadero. >

=== Formación y distribución ===
El oxígeno ingresa al suelo principalmente por difusión a través de poros conectados llenos de aire. La velocidad de difusión depende de la textura, el tamaño de los poros y la continuidad de las vías del gas, mientras que la demanda de oxígeno refleja la intensidad de la respiración microbiana y de las raíces. Cuando el consumo de oxígeno localmente excede la difusión, se forman pequeñas bolsas anóxicas incluso en suelos que parecen bien aireados a escala de campo. >

==== Controles físicos ====
Los estudios de laboratorio y de campo muestran cómo la estructura del suelo determina la disponibilidad de oxígeno. Los suelos ricos en arcilla y de textura fina contienen poros más pequeños y menos conectados, lo que restringe el movimiento del gas en comparación con los suelos arenosos gruesos. Cuando estos poros se llenan de agua, la difusión de oxígeno se ralentiza drásticamente, a menudo en varios órdenes de magnitud, creando condiciones en las que se desarrolla anoxia incluso antes de la saturación total.

A escala milimétrica, los agregados del suelo y las gargantas de los poros crean gradientes pronunciados de oxígeno. El trabajo de imágenes con optodos planos (películas delgadas de sensores fluorescentes que muestran mapas bidimensionales de concentración de oxígeno cuando se iluminan) y la tomografía de rayos X han demostrado que la anoxia comúnmente se desarrolla cerca de fragmentos orgánicos o raíces donde se concentra la respiración. Los modelos anteriores ubicaban micrositios principalmente dentro interiores agregados, pero evidencia más reciente los vincula más estrechamente con el patrón espacial del carbono orgánico. De esta manera, la anoxia surge de la interacción entre el suministro limitado de oxígeno y la demanda de oxígeno localizada en lugar de la estructura sola.>

==== Impulsores biológicos ====
La respiración microbiana y radicular consume oxígeno directamente, lo que provoca el agotamiento local. Los aportes orgánicos frescos, como exudados de raíces, hojarasca o estiércol, desencadenan un rápido crecimiento microbiano, creando puntos críticos donde los niveles de oxígeno caen en cuestión de horas. En experimentos controlados, estas zonas se forman independientemente de la aireación masiva, lo que demuestra que la actividad microbiana puede abrumar el suministro de difusión. En todos los suelos y climas, la concentración de carbono orgánico sigue siendo el mejor predictor de dónde se encuentran los micrositios.>

=== Detección y medición ===
Debido a que los micrositios anóxicos son pequeños, irregulares y transitorios, son difíciles de observar directamente y a menudo requieren enfoques complementarios.>

==== Métodos directos ====
Los microsensores y los optodos planos miden los gradientes de oxígeno a escalas submilimétricas. Los microelectrodos detectan oxígeno disuelto o potencial redox, mientras que los optodos planos producen mapas bidimensionales en cortes de suelo. Estos instrumentos revelan fuertes caídas de oxígeno dentro de los agregados o cerca de las raíces, lo que confirma que el redox del suelo varía fuertemente en distancias muy cortas. Debido a que toman muestras de áreas limitadas y pueden alterar la estructura al insertarse, los métodos directos generalmente se combinan con indicadores químicos o moleculares.>

==== Indicadores indirectos ====
Los compuestos reducidos como Fe(II), Mn(II), metano disuelto o sulfuro actúan como huellas químicas de la anoxia. Los enfoques moleculares identifican genes vinculados al metabolismo anaeróbico (por ejemplo, ''mcrA'', esencial para la formación de metano) como sustitutos del metabolismo libre de oxígeno. nichos. Debido a que estas señales genéticas integran condiciones a lo largo del tiempo, complementan pero no reemplazan la medición de oxígeno en tiempo real.>

=== Importancia biogeoquímica ===

==== Almacenamiento de carbono en el suelo ====
Los micrositios anóxicos retardan la degradación de la materia orgánica porque la respiración anaeróbica produce mucha menos energía que la respiración aeróbica. Esta limitación termodinámica restringe la oxidación de moléculas complejas como ceras y lípidos, lo que explica su persistencia en suelos de textura fina o intermitentemente húmedos.

En grandes conjuntos de datos de campo, la abundancia de microbios anaeróbicos, utilizada como indicador de la prevalencia de micrositios, explica alrededor del 40% de la variación en el carbono orgánico del suelo, lo que convierte a la anoxia en un mecanismo de protección clave y sensible a la gestión.

==== Dinámica de los gases de efecto invernadero ====
Los micrositios anóxicos albergan reacciones redox que producen y transforman gases de efecto invernadero. En zonas moderadamente reductoras, la desnitrificación convierte el nitrato (NO₃⁻) en óxido nitroso (N₂O) y gas nitrógeno (N₂), mientras que los ambientes más fuertemente reductores favorecen la metanogénesis y liberan metano. (CH₄). El resultado depende de la rapidez con la que el oxígeno vuelve a entrar en el sistema y de la disponibilidad de aceptores de electrones alternativos, como los óxidos de hierro. >

==== Ciclo de nutrientes ====
Las zonas con poco oxígeno alteran las transformaciones de nutrientes. Procesos como la reducción disimilatoria de nitrato a amonio (DNRA) retienen nitrógeno en el suelo, mientras que la desnitrificación lo elimina en forma de gas. La reducción de óxidos de hierro y manganeso libera fósforo adsorbido, cambiando tanto la disponibilidad de nutrientes como la movilidad de los metales traza. >

=== Respuesta a la gerencia ===
La labranza generalmente disminuye la formación de micrositios anóxicos al mejorar la aireación, aunque el efecto se desvanece a medida que se reforma la estructura del suelo. Por el contrario, las enmiendas orgánicas proporcionan carbono lábil que alimenta la respiración microbiana y aumenta la demanda de oxígeno, favoreciendo la anoxia en condiciones de humedad. Los estudios que comparan suelos gestionados y no cultivados muestran una abundancia de anaerobios consistentemente mayor en sistemas no perturbados.>

=== Implicaciones del cambio climático ===
El carbono almacenado en condiciones anaeróbicas puede oxidarse rápidamente cuando se expone al aire. La transición del metabolismo anaeróbico al aeróbico aumenta las tasas de descomposición aproximadamente diez veces, haciendo que el drenaje o la labranza sean los principales desencadenantes de la pérdida de carbono. Los cambios en los patrones de lluvia también cambiarán la dinámica de los micrositios: las sequías reducen las regiones anóxicas y aceleran la pérdida de carbono, mientras que la saturación prolongada las expande y aumenta el metano y Emisiones de N₂O. >

=== Modelado ===
La contabilización de micrositios en modelos de suelo sigue siendo difícil. Los modelos tradicionales del sistema terrestre suponen una respiración del suelo homogénea y totalmente aeróbica, pero los marcos más nuevos introducen '''dominios de difusión limitada''', que representan áreas donde el suministro de oxígeno no puede seguir el ritmo de la demanda microbiana. El acoplamiento de simulaciones de transporte de gas a escala de poros con redes de reacción microbianas reproduce observó gradientes de oxígeno y ayuda a vincular la dinámica redox a microescala con el ciclo del carbono a escala de campo. >

=== Direcciones de investigación ===
Las incertidumbres clave incluyen la extensión global de los micrositios anóxicos, su contribución a la estabilización del carbono y la relación causal entre la acumulación de materia orgánica y la limitación de oxígeno. El progreso depende de combinar mediciones de alta resolución de oxígeno, química y actividad microbiana con observaciones de campo a largo plazo sobre el clima y la gestión. gradientes. Herramientas emergentes como '''imágenes químicas de rayos X''', '''ómicas resueltas espacialmente''' (análisis a gran escala de ADN, ARN y proteínas que revelan vías microbianas activas) y '''microsensores in situ''' ahora permiten a los investigadores observar la variación redox a escala de microbios individuales. >

== Ver también ==
* Respiración del suelo
* Rizosfera
* Carbono del suelo
* Respiración anaeróbica
* Agregado de suelo
* Bioturbación
*Redox


Keiluweit, M.; Wanzek, T.; Kléber, M.; Nico, P.; Fendorf, S. (2017). "Los micrositios anaeróbicos tienen un papel no contabilizado en la estabilización del carbono del suelo". ''Comunicaciones de la naturaleza''. '''8''': 1771. doi:[https://doi.org/10.1038/s41467-017-01406-6 10.1038/s41467-017-01406-6].
Lacroix, EM ''et al.'' (2023). "Considere el micrositio anóxico: reconocer y apreciar la heterogeneidad redox espaciotemporal en suelos y sedimentos". ''Química de la Tierra y el Espacio ACS''. '''7'' (8): 1592-1609. doi:[https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.3c00032 10.1021/acsearthspacechem.3c00032].
Lacroix, EM ''et al.'' (2024). "Los representantes microbianos de los micrositios anóxicos varían según la gestión y explican parcialmente la concentración de carbono en el suelo". ''Ciencia y tecnología ambientales''. '''58''' (24): 10564–10574. doi:[https://doi.org/10.1021/acs.est.4c01882 10.1021/acs.est.4c01882].
Lacroix, EM ''et al.'' (2022). "Contribuciones de los micrositios anóxicos a la protección del carbono del suelo en todas las texturas del suelo". ''Geoderma''. '''425''': 116051. doi:[https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116051 10.1016/j.geoderma.2022.116051].
Lacroix, EM ''et al.'' (2025). "La concentración de carbono en el suelo impulsa micrositios anóxicos a través de horizontes, texturas y posiciones agregadas en un pastizal de California". ''Geoderma''. '''454''': 117165. doi:[https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117165 10.1016/j.geoderma.2025.117165].


* [https://news.stanford.edu/2017/11/23/ti ... n-climate/ Estudio de Stanford sobre micrositios anaeróbicos]
* [https://jgi.doe.gov/our-science/science ... icrobiome/ Investigación del DOE Joint Genome Institute sobre microbiomas del suelo]

Ciencia del suelo
Biogeoquímica
Biología del suelo
Ciclo del carbono
Organismos anaeróbicos

More details: https://en.wikipedia.org/wiki/Anoxic_microsites_in_soil

Quick Reply

Change Text Case: 
   
  • Similar Topics
    Replies
    Views
    Last post