Composición y Biología del Suelo: Microorganismos, Fauna y Minerales Arcillosos

Ecología y Biología de los Organismos del Suelo

La ecología del suelo abarca la naturaleza, las actividades metabólicas y el papel de los organismos en la transformación de energía y los procesos edáficos, así como las relaciones complejas entre ellos.

Parámetros Ambientales Clave

La actividad microbiana se mide comúnmente por la actividad respiratoria o el flujo de CO₂ del suelo.

Clasificación de la Biota Edáfica

Microfauna

• Protozoos: Principalmente saprófitos y micrófagos (consumidores de bacterias). Incluyen:
  • Amebas (degradan lignina)
  • Flagelados (ej. Bodo, Oikomonas)
  • Ciliados (ej. Colpodo, Vorticella)
• Nemátodos (Gusanos Pseudocelomados): Seudocelomados cilíndricos (0.5 a 1.5 mm de largo) con cutículas. Se clasifican según su dieta:
  • Fitoparásitos (ej. Meloidogyne)
  • Fungívoros
  • Bacterívoros
  • Omnívoros

Microflora y Moneras (Procariotas)

• Actinomicetes: Bacterias con hifas (ej. Streptomyces, Nocardia). Degradan sustancias húmicas y sintetizan vitaminas.
• Cianobacterias: (ej. Nostoc, Anabaena).
• Bacterias:
  • Aeróbicas (ej. Nitrosomonas, Nitrobacter, Pseudomonas)
  • Anaeróbicas (ej. Clostridium)

Hongos

Organismos heterótrofos aeróbicos; algunos descomponen ligninas.

• Ascomicetes (ej. Penicillium, Aspergillus, Morchella)
• Basidiomicetes

Plantas del Suelo

• Clorófitas (algas verdes)

Fauna Mayor del Suelo

Gusanos Celomados (Anélidos)

Poseen tubo digestivo y cavidad corporal (celoma). El sistema circulatorio presenta quetas. Son hermafroditas (algunos de agua dulce).

Lombrices Terrestres

Presentan células glandulares, ingieren masa del suelo y segregan CaCO₃ en el esófago. Excretan amoniaco (NH₄) y nitrógeno ureico (N-Ureico). Ejemplo: Eisenia foetida. El potencial redox (Eh) en el suelo varía de -180 a 460 mV.

Clasificación Funcional de Organismos Edáficos

1. Autótrofos: Obtienen energía de la luz solar y fijan CO₂ por fotosíntesis (algas, bacterias, plantas superiores).
2. Quimiolitótrofos: Obtienen energía de reacciones químicas e inorgánicas y fijan carbono orgánico a partir de CO₂ (ej. Nitrosomonas, Nitrobacter, Desulfovibrio desulfuricans).
3. Heterótrofos: Usan compuestos orgánicos como fuente de energía y carbono. Reciclan compuestos orgánicos (hongos, bacterias y animales).
4. Simbiontes: Obtienen energía y nutrientes de las plantas (bacterias que fijan N, hongos de micorrizas).

Clasificación por Tamaño

• Macrofauna: (6 a 200 mm) Vertebrados.
• Mesofauna: (200 µm a 6 mm) Artrópodos, Anélidos, Nemátodos, Moluscos.
• Microorganismos: (< 200 µm)

Mineralogía y Coloides del Suelo

Coloides del Suelo

Los coloides son partículas extremadamente pequeñas que determinan gran parte de la reactividad del suelo.

• Orgánicos: Fracción humificada de la materia orgánica (MO).
• Inorgánicos: Arcillas silicatadas cristalinas, geles de Al y SiO₂, óxidos e hidróxidos de Fe y Al.

Fracción Arcilla

Partículas menores a 2 µm. En esta fracción se encuentran minerales primarios o de mayor tamaño, como la caolinita.

Arcillas Cristalinas

Los cristales están constituidos por un cierto número de capas individuales superpuestas. Se basan en dos unidades estructurales básicas:

• Tetraedro: Átomo de sílice en el centro.
• Octaedro: Átomo de aluminio en el centro.

Estas estructuras deben encontrarse siempre eléctricamente neutras.

Sustitución Isomórfica

Cambios estructurales entre iones que suceden durante la formación de las arcillas (relación Rc/Ro).

Grupos Principales de Minerales Arcillosos

1. Grupo de la Caolinita (Arcilla tipo 1:1): Baja Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). Propiedades coloidales poco desarrolladas. Muy poca o ninguna sustitución isomórfica.
2. Grupo de la Montmorillonita (Arcilla tipo 2:1): Alta CIC. Propiedades coloidales altamente desarrolladas. Alta sustitución isomórfica.
3. Grupo de las Micas Hidratadas (Illita) (Arcilla tipo 2:1): Propiedades intermedias. Menor cantidad de sustitución isomórfica.
4. Grupo de la Clorita (Arcilla tipo 2:2): Estructura con capa intermedia de aluminio. Escasa en suelos de Chile.
5. Grupo de la Vermiculita (Arcilla tipo 2:1): Alta capacidad de retención de K⁺.

Origen de las Arcillas

La formación de arcillas puede ocurrir por tres procesos principales:

• Herencia: Las arcillas forman parte del material parental (típico en suelos sedimentarios).
• Transformaciones: Cambios limitados en los minerales primarios; por degradación se pierden constituyentes.
• Neoformación: Cambio violento con ruptura de minerales primarios y reconstitución de otros minerales de acuerdo a nuevas condiciones de equilibrio.

Minerales Arcillosos Formados según Condiciones

Montmorillonita, vermiculita, illita, caolinita, haloisita, alofán, gibsita.