Materia orgánica - Organic matter

La materia orgánica , el material orgánico o la materia orgánica natural se refiere a la gran fuente de compuestos a base de carbono que se encuentran en los entornos naturales y artificiales, terrestres y acuáticos. Es materia compuesta de compuestos orgánicos que provienen de las heces y restos de organismos como plantas y animales. Las moléculas orgánicas también se pueden producir por reacciones químicas que no involucran la vida. Las estructuras básicas se crean a partir de celulosa , tanino , cutina y lignina , junto con otras proteínas , lípidos y carbohidratos . La materia orgánica es muy importante en el movimiento de nutrientes en el medio ambiente y juega un papel en la retención de agua en la superficie del planeta.

Formación

Los organismos vivos están compuestos de compuestos orgánicos. En la vida, secretan o excretan material orgánico en su entorno, arrojan partes del cuerpo como hojas y raíces y, después de que los organismos mueren, sus cuerpos se descomponen por acción bacteriana y fúngica. Se pueden formar moléculas más grandes de materia orgánica a partir de la polimerización de diferentes partes de materia ya descompuesta. La composición de la materia orgánica natural depende de su origen, modo de transformación, edad y ambiente existente, por lo que sus funciones biofísicoquímicas varían con diferentes ambientes.

Funciones de los ecosistemas naturales

La materia orgánica es común en todo el ecosistema y se cicla a través de procesos de descomposición por las comunidades microbianas del suelo que son cruciales para la disponibilidad de nutrientes. Después de degradarse y reaccionar, puede pasar al suelo y al agua corriente a través del flujo de agua. La materia orgánica proporciona nutrición a los organismos vivos. La materia orgánica actúa como tampón en solución acuosa para mantener un pH neutro en el ambiente. Se ha propuesto que el componente de acción tampón es relevante para neutralizar la lluvia ácida .

Ciclo fuente

Parte de la materia orgánica que aún no se encuentra en el suelo proviene de las aguas subterráneas . Cuando el agua subterránea satura el suelo o los sedimentos a su alrededor, la materia orgánica puede moverse libremente entre las fases. El agua subterránea tiene sus propias fuentes de materia orgánica natural, que incluyen:

• "depósitos de materia orgánica, como kerógeno y carbón" .
• materia orgánica del suelo y sedimentos.
• materia orgánica que se infiltra en el subsuelo desde ríos, lagos y sistemas marinos ".

Los organismos se descomponen en materia orgánica, que luego se transporta y recicla. No toda la biomasa migra, parte es bastante estacionaria, girando solo en el transcurso de millones de años.

Materia orgánica del suelo

La materia orgánica del suelo proviene de plantas, animales y microorganismos. En un bosque, por ejemplo, la hojarasca y el material leñoso caen al suelo del bosque. Esto a veces se denomina material orgánico. Cuando se descompone hasta el punto en que ya no es reconocible, se le llama materia orgánica del suelo. Cuando la materia orgánica se descompone en una sustancia estable que resiste una mayor descomposición, se denomina humus . Por lo tanto, la materia orgánica del suelo comprende toda la materia orgánica del suelo, excluyendo el material que no se ha descompuesto.

Una propiedad importante de la materia orgánica del suelo es que mejora la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes y permite su liberación lenta, mejorando así las condiciones para el crecimiento de las plantas. Otra ventaja del humus es que ayuda a que el suelo se pegue, lo que permite que los nematodos , o bacterias microscópicas, descompongan fácilmente los nutrientes del suelo.

Hay varias formas de aumentar rápidamente la cantidad de humus. La combinación de abono, materiales / desechos de plantas o animales o abono verde con suelo aumentará la cantidad de humus en el suelo.

1. Compost: material orgánico descompuesto.
2. Material y desechos de plantas y animales: plantas muertas o desechos de plantas como hojas o recortes de arbustos y árboles, o estiércol de animales.
3. Abono verde: plantas o material vegetal que se cultiva con el único propósito de incorporarse al suelo.

Estos tres materiales suministran a los nematodos y bacterias nutrientes para que prosperen y produzcan más humus, lo que les dará a las plantas suficientes nutrientes para sobrevivir y crecer.

Efecto de cebado

El efecto de imprimación se caracteriza por cambios intensos en el proceso natural de renovación de la materia orgánica del suelo (MOS), como resultado de una intervención relativamente moderada con el suelo. El fenómeno generalmente es causado por cambios continuos o pulsados ​​en las entradas de materia orgánica fresca (FOM). Los efectos de cebado generalmente resultan en una aceleración de la mineralización debido a un disparador como las entradas de FOM. La causa de este aumento en la descomposición a menudo se ha atribuido a un aumento en la actividad microbiana resultante de una mayor disponibilidad de energía y nutrientes liberada por la FOM. Después de la entrada de FOM, se cree que los microorganismos especializados crecen rápidamente y solo descomponen esta materia orgánica recién agregada. La tasa de renovación de la MOS en estas áreas es al menos un orden de magnitud más alta que el suelo a granel.

Otros tratamientos del suelo, además de los insumos de materia orgánica, que conducen a este cambio a corto plazo en las tasas de rotación, incluyen "el aporte de fertilizante mineral, la exudación de sustancias orgánicas por las raíces, el mero tratamiento mecánico del suelo o su secado y rehumectación".

Los efectos de imprimación pueden ser positivos o negativos dependiendo de la reacción del suelo con la sustancia agregada. Un efecto de imprimación positivo da como resultado la aceleración de la mineralización, mientras que un efecto de imprimación negativo da como resultado la inmovilización, lo que conduce a la indisponibilidad de N. Aunque la mayoría de los cambios se han documentado en las reservas de C y N, el efecto de cebado también se puede encontrar en el fósforo y el azufre, así como en otros nutrientes.

Löhnis fue el primero en descubrir el fenómeno del efecto de imprimación en 1926 a través de sus estudios de la descomposición del abono verde y sus efectos sobre las plantas leguminosas en el suelo. Observó que al agregar residuos orgánicos frescos al suelo, se intensificaba la mineralización del humus N. No fue hasta 1953, sin embargo, que Bingeman dio el término efecto de imprimación en su artículo titulado El efecto de la adición de material orgánico en la descomposición de un suelo orgánico . Se habían utilizado varios otros términos antes de que se acuñara el efecto de cebado , incluida la acción de cebado, la interacción de nitrógeno agregado (ANI), N extra y N. adicional A pesar de estas primeras contribuciones, el concepto de efecto de cebado fue ampliamente ignorado hasta aproximadamente los años 1980-1990.

El efecto de imprimación se ha encontrado en muchos estudios diferentes y se considera una ocurrencia común, que aparece en la mayoría de los sistemas de suelo de las plantas. Sin embargo, los mecanismos que conducen al efecto de cebado son más complejos de lo que se pensaba originalmente y, en general, siguen siendo incomprendidos.

Aunque existe mucha incertidumbre en torno a la razón del efecto de cebado, han surgido algunos hechos indiscutibles de la colección de investigaciones recientes:

1. El efecto de imprimación puede surgir instantáneamente o muy poco (potencialmente días o semanas) después de que se agrega una sustancia al suelo.
2. El efecto de imprimación es mayor en suelos ricos en C y N en comparación con aquellos pobres en estos nutrientes.
3. No se han observado efectos de cebado reales en entornos estériles.
4. El tamaño del efecto de imprimación aumenta a medida que aumenta la cantidad de tratamiento agregado al suelo.

Hallazgos recientes sugieren que los mismos mecanismos de efecto de cebado que actúan en los sistemas del suelo también pueden estar presentes en los ambientes acuáticos, lo que sugiere la necesidad de consideraciones más amplias de este fenómeno en el futuro.

Descomposición

Una definición adecuada de materia orgánica es material biológico en proceso de descomposición o descomposición , como el humus . Una mirada más cercana al material biológico en proceso de descomposición revela los llamados compuestos orgánicos ( moléculas biológicas ) en proceso de descomposición (desintegración).

Los principales procesos por los cuales las moléculas del suelo se desintegran son por catálisis enzimática bacteriana o fúngica . Si las bacterias u hongos no estuvieran presentes en la Tierra, el proceso de descomposición habría sido mucho más lento.

Química Orgánica

Las mediciones de materia orgánica generalmente miden solo compuestos orgánicos o carbono , por lo que son solo una aproximación del nivel de materia que alguna vez vivió o se descompuso. Asimismo, algunas definiciones de materia orgánica solo consideran "materia orgánica" para referirse solo al contenido de carbono, o compuestos orgánicos, y no consideran el origen o la descomposición de la materia. En este sentido, no todos los compuestos orgánicos son creados por organismos vivos, y los organismos vivos no solo dejan material orgánico. La concha de una almeja, por ejemplo, si bien es biótica , no contiene mucho carbono orgánico , por lo que no puede considerarse materia orgánica en este sentido. Por el contrario, la urea es uno de los muchos compuestos orgánicos que se pueden sintetizar sin ninguna actividad biológica.

La materia orgánica es heterogénea y muy compleja. Generalmente, la materia orgánica, en términos de peso, es:

• 45–55% de carbono
• 35–45% de oxígeno
• 3-5% de hidrógeno
• 1 a 4% de nitrógeno

Los pesos moleculares de estos compuestos pueden variar drásticamente, dependiendo de si repolimerizan o no, de 200 a 20.000 amu. Hasta un tercio del carbono presente está en compuestos aromáticos en los que los átomos de carbono forman normalmente anillos de seis miembros. Estos anillos son muy estables debido a la estabilización de resonancia , por lo que son difíciles de romper. Los anillos aromáticos también son susceptibles al ataque electrófilo y nucleófilo de otro material donante o aceptor de electrones, lo que explica la posible polimerización para crear moléculas más grandes de materia orgánica.

También hay reacciones que ocurren con la materia orgánica y otros materiales en el suelo para crear compuestos nunca antes vistos. Desafortunadamente, es muy difícil caracterizarlos porque, en primer lugar, se sabe muy poco sobre la materia orgánica natural. Actualmente se están realizando investigaciones para averiguar más sobre estos nuevos compuestos y cuántos de ellos se están formando.

Acuático

La materia orgánica acuática se puede dividir en dos componentes: (1) materia orgánica disuelta (DOM), medida como materia orgánica disuelta coloreada (CDOM) o carbono orgánico disuelto (DOC), y (2) materia orgánica particulada (POM). Por lo general, se diferencian por lo que puede pasar a través de un filtro de 0,45 micrómetros (DOM) y lo que no puede (POM).

Detección

La materia orgánica juega un papel importante en el tratamiento y reciclaje de agua potable y aguas residuales, ecosistemas acuáticos naturales, acuicultura y rehabilitación ambiental. Por tanto, es importante contar con métodos fiables de detección y caracterización, tanto para el seguimiento a corto como a largo plazo. Desde hace décadas, existe una variedad de métodos de detección analítica de materia orgánica para describir y caracterizar la materia orgánica. Estos incluyen, pero no se limitan a: carbono orgánico total y disuelto , espectrometría de masas , espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) , espectroscopía de infrarrojos (IR) , espectroscopía UV-visible y espectroscopía de fluorescencia . Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y limitaciones.

Purificación del agua

La misma capacidad de la materia orgánica natural que ayuda a la retención de agua en el suelo crea problemas para los métodos actuales de purificación de agua. En el agua, la materia orgánica todavía puede unirse a iones metálicos y minerales. Estas moléculas unidas no son necesariamente detenidas por el proceso de purificación, pero no causan daño a ningún ser humano, animal o planta. Sin embargo, debido al alto nivel de reactividad de la materia orgánica, se pueden producir subproductos que no contienen nutrientes. Estos subproductos pueden inducir bioincrustaciones , que esencialmente obstruyen los sistemas de filtración de agua en las instalaciones de purificación de agua, ya que los subproductos son más grandes que el tamaño de los poros de las membranas. Este problema de obstrucción puede tratarse mediante desinfección con cloro ( cloración ), que puede descomponer el material residual que obstruye los sistemas. Sin embargo, la cloración puede formar subproductos de desinfección .

El agua con materia orgánica se puede desinfectar con reacciones de radicales iniciadas por ozono . El ozono (tres oxígenos) tiene características de oxidación muy fuertes . Puede formar radicales hidroxilo (OH) cuando se descompone, que reaccionarán con la materia orgánica para acabar con el problema de la bioincrustación.

Vitalismo

La ecuación de lo "orgánico" con los organismos vivos proviene de la idea ahora abandonada del vitalismo que atribuía una fuerza especial a la vida que por sí sola podía crear sustancias orgánicas. Esta idea fue cuestionada por primera vez después de la síntesis artificial de urea por Friedrich Wöhler en 1828.

Ver también

• Biofact (biología)
• Biomasa
• Detrito
• Humus
• Geoquímica orgánica
• Materia orgánica sedimentaria
• Carbono organico total

Comparar con:

• Tejido biológico
• Biomolécula
• Material biótico
• Componente celular
• Produccion organica

Referencias

Bibliografía

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