Sin detenernos en el estudio de grupos particulares de organismos de un ecosistema particular, interesa muchas veces conocer globalmente su actividad mediante el empleo de técnicas que evalúan la actividad de la micropoblación en su conjunto:
Actividad respiratoria, por evolución del CO2, absorción de O2., en sistemas cerrados
Actividad enzimática, por ejemplo, las deshidrogenasas, amplio conjunto de enzimas que catalizan la transferencia de protones y electrones desde sustratos reducibles hasta el oxígeno o en su defecto aceptores artifiales. Otras enzimas: proteasas, ureasa, celulasa, glucosidasas, etc., son también evaluadas
Actividad bioquímica global evaluada mediante ensayos de mineralización y/o percolación
Actividad respiratoria
Son técnicas comparativas empleadas para informar rápidamente sobre la potenciabilidad biológica de estos ambientes. En el caso del suelo se correlaciona esta actividad con el contenido de materia orgánica, humedad y prácticas de manejo. Pero se incluye el CO2 de la mesofauna y de las raíces, resultando difícil distinguir la contribución de cada uno en ensayos de campo. La actividad in situ se determina evaluando volúmenes conocidos de la atmósfera sobre una superficie determinada de terreno (m2).
La determinación del CO2 se realiza por:
absorción en solución alcalina (KOH) y determinación gravimétrica o volumétrica (Anexo Práctico) conductividad eléctrica en solución alcalina
espectrometría en la zona del infrarrojo
cromatografía gaseosa, con detector de conductividad térmica
La absorción del oxígeno se mide por electrodos específicos o en modificaciones del aparato de Warburg, con recipientes internos que permiten muestras de suelos de 10-20 g, los cambios de
presión se miden a volumen constante, el CO2 se recoge en solución alcalina.
Actividad enzimática
Las actividades de los microorganismos requieren la participación de un conjunto de enzimas. La actividad de una de ellas, bien escogida, puede reflejar la actividad biológica global.
Agregando un antiséptico, como el tolueno, se logra en parte detener la proliferación microbiana durante el período de incubación y pueden evaluarse las enzimas liberadas por los microorganismos, los vegetales y animales.
Entre las hidrolasas se evalúan la sacarasa, amilasa, celulasa, incorporando a muestras de suelo solución con el sustrato específico. Luego de una incubación apropiada en condiciones controladas, se extraen los productos de la hidrólisis, determinándose los de azúcares reductores, durante el tiempo de incubación. Es muy empleado el diacetato de fluoresceína como sustrato para numerosas hidrolasas. Se evalúa la fluoresceína liberada.
Otras enzimas evaluadas son: fosfatasas, con glicerofosfato como sustrato, proteasas, ureasas, ARNasa, ADNasa. En la evaluación de enzimas que catalizan reacciones redox, se trabaja en ausencia de antiséptico, pues las enzimas son endocelulares.
La determinación de la actividad deshidrogenásica de los suelos es muy empleada por los distintos grupos de trabajo, eliminando completamente el oxígeno y reemplazandolo por un aceptor artificial de electrones, como el tricloro fenil tetrazolio (TTC) o el iodo nitrofenil tetrazolio (INT), que se reducen a tricloro fenil formazán (TPF) o iodo nitroformazán (INP), rojos, que se extraen con acetona o metanol y se evalúan a 485 nm frente a curva patrón (figura 6).
Figura 6 - Actividad deshidrogenasa con triclorofeniltetrazolio (TTC) como aceptor artificial de electrones
Es necesario trabajar al abrigo de la luz, pues estos aceptores de electrones son fotosensibles (Anexo Práctico).
Se encontraron correlaciones significativas entre consumo de oxígeno y el número de bacterias con la actividad deshidrogenasa. La evolución de las deshidrogenasas y el CO2 fueron las determinaciones que permitieron evaluar más rápidamente respuestas de la microflora del suelo frente a diferentes manejos del suelo (Frioni, 1986).
Actividad bioquímica global
Se compara la capacidad de degradación de un sustrato particular midiendo su desaparición por pérdida de peso o análisis químico o indirectamente siguiendo la producción de metabolitos, o por respirometría. La muestra (suelo, agua, restos orgánicos, alimentos) se incuba con la sustancia cuya biodegradación se desea evaluar: proteína, ácidos, húmicos, almidón, en condiciones controladas de laboratorio (actividad potencial) o en el campo (actividad real) y se sigue la desaparición de la sustancia o la aparición de productos del metabolismo: amonio, nitratos, sulfatos.
Estas técnicas evalúan la actividad de un grupo grande de microorganismos (grupos fisiológicos) sin detenerse en la caracterización de géneros o especies responsables.
El empleo de modelos computabilizados constituye una invalorable ayuda para el ecólogo y su empleo facilita las interpretaciones.
El empleo de radioisótopos, microelectrodos e isótopos estables ha contribuido mucho en la evaluación de la actividad microbiana en ambientes naturales.
Así, en medidas de la fotosíntesis se mide la captación del CO2-C14 en las células, la reducción del sulfato a sulfuros con empleo de S35 . La metanogénesis en ambientes naturales se puede evaluar por la conversión del CO2 marcado a metano marcado en presencia de H2. El N15 es otra de las herramientas más empleadas en las transformaciones del N en ambientes naturales.
Como los ambientes microbianos son en general muy pequeños, microambientes, se emplean microelectrodos (de O2, S=, pH, amonio) para evaluar procesos biológicos en la naturaleza.
La técnica de percolación se emplea en evaluación de la cinética de algunos procesos de mineralización o de oxidorreducción. Se simula el perfil del suelo colocándolo en una columna de vidrio. El metabolito en estudio se recicla a través del suelo (cíclica o acíclicamente) y la población se investiga como una unidad biológica. Se empleó para el estudio de la oxidación del amonio, pero su uso está muy generalizado. Periódicamente se extraen muestras del líquido percolante y se analizan metabolitos, en función del tiempo.
Figura 7 - Actividad bioquímica en suelos
Percolación cíclica de una sal de amonio
log N (NO2-+NO3-) µg/ml 3,0
5 10 15 20 días Nitrificación de solución de amonio (1780 µg.N/ml) 2.5
2.0 1.5
La figura 7 indica que la reacción de oxidación del amonio es una actividad bacteriana ya que los hongos o actinomicetes no exhiben incrementos logarítmicos en la actividad bioquímica. La velocidad de reacción se puede medir mejor por la acumulación de nitrito y nitrato, que por la desaparición del amonio, que puede ser adsorbido a los coloides.