¿Por qué es importante estudiar a los microorganismos urbanos a partir de los ciclos biogeoquímicos?

¿Por qué es importante estudiar a los microorganismos urbanos a partir de los ciclos biogeoquímicos?

El desarrollo de las áreas urbanas se encuentra en continuo crecimiento, actualmente más de la mitad de la población mundial (54%) habita en las ciudades. En el caso de México, el 80% de su población habita actualmente hoy en día en zonas urbanas 1. Con el crecimiento de las zonas urbanas, se ha vuelto cada vez más importante asegurar el desarrollo sustentable, autosuficiente y resiliente que permita a la población citadina una buena calidad de vida 2. Es por ello que el estudio y entendimiento de los ecosistemas urbanos toma cada día más relevancia.

Para estudiar los ecosistemas urbanos, es necesario considerar que las actividades humanas afectan los ecosistemas por diversos mecanismos que alteran los ciclos biogeoquímicos. Esto tiene como consecuencia una gran huella ecológica en los ecosistemas circundantes que proveen el sustento para las ciudades y que reciben sus desechos 3. En los ecosistemas urbanos los procesos biogeoquímicos están controlados por complejas interacciones entre procesos ecológicos y sociales 4.

Para explicar el funcionamiento de los ecosistemas urbanos se han analizado los ciclos biogeoquímicos tomando en cuenta las particulares características de estos ecosistemas. Se han propuesto diversos modelos que consideran las alteraciones antrópicas, como el desarrollo urbano, las islas de calor y la contaminación, en los flujos y reservorios que se ven involucrados en los ciclos biogeoquímicos a escalas locales, regionales e incluso globales 4–6.

Sin embargo, un enfoque poco tomado en cuenta y que permitiría ampliar considerablemente el entendimiento de estos ecosistemas es el papel de los microorganismos dentro de los ecosistemas urbanos. Los microorganismos participan activamente en los flujos de materia y energía dentro de los ecosistemas y no obstante su minúsculo tamaño, su influencia se ve reflejada a escalas globales, incluso llegando a marcar etapas clave en la evolución de la Tierra  7. Estudiar las relaciones entre los microorganismos urbanos nos puede ayudar a entender cómo operan los ciclos biogeoquímicos en los ecosistemas urbanos. Así mismo nos puede aportar información sobre los efectos negativos en el ecosistema debido a la urbanización y acerca de qué tan resilientes son estos ecosistemas ante las perturbaciones antrópicas. A lo largo de este ensayo se detallará la importancia de los microorganismos dentro de los ecosistemas urbanos y se debatirá la información que ofrecen algunos autores sobre si los microorganismos se ven o no se ven afectados por los factores de estrés que generan las ciudades, discutiendo si el enfoque utilizado hasta ahora resulta conveniente para entender la dinámica ecosistémica de los microorganismos urbanos.

Dentro de las ciudades los microorganismos se encuentran en el aire 8, en el agua potable y aguas residuales 9,10, en la basura 11, en los macroorganismos 10, dentro de las construcciones 12. Sin embargo, el principal reservorio de microorganismos se localiza en los suelos 13.

Las bacterias, arqueas y hongos del suelo cumplen roles fundamentales en la dinámica de los ecosistemas y proveen diversos servicios ecosistémicos. Gracias a su vasta diversidad metabólica los microorganismos del suelo contribuyen al ciclaje de los elementos mayores como carbono, nitrógeno y fósforo, ayudan a reciclar los desechos y a la detoxificación de contaminantes ambientales 13. En las ciudades, a pesar de tener características distintas a los ecosistemas naturales, la diversidad y composición de los microorganismos urbanos es de igual forma fundamental en los procesos ecológicos y además en la salud del ser humano. Aun cuando los microorganismos urbanos no han sido estudiados tan ampliamente, se ha identificado su importancia en áreas verdes, bosques urbanos, jardines, azoteas verdes, camellones y parques 14–16.

Los microorganismos en suelos urbanos son los principales descomponedores de la materia orgánica y son la base de las redes tróficas en estos ecosistemas 17. Las comunidades microbianas de los suelos urbanos participan activamente en los ciclos biogeoquímicos, por ejemplo en la fijación del carbono y el ciclaje de nitrógeno, fósforo y azufre 16,18. Los microorganismos se encargan de proveer las condiciones óptimas para que las cultivos y árboles urbanos puedan absorber nutrientes y agua, en especial los hongos micorrizógenos arbusculares 19 y mejoran las cadenas tróficas en los suelos 20. Los microorganismos participan también en la formación de suelos urbanos incluso cuando estos han sido modificados antrópicamente 21, también regulan la biodiversidad en suelos y aire 8,14. Su papel se ve reflejado en las calidad y fertilidad del suelo, así como en las interacciones con los organismos que lo habitan 19,22.

Los microorganismos urbanos también han sido reconocidos por su potencial de secuestro de carbono 23, por su capacidad biosintética para producir productos naturales de importancia médica como antibióticos y antifúngicos 24; y por su efecto positivo para la salud, ya que el humano al estar expuesto a diferentes comunidades microbianas benéficas, fortalece su sistema inmunológico y reduce el riesgo de contraer enfermedades autoinmunes y alérgicas como el asma 25–27.

Sin embargo, en las áreas urbanas los microorganismos se han visto expuestos a condiciones muy diferentes a las de ecosistemas naturales o rurales. Como consecuencia del crecimiento poblacional, los microorganismos se ven expuestos a elevadas tasas de contaminación de metales (Pb, Cr, Pt, Zn, Ni, Cu) 21, hidrocarburos 28, antibióticos 29, altas temperaturas, superficies selladas, introducción de especies no nativas 30, poca disponibilidad de agua y suelos alcalinos, compactados y pobres en nitrógeno 31.

Bajo estas condiciones de estrés, algunos microorganismos han logrado adaptarse y proveer valiosas funciones ecológicas a las ciudades, recalcando su papel fundamental en el equilibrio del ecosistema. Por ejemplo, los microorganismos que degradan contaminantes orgánicos en camellones y azoteas verdes 16,28, o los microorganismos tolerantes a ambientes contaminados con metales 15,  incluso se han encontrado bacterias sulfato reductoras tolerantes a metales pesados que han sido aisladas de ambientes urbanos para utilizarlas en biorremediación de drenajes ácidos en minas 32.

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