Bioweathering in monogenetic volcanoes: the case of Xitle in Mexico City
Contenido principal del artículo
Resumen
En esta contribución se describen los rasgos de intemperismo biológico producidos por comunidades microbianas que crecen sobre superficies rocosas denominadas costras saxícolas. Se presentan argumentos relacionados con la importancia de reconocer a las rocas volcánicas como un nicho ecológico, se hace una revisión de los principales procesos de intemperismo biológico reconocidos en lechos rocosos basálticos, abordando en particular los rasgos encontrados en el flujo de lava del volcán monogénico Xitle, ubicado en el campo volcánico de la Sierra del Chichinautzin al sur de la Ciudad de México. Se encontró que la diversidad y distribución de organismos dentro de las costras varía dependiendo de la textura superficial y la porosidad de las lavas. Los musgos tienen preferencia por vesículas y grietas, mientras que los líquenes pueden establecerse en áreas más lisas y expuestas. Las características de biointemperismo predominantes que hemos encontrado asociadas con estas costras son incrustación, penetración, relleno de vesículas, colonización endolítica, fracturas y atrapamiento de partículas. Las características de biointemperismo están relacionadas con grupos biológicos específicos: los líquenes están asociados con todos los rasgos encontrados; los musgos están más asociados con el atrapamiento de partículas y el relleno de vesículas, mientras que los biofilms se relacionan con la penetración y la colonización endolítica. Se analiza la importancia de la conservación del patrimonio geológico en relación con la biodiversidad que albergan estas lavas.
Publication Facts
Reviewer profiles N/D
Author statements
- Editor & editorial board
- profiles
- Academic society
- Geofísica Internacional
Para obtener más información sobre un dato, haga clic
PF is maintained by the Public Knowledge Project
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Citas
Abdulla, H. (2009). Bioweathering and biotransformation of granitic rock minerals by actinomycetes. Microbiological Ecology, 58, 753-761. doi:10.1007/s00248-009-9549-1
Abdulla, H., May, E., Bahgat, M., Dewedar, A. (2008). Characterization of actinomycetes isolated from ancient stone and their potential for destruction. Polish journal of microbiology, 57(3), 213-220.
Addadi, L., Raz, S., & Weiner, S. (2003). Taking advantage of disorder: amorphous calcium carbonate and its roles in biomineralization. Advanced Materials, 15(12), 959-970. doi: https://doi.org/10.1002/adma.200300381
Antony, C.P., Cockwell, C.S., Shouche, Y.S. (2012). Life in (and on) the rocks. Journal of Biosciences, 37(1), 3-11. doi: https://doi.org/10.1007/s12038-012-9184-8
Ascaso, C., & Wierzchos, J. (1994). Application of back-scattered electron imaging to the study of lichen-rock interface. Journal of Microscopy, 175(1) 54-59. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.1994.tb04787.x
Barker, W., Welch, A., Banfield, J. (1997). Biogeochemical weathering of silicate minerals. In Jillian F. Banfield and Kenneth H (Eds.), Geomicrobiology: Interactions between microbes and minerals. (pp. 391-428) DeGrutyer. doi: https://doi.org/10.1515/9781501509247-014
Bergsten P., Vannier P., Klonowski A.M., Knobloch S., Gudmundsson M.T., Jackson M.D., Marteinsson V.T. (2021). Basalt-hosted microbial communities in the subsurface of the young volcanic island of Surtsey, Iceland. Frontiers in microbiology, 12, 728977. doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.728977
Berthelin, J., Leyval, C., Mustin, C. (2000) Illustrations of occurrence and diversity of mineral- microbe interactions involved in weathering of minerals. In: Cotter-Howells, J. D., Campbell, L. S., Valsami-Jones, E., Batchelder, M. (Eds.), Environmental Mineralogy: Microbial Interactions, Anthropogenic Influences, Contaminated Land and Waste Management. U.K. Mineralogical Society of Great Britain & Ireland. doi: https://doi.org/10.1180/MSS.9.2
Belnap, J., Büdel, B., Eldridge, D.J. (2003). Biological soil crusts: Characteristics and distribution. En: Belnap, J., Lange, O.L. (Eds.), Biological Soil Crusts: structure, function and management. (pp. 3-30). Springer Verlag, Berlin, Alemania.
Biderre-petit C., Hochart C., Gardon H., Dugar-Bony E., Terrat S., Jouan-Dufournel I., Paris R. (2020). Analysis of bacterial and archaeal communities associated with Fogo volcanic soils of different ages. FEMS Microbiology ecology, 96(7), fiaa104. doi: https://doi.org/10.1093/femsec/fiaa104
Büdel, B. (2002). Diversity and Ecology of Biological Crusts. En A. Esser, K., Lüttge, U., Beyschlag, W., Hellwig, F. (Eds) Progress in Botany (pp. 386-402). Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-56276-1_16
Büdel, B., Weber, B., Kühl, M., Sültemeyer, D., Wessels, D. (2004). Reshaping of sandstone surfaces by cryptoendolithic cyanobacteria: bioalkalinization causes chemical weathering in arid landscapes. Geobiology, 2(4), 261-268. doi: https://doi.org/10.1111/j.1472-4677.2004.00040.x
Burford, E. P., Fomina, M., Gadd, G.M. (2003). Fungal involvement in bioweathering and biotransformation of rocks and minerals. Mineralogical Magazine, 67(6), 1127-11555. doi: https://doi.org/10.1180/0026461036760154
Carrillo-Trueba, C. (1995). El pedregal de San Ángel. Ciencias, (042). Recuperado de https://www.revistas.unam.mx/index.php/cns/article/view/11502
Chen, J., Blume, H.P., Beyer, L. (2000). Weathering of rocks induced by lichen colonization- a review. Catena, 39(2), 121-146. doi: https://doi.org/10.1016/S0341-8162(99)00085-5
Chen, X., Bai, F., Huang, J., Lu, Y., Wu, Y., Yu, J., Bai, S. (2021). The organisms on rock cultural heritages: growth and weathering. Geoheritage, 13(3), 56. doi: https://doi.org/10.1007/s12371-021-00588-2
Cozzolino, A., Adamo, P., Bonanomi, G., Motti, R. (2022). The role of lichens, mosses, and vascular plants in the biodeterioration of historic buildings: A review. Plants, 11(24), 3429. doi: https://doi.org/10.3390/plants11243429
De la Cruz J.M. (2017). Influencia de la frecuencia del humedecimiento y de los microartrópodos de costras biológicas y suelo en la descomposición del mantillo de un ecosistema semiárido mexicano. [Tesis de maestría], Universidad Autónoma Metropolitana.
De la Vega, E. (1994). Las lavas del Pedregal. Ciencia y Desarrollo, Ciencia y desarrollo, 25, (March/April 1979), 89-91.
Dessert, C., Dupré, B., Gaillardet, J., Francois, L.M., Allegre, C.J. (2003). Basalt weathering laws and the impact of basalt weathering on the global carbon cycle. Chemical Geology, 202(3-4), 257-273. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2002.10.001
Duque-Escobar, G. (2017). Intemperismo o Meteorización. In: Universidad Nacional de Colombia. (Eds). Manual de geología para ingenieros. (pp. 207-232). Colombia. Biblioteca Digital, Universidad Nacional de Colombia.
Elbert, W., Weber, B., Burrows, S., Steinkamp, J., Budel, B., Andreae, M., Poschl, U. (2012). Contribution of cryptogamic covers to the global cycles of carbon and nitrogen. Nature Geoscience, 5, 459-462. doi: https://doi.org/10.1038/ngeo1486
Eldridge, E.J., Rosentreter, R. (1999). Morphological groups: a framework for monitoring microphytic crusts in arid landscapes. Journal of Arid Environments, 41(1),11-25. doi: https://doi.org/10.1006/jare.1998.0468
Ekendahl, S., Arlinger, J., Stahl, F., Pedersen, K. (1994). Characterization of attached bacterial populations in Deep granitic groundwater from the Stripa research mine by 16s Ribosomal-RNA gene sequencing and scanning electron microscopy. Microbiology, 140(7), 1575-1583. doi: https://doi.org/10.1099/13500872-140-7-1575
Estroff, L.A. (2008). Introduction: Biomineralization. Chemical Reviews,108(11), 4329-4331. doi: https://doi.org/10.1021/cr8004789
Favero-Longo, S.E., Viles, H.A. (2020). A review of the nature, role and control of lithobionts on stone cultural heritage: weighing-up and managing Biodeterioration and bioprotection. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 36, 100. doi: doi.org/10.1007/s11274-020-02878-3
Favero-Longo, S.E., Accattino E., Matteucci, E., Borghi, A., Piervittori, R. (2015). Weakening of gneiss surfaces colonized by endolithic lichens in the temperate climate área of northwest Italy. Earth Surface Process and Landforms, 40(15), 2000-2012. doi: https://doi.org/10.1002/esp.3774
Ferris, F.G., Weise, R.G., Fyfe, W.S. (1994). Precipitation of carbonate minerals by microorganisms: Implications for silicate weathering and the global carbon dioxide budget. Geomicrobiology Journal, 12(1), 1-13. doi: https://doi.org/10.1080/01490459409377966
Froehlich A. (2006). A look at Willamette valley air quality using lichen communities as bioindicators. Research Based Learning, 49, 377–389.
Guilbaud M.N., Ortega-Larrocea M.P., Cram S., van Wyk de Vries B. (2021). Xitle Volcano Geoheritage, Mexico City: Raising awareness of natural hazards and environmental sustainability in active volcanic áreas. Geoheritage. 13(6). doi: doi.org/10.1007/s12371-020-00525-9
Guillitte O. (1995). Bioreceptivity: a new concept for building ecology studies. Science of the total environment, 167(1-3), 215-220. doi: https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04582-L
Gorbushina, A.A. (2007). Life on the rocks. Environmental Microbiology. 9(7), 1613-1631. doi: https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2007.01301.x
Gutierrez-Patricio S., Osman J.R., Gonzalez-Pimentel, J.L., Jurado V., Laiz L., Concepción L. A., Saiz-Jimenez C., Miller A.Z. (2024). Microbiological exploration of the Cueva del Viento lava tube system in Tenerife, Canary Islands. Environmental Microbiology Reports. 16(2), e3245. doi: https://doi.org/10.1111/1758-2229.13245
Hadland N., Hamlton C.W., Duhamel S. (2024). Young volcanic terrains are windows into early microbial colonization. Communicatons Earth and Environment (5), 114. https://doi.org/10.1038/s43247-024-01280-3
Hernández-Mariné, M., Roldán, M., Clavero, E., Canals, A., Ariño, X. (2001). Phototrophic biofilm morphology in dim light. The case of the Puigmoltó sinkhole. Nova Hedwigia, 123, 237-253.
Ibarrondo, I., Martínez-Arkarazo, I., Madariaga, J.M. (2012). Biominerals resulting from biodeterioration promoted by different saxicolous lichens. Revista de la Sociedad Española de Mineralogía. 16(12), 64-65.
King, G. M. (2007). Chemolithotrohic bacteria: distributions, functions and significance in volcanic environments. Microbes and Environments, 22(4), 309-319. doi: https://doi.org/10.1264/jsme2.22.309
Liu, X., Koestler, R. J., Warscheid, T., Katayama, Y., Gu, J.D. (2020). Microbial deterioration and sustainable conservation of Stone monuments and buildings. Nature Sustainability, 3, 991-1004. doi: https://doi.org/10.1038/s41893-020-00602-5
López-Martínez, R., Barragán, R., Beraldi-Campesi, H., Lanczos, T., Vidal-Romani, J., Aubrecht, R., Bernal-Uruchurtu, J.P., Pi Puig, T., Espinasa-Pereña, R. (2016). Morphological and mineralogical characterization of speleothems from the Chimalacatepec lava tuve system, Central Mexico. International Journal of Speleology, 45(2),111-122.
Lot A., Cano-Santana, Z. (2009). Biodiversidad del Ecosistema del Pedregal de San Ángel. (1ª Ed.). UNAM.
Macedo M.F., Miller A.Z., Dionisio A., Saiz-Jimenez C. (2009). Biodiversity of cyanobacteria and green algae on monuments in the Mediterranean Basin: an overview. Microbiology, 155, 3476-3490. Doi: https://doi.org/10.1099/mic.0.032508-0
Martínez-Báez, T.M.F. (2020). Caracterización de la costra saxícola presente en la Reserva Ecológica del Pedregal de San Ángel, Ciudad Universitaria, UNAM. [Master thesis]. Universidad Nacional Autónoma de México.
Martínez-Báez T.M.F., Ortega Larrocea M. P., Guilbaud M. N., van Wyk de Vries B. (2023). Procesos de colonización de roca basáltica por costra saxícola en la formación de un suelo. Sociedad Nacional de la Ciencia del Suelo.
Martínez-Martínez J., Salamanca J.V., Fernandez de Arevalo E., Gutierrez P. S., Cubero B., Morillo J. N. T., Lopez-Gámez J., Martinez-Haya B., Miller A.Z. (2024). Aproximación preliminar a la bioreceptividad de lavas mediante parámetros petrofísicos en el contexto del volcán Tajogaite (La Palma, Islas Canarias). Sociedad Geológica Española.
Miller A.Z., Gonzalez-Pimentel J.L., Palma V., Morillo J.N.T., Gutierrez-Patricio S., Cubero B., Arranz J.M.R., Caldeira A.T., Suaro F. (2023). Microbial inhabitants and biosignatures of volcanic caves from Macaronesia. [Sesión de conferencia]. 4th International Planetary Caves Conference.
Northup, D.E., Melim, L.A., Spilde, M.N., Hathaway, J.M., Garcia, M.G., Moya, M., Stone, F.D., Boston, P.J., Dapkevicius, M.E., Riquelme, C. (2011). Lava cave microbial communities within mats and secondary mineral deposits: implications for life detection on other planets. Astrobiology, 11(7), 601-618. doi: https://doi.org/10.1089/ast.2010.0562
Olsson-Francis, K., Simpson, A.E., Wolff-Boenisch, D., Cockell, C.S. (2012). The effect of rock composition on cyanobacterial weathering of crystalline basalt and rhyolite. Geobiology, 10(5), 434-44. doi: https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2012.00333.x
Potysz A., Bartz W. (2022). Bioweathering of minerals and dissolution assessment by experimental simulations-Implications for sandstone rocks: a review. Construction and Building materials, 316. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125862
Pointing S.B., Belnap J. (2012). Microbial colonization and controls in dryland systems. Nature Reviews Microbiology, 10(8), 551-562. doi: https://doi.org/10.1038/nrmicro2831
Puy-Alquiza, M.J., Gómez, M., Miranda-Avilés, R., Reyes-Zamudio, V., Salazar, M.C., Ordaz, V.Y. (2015). The role of lichen communities in superficial deterioration of their rock substrates:studies of the lichen-rock interface of two historical buildings in the City of Guanajuato, Mexico. Acta Universitaria 25(4), 35-47. doi: https://doi.org/10.15174/au.2015.781
Prieto-Lamas, B., Rivas-Brae, M.T., Silva, B.M. (1995). Colonization by lichens of granite churches in Galicia, Northwest Spain. Science Total Environment. 167, 343-351. doi: https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04594-Q
Purvis, O.L. (2014). Adaptation and interaction of saxicolous crustose lichens with metals. Botanical Studies, 55, 23. doi: https://doi.org/10.1186/1999-3110-55-23
Ramírez, M., Hernández-Mariné, M., Novelo, E., Roldán, M. (2010). Cyanobacteria-containing biofilms from a Mayan monument in Palenque, Mexico. Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 26(4), 399-409. doi: https://doi.org/10.1080/08927011003660404
Roldán, M., Hernández-Mariné, M. (2009). Exploring the secrets of the Three-dimensional architecture of phototrophic biofilms in caves. International Journal of Speleology, 38, 41-53. doi: https://doi.org/10.5038/1827-806X.38.1.5
Sand, W. (1997). Microbial mechanisms of deterioration of inorganic substrates — a general mechanistic overview. International Biodeterioration and Biodegradation, 40(2-4), 183–190. doi: https://doi.org/10.1016/S0964-8305(97)00048-6
Sanmartín P., Miller A.Z., Prieto B., Viles H.A. (2021). Revisiting and reanalysing the concept of bioreceptivity 25 years on. Science of the total environment, 770, 145314. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145314
Sánchez, P.J.L., Torres-Alvarado, M.R. (2005). Estructura y aspectos biotecnológicos de las comunidades acuáticas microbianas: biopelículas y tapetes microbianos. UAM-I.
Siebe C. (2009). La erupción del volcán Xitle y las lavas del Pedregal hace 1670+/-35 AP y sus implicaciones. En A. Lot A. y Cano-Santana Z. (Eds). Biodiversidad del ecosistema del Pedregal de San Ángel. (pp. 43-50). Universidad Nacional Autónoma de México.
Simpson, A.,E. (2013). Microbial weathering of volcanic rocks. [Doctoral Thesis]. United Kingdom.
Souza-Egipsy, V., Wierzchos, J., García-Ramos, J.V., Ascaso, C. (2002). Chemical and ultrastructural features of the lichen-volcanic/sedimentary rock interface n a semiarid region (Almeria, Spain). The Lichenist, 34(2), 155-167. doi: https://doi.org/10.1006/lich.2001.0371
Staudigel H., Furnes H., McLoughlin N., Banerjee N. R., Connel L.B., Templeton A. (2008). 3.5billion years of glass bioalteration: Volcanic rocks as a basis for microbial life? Earth Science Reviews (89), 3-4. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2008.04.005
Tarbuck, E.J. and Lutgens, F.K. (2005). Ciencias de la Tierra. Una introducción a la geología física. (8ª ed.). Pearson, Prentice Hall.
Viles, H. (1995). Ecological perspectives on rock surface weathering: towards a conceptual model. Geomorphology, 13(1-4), 21-35. doi: https://doi.org/10.1016/0169-555X(95)00024-Y
Vingiani, S., Terribile, F., Adamo, P. (2013). Weathering and particle entrapment at the rock-lichen interface in Italian volcanic Environments. Geoderma, 207-208, 244-255. doi: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.05.015
Will-Wolf S., Jovan S., Amacher M.C. (2017). Lichen elemental content bioindicators for air quality in upper Midwest, USA: A model for large-scale monitoring. Ecological Indicators, (78), 253-263. doi: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.03.017
Wilson, M. J. (2004). Weathering of the primary rock-forming minerals: processes, products and rates. Clay Minerals, 39, 233-266. doi: https://doi.org/10.1180/00098550439301