Descomposición - Decomposition

Una manzana podrida después de caer de un árbol.
Registro de enfermera caído en descomposición en un bosque

La descomposición es el proceso mediante el cual las sustancias orgánicas muertas se descomponen en materia orgánica o inorgánica más simple, como dióxido de carbono , agua , azúcares simples y sales minerales. El proceso es parte del ciclo de los nutrientes y es esencial para reciclar la materia finita que ocupa el espacio físico en la biosfera . Los cuerpos de los organismos vivos comienzan a descomponerse poco después de la muerte . Los animales, como los gusanos, también ayudan a descomponer los materiales orgánicos. Los organismos que hacen esto se conocen como descomponedores . Aunque no hay dos organismos que se descompongan de la misma manera, todos pasan por las mismas etapas secuenciales de descomposición. La ciencia que estudia la descomposición se conoce generalmente como tafonomía de la palabra griega taphos , que significa tumba. La descomposición también puede ser un proceso gradual para organismos que tienen períodos prolongados de inactividad.

Se puede diferenciar una sustancia abiótica de una biótica ( biodegradación ). El primero significa "degradación de una sustancia por procesos químicos o físicos, por ejemplo, hidrólisis . El segundo significa" la descomposición metabólica de materiales en componentes más simples por organismos vivos ", típicamente por microorganismos.

Descomposición animal

Hormigas comiendo una serpiente muerta

La descomposición comienza en el momento de la muerte, causada por dos factores: 1.) autólisis , la descomposición de los tejidos por las propias sustancias químicas y enzimas internas del cuerpo , y 2.) putrefacción , la descomposición de los tejidos por las bacterias . Estos procesos liberan compuestos como cadaverina y putrescina , que son la fuente principal del inconfundiblemente pútrido olor del tejido animal en descomposición.

Los descomponedores principales son bacterias u hongos , aunque los carroñeros más grandes también juegan un papel importante en la descomposición si el cuerpo es accesible a insectos , ácaros y otros animales. Los artrópodos más importantes que intervienen en el proceso son los escarabajos carroñeros , los ácaros, las moscas de la carne (Sarcophagidae) y los moscardones ( Calliphoridae ), como la mosca verde de la botella que se ve en verano. En América del Norte, los animales no insectos más importantes que suelen participar en el proceso son los carroñeros de mamíferos y aves, como coyotes , perros , lobos , zorros , ratas , cuervos y buitres . Algunos de estos carroñeros también extraen y esparcen huesos, que ingieren posteriormente. Los ambientes acuáticos y marinos tienen agentes de degradación que incluyen bacterias, peces, crustáceos, larvas de moscas y otros carroñeros.

Etapas de descomposición

Se utilizan cinco etapas generales para describir el proceso de descomposición en los animales vertebrados: fresco, hinchado, descomposición activa, descomposición avanzada y restos secos. Las etapas generales de descomposición van acompañadas de dos etapas de descomposición química: autólisis y putrefacción . Estas dos etapas contribuyen al proceso químico de descomposición , que descompone los componentes principales del cuerpo. Con la muerte, el microbioma del organismo vivo colapsa y es seguido por el necrobioma que sufre cambios predecibles a lo largo del tiempo.

Fresco

Entre los animales que tienen corazón, la etapa "fresca" comienza inmediatamente después de que el corazón deja de latir. Desde el momento de la muerte, el cuerpo comienza a enfriarse o calentarse para igualar la temperatura del medio ambiente, durante una etapa llamada algor mortis . Poco después de la muerte, dentro de las tres a seis horas, los músculos se vuelven rígidos e incapaces de relajarse, durante una etapa llamada rigor mortis . Dado que la sangre ya no se bombea a través del cuerpo, la gravedad hace que se drene a las partes dependientes del cuerpo, creando una decoloración general de color púrpura azulado denominada livor mortis o, más comúnmente, lividez. Dependiendo de la posición del cuerpo, estas partes variarían. Por ejemplo, si la persona estaba boca arriba cuando murió, la sangre se acumularía en las partes que están tocando el suelo. Si la persona estaba colgada, se acumularía en las yemas de los dedos, los pies y los lóbulos de las orejas.

Una vez que el corazón se detiene, la sangre ya no puede suministrar oxígeno ni eliminar el dióxido de carbono de los tejidos. La disminución resultante del pH y otros cambios químicos hacen que las células pierdan su integridad estructural , provocando la liberación de enzimas celulares capaces de iniciar la degradación de las células y tejidos circundantes. Este proceso se conoce como autólisis .

Los cambios visibles causados ​​por la descomposición son limitados durante la etapa fresca, aunque la autólisis puede causar la aparición de ampollas en la superficie de la piel.

La pequeña cantidad de oxígeno que queda en el cuerpo se agota rápidamente por el metabolismo celular y los microbios aeróbicos presentes de forma natural en los tractos respiratorio y gastrointestinal , creando un ambiente ideal para la proliferación de organismos anaeróbicos . Estos se multiplican, consumiendo los carbohidratos , lípidos y proteínas del cuerpo , para producir una variedad de sustancias que incluyen ácido propiónico , ácido láctico , metano , sulfuro de hidrógeno y amoníaco . El proceso de proliferación microbiana dentro de un cuerpo se conoce como putrefacción y conduce a la segunda etapa de descomposición, conocida como hinchazón.

Los moscardones y las moscas de la carne son los primeros insectos carroñeros en llegar y buscan un sitio de oviposición adecuado .

Inflar

La etapa de hinchazón proporciona la primera señal visual clara de que la proliferación microbiana está en marcha. En esta etapa tiene lugar el metabolismo anaeróbico, lo que lleva a la acumulación de gases, como sulfuro de hidrógeno , dióxido de carbono , metano y nitrógeno . La acumulación de gases dentro de la cavidad corporal causa la distensión del abdomen y le da al cadáver su apariencia general hinchada. Los gases producidos también hacen que los líquidos naturales y los tejidos licuados se vuelvan espumosos. A medida que aumenta la presión de los gases dentro del cuerpo, los fluidos se ven obligados a escapar de los orificios naturales, como la nariz, la boca y el ano, y entrar en el entorno circundante. La acumulación de presión combinada con la pérdida de integridad de la piel también puede hacer que el cuerpo se rompa.

Las bacterias anaeróbicas intestinales transforman la hemoglobina en sulfhemoglobina y otros pigmentos de color. Los gases asociados que se acumulan dentro del cuerpo en este momento ayudan en el transporte de sulfhemoglobina por todo el cuerpo a través de los sistemas circulatorio y linfático , dando al cuerpo una apariencia jaspeada general.

Si los insectos tienen acceso, los gusanos eclosionan y comienzan a alimentarse de los tejidos del cuerpo. La actividad de los gusanos, típicamente confinada a orificios naturales y masas debajo de la piel, hace que la piel se deslice y el cabello se desprenda de la piel. La alimentación de gusanos y la acumulación de gases dentro del cuerpo, eventualmente conduce a rupturas cutáneas post-mortem que luego permitirán la purga de gases y fluidos en el ambiente circundante. Las roturas en la piel permiten que el oxígeno vuelva a entrar en el cuerpo y proporcionen más superficie para el desarrollo de larvas de mosca y la actividad de microorganismos aeróbicos. La purga de gases y fluidos da como resultado los fuertes olores distintivos asociados con la descomposición.

Decaimiento activo

La descomposición activa se caracteriza por el período de mayor pérdida de masa. Esta pérdida se produce como resultado tanto de la alimentación voraz de gusanos como de la purga de los fluidos de descomposición en el entorno circundante. Los fluidos purgados se acumulan alrededor del cuerpo y crean una isla de descomposición de cadáveres (CDI). La licuefacción de los tejidos y la desintegración se hacen evidentes durante este tiempo y persisten los olores fuertes. El final de la descomposición activa es señalado por la migración de gusanos fuera del cuerpo para pupar.

Decaimiento avanzado

La descomposición se inhibe en gran medida durante la descomposición avanzada debido a la pérdida de material cadavérico fácilmente disponible. La actividad de los insectos también se reduce durante esta etapa. Cuando el cadáver se encuentra en el suelo, el área que lo rodea mostrará evidencia de muerte de la vegetación . El CDI que rodea la carcasa mostrará un aumento en el carbono del suelo y los nutrientes, como fósforo , potasio , calcio y magnesio ; cambios en el pH; y un aumento significativo del nitrógeno del suelo .

Seco / permanece

Durante la etapa seca / permanece, el resurgimiento del crecimiento de la planta alrededor del CDI puede ocurrir y es una señal de que los nutrientes presentes en el suelo circundante aún no han regresado a sus niveles normales. Todo lo que queda del cadáver en esta etapa es piel seca, cartílago y huesos , que se secarán y blanquearán si se exponen a los elementos. Si se extrae todo el tejido blando del cadáver, se dice que está completamente esqueletizado , pero si solo se exponen partes de los huesos, se dice que está parcialmente esqueletizado.

Canal de cerdo en las diferentes etapas de descomposición: Fresco> Hinchado> Descomposición activa> Descomposición avanzada> Restos secos

Factores que afectan la descomposición de los cuerpos.

Exposición a los elementos

Un cadáver que ha estado expuesto a los elementos abiertos, como el agua y el aire, se descompondrá más rápidamente y atraerá mucha más actividad de insectos que un cuerpo que esté enterrado o confinado en artefactos o equipos de protección especiales. Esto se debe, en parte, al número limitado de insectos que pueden penetrar un ataúd y a las temperaturas más bajas bajo el suelo.

La velocidad y la forma de descomposición en el cuerpo de un animal se ven fuertemente afectadas por varios factores. En grados de importancia aproximadamente descendentes, son:

La velocidad a la que se produce la descomposición varía mucho. Factores como la temperatura, la humedad y la estación de la muerte determinan qué tan rápido se esqueletizará o momificará un cuerpo fresco. Una guía básica para el efecto del medio ambiente en la descomposición se da como la Ley (o Razón) de Casper: si todos los demás factores son iguales, entonces, cuando hay libre acceso de aire, un cuerpo se descompone dos veces más rápido que si estuviera sumergido en agua y ocho veces más rápido. más rápido que si estuviera enterrado en la tierra. En última instancia, la velocidad de descomposición bacteriana que actúa sobre el tejido dependerá de la temperatura del entorno. Las temperaturas más frías disminuyen la velocidad de descomposición, mientras que las temperaturas más cálidas la aumentan. Un cuerpo seco no se descompondrá eficientemente. La humedad favorece el crecimiento de microorganismos que descomponen la materia orgánica, pero demasiada humedad puede provocar condiciones anaeróbicas que ralenticen el proceso de descomposición.

La variable más importante es la accesibilidad del cuerpo a los insectos, en particular a las moscas. En la superficie de las áreas tropicales, los invertebrados por sí solos pueden reducir fácilmente un cadáver completamente carnoso para limpiar huesos en menos de dos semanas. El esqueleto en sí no es permanente; los ácidos en el suelo pueden reducirlo a componentes irreconocibles. Esta es una de las razones dadas para la falta de restos humanos encontrados en los restos del Titanic , incluso en partes del barco consideradas inaccesibles para los carroñeros. El hueso recién esqueletizado a menudo se llama hueso "verde" y tiene una sensación grasosa característica. Bajo ciertas condiciones (suelo normalmente frío y húmedo), los cuerpos pueden sufrir saponificación y desarrollar una sustancia cerosa llamada adipocere , causada por la acción de los químicos del suelo sobre las proteínas y grasas del cuerpo . La formación de adipocere retarda la descomposición al inhibir las bacterias que causan la putrefacción.

En condiciones extremadamente secas o frías, el proceso normal de descomposición se detiene, ya sea por falta de control de la humedad o de la temperatura sobre la acción bacteriana y enzimática, lo que hace que el cuerpo se conserve como una momia . Las momias congeladas comúnmente reinician el proceso de descomposición cuando se descongelan (ver Ötzi the Iceman ), mientras que las momias desecadas por calor permanecen así a menos que se expongan a la humedad.

Los cuerpos de los recién nacidos que nunca ingirieron alimentos son una excepción importante al proceso normal de descomposición. Carecen de la flora microbiana interna que produce gran parte de la descomposición y, con bastante frecuencia, se momifican si se mantienen incluso en condiciones moderadamente secas.

Anaeróbico vs aeróbico

La descomposición aeróbica tiene lugar en presencia de oxígeno. Esto es más común que ocurra en la naturaleza. Los organismos vivos que usan oxígeno para sobrevivir se alimentan del cuerpo. La descomposición anaeróbica tiene lugar en ausencia de oxígeno. Este podría ser un lugar donde el cuerpo está enterrado en material orgánico y el oxígeno no puede alcanzarlo. Este proceso de putrefacción tiene un mal olor acompañado por el sulfuro de hidrógeno y la materia orgánica que contiene azufre.

Preservación artificial

El embalsamamiento es la práctica de retrasar la descomposición de restos humanos y animales. El embalsamamiento ralentiza un poco la descomposición, pero no la previene indefinidamente. Los embalsamadores suelen prestar mucha atención a las partes del cuerpo que ven los dolientes, como la cara y las manos. Los productos químicos utilizados en el embalsamamiento repelen a la mayoría de los insectos y ralentizan la putrefacción bacteriana ya sea matando las bacterias existentes en el cuerpo o "fijando" las proteínas celulares, lo que significa que no pueden actuar como fuente de nutrientes para las infecciones bacterianas posteriores. En ambientes suficientemente secos, un cuerpo embalsamado puede terminar momificado y no es raro que los cuerpos permanezcan preservados en una medida visible después de décadas. Los cuerpos embalsamados visibles notables incluyen los de:

Preservación del medio ambiente

Un cuerpo enterrado en un ambiente suficientemente seco puede estar bien conservado durante décadas. Esto se observó en el caso del activista de derechos civiles asesinado Medgar Evers , quien se encontró casi perfectamente conservado más de 30 años después de su muerte, lo que permitió una autopsia precisa cuando se reabrió el caso de su asesinato en la década de 1990.

Cuerpos sumergidos en una turba del pantano pueden llegar a ser naturalmente "embalsamado", detener la descomposición y que resulta en un espécimen preservado conocido como un cuerpo pantano . Las condiciones generalmente frías y anóxicas en estos ambientes limitan la tasa de actividad microbiana, limitando así el potencial de descomposición. El tiempo para que un cuerpo embalsamado se reduzca a un esqueleto varía mucho. Incluso cuando un cuerpo se descompone, el tratamiento de embalsamamiento aún se puede lograr (el sistema arterial se descompone más lentamente) pero no restauraría una apariencia natural sin una reconstrucción extensa y un trabajo cosmético, y se usa principalmente para controlar los malos olores debidos a la descomposición.

Un animal puede conservarse casi a la perfección, durante millones de años, en una resina como el ámbar.

Hay algunos ejemplos en los que los cuerpos se han conservado inexplicablemente (sin intervención humana) durante décadas o siglos y parecen casi iguales a cuando murieron. En algunos grupos religiosos, esto se conoce como incorruptibilidad . No se sabe si un cuerpo puede permanecer libre de caries sin conservación artificial ni durante cuánto tiempo.

Importancia para las ciencias forenses

Varias ciencias estudian la descomposición de los cuerpos bajo la rúbrica general de la ciencia forense porque el motivo habitual de tales estudios es determinar el momento y la causa de la muerte con fines legales :

  • La tafonomía forense estudia específicamente los procesos de descomposición para aplicar los principios biológicos y químicos a los casos forenses para determinar el intervalo post-mortem (PMI), intervalo post-entierro así como para localizar fosas clandestinas.
  • La patología forense estudia las pistas sobre la causa de la muerte encontradas en el cadáver como un fenómeno médico .
  • La entomología forense estudia los insectos y otras alimañas que se encuentran en los cadáveres; la secuencia en la que aparecen, los tipos de insectos y dónde se encuentran en su ciclo de vida son pistas que pueden arrojar luz sobre el momento de la muerte, la duración de la exposición de un cadáver y si el cadáver fue movido.
  • La antropología forense es la rama médico-legal de la antropología física que estudia esqueletos y restos humanos, generalmente para buscar pistas sobre la identidad, edad, sexo, altura y etnia de su antiguo dueño.

El Centro de Investigación Antropológica de la Universidad de Tennessee (más conocido como Body Farm) en Knoxville, Tennessee, tiene varios cuerpos dispuestos en diversas situaciones en una parcela cercada cerca del centro médico. Los científicos de Body Farm estudian cómo el cuerpo humano se descompone en diversas circunstancias para comprender mejor la descomposición.

Descomposición vegetal

Un melocotón en descomposición durante un período de seis días. Cada cuadro tiene una diferencia de aproximadamente 12 horas, ya que la fruta se arruga y se cubre de moho .

La descomposición de la materia vegetal ocurre en muchas etapas. Comienza con la lixiviación por agua; en este proceso se liberan los compuestos de carbono solubles y que se pierden con mayor facilidad. Otro proceso temprano es la ruptura física o la fragmentación del material vegetal en trozos más pequeños que tienen una mayor superficie para la colonización y el ataque microbianos . En las plantas muertas más pequeñas, este proceso lo lleva a cabo en gran medida la fauna de invertebrados del suelo, mientras que en las plantas más grandes, las formas de vida principalmente parasitarias, como los insectos y los hongos, desempeñan un papel importante en la descomposición y no son asistidas por numerosas especies de detritívoros .

Después de esto, los detritos de las plantas (que consisten en celulosa , hemicelulosa , productos microbianos y lignina ) sufren una alteración química por parte de los microbios. Los diferentes tipos de compuestos se descomponen a diferentes velocidades. Esto depende de su estructura química .

Por ejemplo, la lignina es un componente de la madera, que es relativamente resistente a la descomposición y, de hecho, solo puede ser descompuesta por ciertos hongos , como los hongos de la pudrición negra. La descomposición de la madera es un proceso complejo en el que participan hongos que transportan nutrientes del entorno exterior a la madera, que es nutricionalmente escasa. Debido a este enriquecimiento nutricional, la fauna de insectos saproxílicos puede desarrollarse y, a su vez, afectar la madera muerta, contribuyendo a la descomposición de la madera y al ciclo de nutrientes en el suelo del bosque. La lignina es uno de esos productos restantes de plantas en descomposición con una estructura química muy compleja que hace que la tasa de degradación microbiana disminuya. El calor aumenta la velocidad de descomposición de la planta, en la misma cantidad, independientemente de la composición de la planta.

En la mayoría de los ecosistemas de pastizales , el daño natural del fuego , los insectos que se alimentan de materia en descomposición, las termitas , los mamíferos que pastan y el movimiento físico de los animales a través de la hierba son los principales agentes de degradación y ciclo de nutrientes , mientras que las bacterias y los hongos juegan los papeles principales en mayor descomposición.

Los aspectos químicos de la descomposición de las plantas siempre implican la liberación de dióxido de carbono . De hecho, la descomposición aporta más del 90 por ciento del dióxido de carbono que se libera cada año.

Descomposición de alimentos

Una canastilla de melocotones podridos

La descomposición de los alimentos, ya sean vegetales o animales, denominada deterioro en este contexto, es un campo de estudio importante dentro de la ciencia de los alimentos . La descomposición de los alimentos puede ralentizarse mediante la conservación . El deterioro de la carne se produce, si no se trata, en cuestión de horas o días y hace que la carne se vuelva poco apetitosa, venenosa o infecciosa. El deterioro es causado por la infección prácticamente inevitable y la posterior descomposición de la carne por bacterias y hongos, que son soportados por el propio animal, por las personas que manipulan la carne y por sus implementos. La carne puede mantenerse comestible durante mucho más tiempo, aunque no indefinidamente, si se observa una higiene adecuada durante la producción y el procesamiento, y si se aplican los procedimientos adecuados de seguridad alimentaria , conservación y almacenamiento de alimentos.

El deterioro de los alimentos se atribuye a la contaminación por microorganismos como bacterias, mohos y levaduras, junto con la descomposición natural de los alimentos. Estas bacterias de descomposición se reproducen a velocidades rápidas en condiciones de humedad y temperaturas preferidas. Cuando faltan las condiciones adecuadas, las bacterias pueden formar esporas que acechan hasta que surgen las condiciones adecuadas para continuar la reproducción.

Tasa de descomposición

La tasa de descomposición se rige por tres conjuntos de factores: el entorno físico (temperatura, humedad y propiedades del suelo), la cantidad y calidad del material muerto disponible para los descomponedores y la naturaleza de la propia comunidad microbiana.

Las tasas de descomposición son bajas en condiciones muy húmedas o muy secas. Las tasas de descomposición son más altas en condiciones húmedas y húmedas con niveles adecuados de oxígeno. Los suelos húmedos tienden a volverse deficientes en oxígeno (esto es especialmente cierto en los humedales ), lo que ralentiza el crecimiento microbiano. En suelos secos, la descomposición también se ralentiza, pero las bacterias continúan creciendo (aunque a un ritmo más lento) incluso después de que los suelos se vuelven demasiado secos para sustentar el crecimiento de las plantas. Cuando vuelven las lluvias y los suelos se humedecen, el gradiente osmótico entre las células bacterianas y el agua del suelo hace que las células ganen agua rápidamente. En estas condiciones, muchas células bacterianas explotan y liberan un pulso de nutrientes. Las tasas de descomposición también tienden a ser más lentas en suelos ácidos. Los suelos ricos en minerales arcillosos tienden a tener tasas de descomposición más bajas y, por lo tanto, niveles más altos de materia orgánica. Las partículas más pequeñas de arcilla dan como resultado una superficie más grande que puede retener agua. Cuanto mayor es el contenido de agua de un suelo, menor es el contenido de oxígeno y, en consecuencia, menor es la tasa de descomposición. Los minerales de arcilla también unen partículas de material orgánico a su superficie, haciéndolas menos accesibles a los microbios. La alteración del suelo, como la labranza, aumenta la descomposición al aumentar la cantidad de oxígeno en el suelo y al exponer nueva materia orgánica a los microbios del suelo.

La calidad y cantidad del material disponible para los descomponedores es otro factor importante que influye en la velocidad de descomposición. Sustancias como azúcares y aminoácidos se descomponen fácilmente y se consideran lábiles. La celulosa y la hemicelulosa , que se descomponen más lentamente, son "moderadamente lábiles". Los compuestos que son más resistentes a la descomposición, como la lignina o la cutina , se consideran recalcitrantes. La basura con una mayor proporción de compuestos lábiles se descompone mucho más rápidamente que la basura con una mayor proporción de material recalcitrante. En consecuencia, los animales muertos se descomponen más rápidamente que las hojas muertas, que a su vez se descomponen más rápidamente que las ramas caídas. A medida que el material orgánico del suelo envejece, su calidad disminuye. Los compuestos más lábiles se descomponen rápidamente, dejando una proporción cada vez mayor de material recalcitrante. Las paredes de las células microbianas también contienen materiales recalcitrantes como la quitina , y estos también se acumulan a medida que mueren los microbios, lo que reduce aún más la calidad de la materia orgánica del suelo más antiguo .

Ver también

Referencias

enlaces externos


Precedido por la
muerte
Etapas del desarrollo humano
Descomposición
Sucedido por la
esqueletización