Ecologia do Solo Pós-graduação em Agroecossistemas

Apresentação em tema: "Ecologia do Solo Pós-graduação em Agroecossistemas"— Transcrição da apresentação:

1 Ecologia do Solo Pós-graduação em Agroecossistemas
Disciplina: Ecologia Microbiana Ecologia do Solo Prof. Cláudio Roberto F. S. Soares

2 Introdução Szabolcs (1994)

3 (controlado pelo relevo)
Formação do Solo - Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo) CLIMA E ORGANISMOS PROCESSOS TEMPO (controlado pelo relevo) Material de origem (rochas)

4 Definição: Em agricultura e geologia, solo é a camada que recobre as rochas, sendo constituído de proporções e tipos variáveis de minerais e húmus

5 Composição de um Solo Hipotético
25% 45% Poros Parte sólida 25% 5%

6 Constituintes do Solo Minerais:
Sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K P, S, Mn, Na... Matéria orgânica: origem vegetal, animal e microbiana insolúvel (húmus): melhora a estrutura, libera nutrientes efeito tampão, retenção de água solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos: Açúcares, fenóis, aminoácidos

7 Constituintes do Solo Água Gases: CO2, O2, N2 ... livre: poros do solo
adsorvida: ligada aos colóides (argilas) Gases: CO2, O2, N2 ... composição variável em função dos processos biológicos

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9 Constituintes do Solo Sistemas biológicos: plantas animais
Microrganismos: grande diversidade e abundância

10 O Ambiente Solo (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

11 O Solo como Habitat Moreira & Siqueira, 2006

12 MACROFAUNA

13 BACTÉRIAS

14 FUNGOS

15 NODULAÇÃO

16 MICORRIZAS

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18 A BIOTA DO SOLO Os microrganismos garantem a qualidade do solo
PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO... Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de: • 500 bilhões de bactérias 10 bilhões de actinobacterias 1 bilhão de fungos 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos 1000 km de hifas e vários de raízes Numerosos vertebrados macroscópicos Não são estáticos e sim muito dinâmicos São bons aliados e uma grande riqueza natural São ignorados devido ao caráter microscópico São mais conhecidos pelos efeitos deletérios Os microrganismos garantem a qualidade do solo ALTA DIVERSIDADE

19 Classificação Ecológica dos Microrganismos do Solo
Distribuição de microrganismos em vários horizontes do perfil (Starc, 1942 apud Alexander, 1977) *Inclui cianobactérias Classificação Ecológica dos Microrganismos do Solo - Autóctones (indígenas) = população de microrganismos pouco afetada pela adição de nutrientes ao solo, vivendo às custas dos resíduos em estágios avançados de decomposição - Zimógenes (fermentativos) = população de microrganismos estimulada pela adição de resíduos ao solo, principalmente os resíduos facilmente decomponíveis

20 A microbiota do solo Bactérias: 3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco
grupo mais numeroso e mais diversificado 3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas heterotróficos são mais facilmente detectados Gêneros mais freqüentes: Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Micromonospora, Rizóbios Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2 Streptomyces

21 “Mais de 4 000 espécies bacterianas diferentes em 100 g de solo”
Torsvik et al (Técnicas de reassociação de DNA extraído do solo). Menos de 1% das espécies microbianas conhecidas (não cultiváveis –não crescem em meio de cultura, e.g. fungos micorrízicos arbusculares) Solo Heterogêneo, dinâmico e complexo - Grande parte dos recursos genéticos desconhecida Função destes microrganismos???

22 A microbiota do solo Fungos: 5 x 103 - 9 x 105 por g de solo seco
limitados à superfície do solo favorecidos em solos ácidos ativos decompositores de tecidos vegetais melhoram a estrutura física do solo Gêneros mais freqüentes: Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus, Trichoderma

23 A microbiota do solo Algas Protozoários e vírus
x 105 por g de solo seco abundantes na superfície acumulação de matéria orgânica: solos nus, erodidos Protozoários e vírus - equilíbrio das populações - predadores de bactérias - parasitas de bactérias, fungos, plantas, ...

24 REDUNDÂNCIA FUNCIONAL:
Várias espécies de microrganismos realizam o mesmo processo, i.e., têm a mesma função. – Garante RESILIÊNCIA (recuperação) dos processos no solo- Cada espécie microbiana realiza várias funções. E. g. Azospirillum brasilense , Bradyrhizobium japonicum – fixadores de N2 e desnitrificadores. Outros fixadores de N2 participam dos Ciclos do C, P, S, etc.

25 Contribuição dos Microrganismos para a Formação ou Estabilização de Agregados do Solo
Modificado de Rillig & Mummey (2006) Miller & Jastrow (1992)

26 Microrganismos e Agregação do solo. Polissacarídeos e hifas
Fungos filamentosos Polissacarídeos e hifas de fungos como agentes agregantes de partículas do solo (Robert & Chenu, 1992)

27 1 2 Derxia gumosa – isolada de raízes de Oryza perenne em solo de várzea da região Amazônica. 1- Células em microscópio com contraste de fase, notar goma em volta das células. 2 – Aspecto da colônia em placas. Cortesia F.M.S. Moreira

28 Fatores que afetam o crescimento
Fatores químicos: pH: neutrófilos – pH ≈ 7.0 acidófilos – pH < 7.0 alcalófilos – pH > 7.0 Importância: Atividade enzimática Conformação protéica Disponibilidade de metais e elementos orgânicos

29 Predomínio de Bactérias
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo pH Predomínio de Bactérias Predomínio de Fungos Moreira & Siqueira, 2006

30 Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo
Alumínio (Al3+) e metais pesados

31 Influência do pH na Incidência da Sarna da Batata (Streptomyces scabies)
Moreira & Siqueira, 2006

32 Fatores que afetam o crescimento
Fatores químicos: O2: Aeróbicos obrigatórios Anaeróbicos obrigatórios Anaeróbicos facultativos Microaerófilos Aerotolerantes Importância: Respiração Reações de óxido-redução Atividade enzimática

33 Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo
Umidade do Solo

34 Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo
Temperatura e Radiação Solar

35 Chlamydomonas nivalis

36 Fatores que afetam o crescimento
Fatores físicos: Pressão osmótica (NaCl): Halotolerantes Halófilos Halófilos extremos Pressão hidrostática Barotolerantes Barófilos Não devem existir grandes diferenças na concentração de solutos dentro e fora da célula, pois podem desidratar-se ou romper-se.

37 Fatores que afetam o crescimento
Fatores físicos: Textura do substrato Estrutura do substrato Porosidade do substrato Agregação do substrato Água do substrato

38 Fatores que afetam o crescimento
Fatores biológicos: Fauna e o substrato Ingestão Ciclagem de nutrientes Composição da comunidade Interações microbianas Neutralismo Comensalismo Protocoperação Mutualismo Competição Amensalismo/Antagonismo Parasitismo Predação

39 Interações entre Organismos que Afetam o Crescimento Microbiano
A depende de B em termos de: Síntese de substratos Destoxificação do ambiente Associação de benefícios mútuos para A e B, porém sem dependência obrigatória ou especificidade Interação obrigatória e específica entre A e B que traz benefício para ambos parceiros e cuja ausência os prejudica Inibição mútua quando A e B interagem em função da utilização de recursos necessários à sobrevivência (nutrientes, O2, etc.) Microrganismo B prejudica o microrganismo A sem obter benefício direto desta ação (Ex. produção de antibióticos) Interação específica entre o microrganismo B (parasita) que obtém benefício em detrimento do hospedeiro A (habitat) Associação entre A (presa) e B (predador) Moreira & Siqueira, 2006

40 Substratos e Fontes de Energia
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo Substratos e Fontes de Energia Moreira & Siqueira, 2006

41 Crescimento microbiano Constituição de monômeros e macromoléculas
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo Nutrientes Minerais Crescimento microbiano Constituição de monômeros e macromoléculas Síntese de enzimas e outros biopolímeros Estabilização da parede celular Estrutura terciária do DNA e do RNA Divisão celular Interações simbióticas, etc. Moreira & Siqueira, 2006

42 Fatores de Crescimento
Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo Fatores de Crescimento Moreira & Siqueira, 2006

43 Fatores Ambientais (Físico-químicos) que Afetam os Microrganismos do Solo
Efeitos Antropogênicos

44 Métodos de Avaliação de Ocorrência, Diversidade, Densidade e Atividade de Organismos do Solo

45 Métodos de Avaliação de Ocorrência, Diversidade, Densidade e Atividade de Organismos do Solo
Avaliação (10% da Prova Teórica I) Faça uma revisão de literatura dos últimos anos (2012 e 2013) de artigos científicos que utilizaram métodos para avaliação da qualidade do solo envolvendo aspectos de Ecologia Microbiana. Uma das seguintes situações de solo deverão ser pesquisadas e apresentadas na próxima aula (11/09/2013) na forma de mini-seminários (15 minutos) Sistemas de Manejo (plantio direto x plantio convencional) Contaminação do solo com resíduos agrícolas Contaminação do solo com metais pesados Contaminação do solo com hidrocarbonetos Contaminação do solo com pesticidas Áreas de mineração Solos salinos