Microbiologia do Solo.

Apresentação em tema: "Microbiologia do Solo."— Transcrição da apresentação:

1 Microbiologia do Solo

2 Introdução Solo: maior reservatório de microrganismos do planeta
direta ou indiretamente recebe todos os dejetos dos seres vivos local de transformação da matéria orgânica em substâncias nutritivas com grande abundância e diversidade de microrganismos 1 hectare de solo pode conter até 4 tons de microrganismos

3

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

5 O solo como hábitat microbiano
Principais fatores que afetam a atividade: - Umidade - Status nutricional

6 Rizosfera O efeito rizosférico
Região onde o solo e as raízes das plantas entram em contato O efeito rizosférico

7 Constituintes do solo Minerais:
sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K P, S, Mn, Na, N ... 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

8 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

9 Constituintes do solo Sistemas biológicos: plantas animais
Microrganismos: grande diversidade e abundância Dependendo de: nutrientes umidade aeração temperatura pH interações

10 Presença de microrganismos nas várias profundidades do solo
Profundidade Umidade Mat. orgânica Bactérias Fungos (cm) (%) (%) (x 106)/g (m/g) aeróbias anaeróbias ,2 4, ,7 280 ,0 1, ,1 0,4 43 , , , , ,5 0, ,9 0,04 0 ,9 0, ,7 0,03 0 ,3 0, ,15 0,01 0 Fonte: Lindegreen & Jensen, 1973

11 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

12 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

13 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, ...

14 Microrganismos e os ciclos da matéria
Terra: quantidade praticamente constante de matéria Mudanças no estado químico produzindo uma grande diversidade de compostos. Ciclo carbono Ciclo nitrogênio Ciclo do enxofre Ciclo do ferro

15 O ciclo do carbono Principais reservatórios de carbono na Terra
Reservatório Carbono (gigatons) % total de carbono na Terra Oceanos x 103 (>95% C inorgânico) ,05 Rochas e sedimentos 75 x 106 (>80% C inorgânico) > 99,5 Biosfera terrestre 2 x ,003 Biosfera aquática ,000002 Combustíveis fósseis 4,2 x ,006 Hidratos de metano ,014

16 Transformações bioquímicas do carbono
O mecanismo mais rápido de transferência global do carbono ocorre pelo CO2 Fixação do CO2 CO2 + 4H (CH2O) + H2O Plantas bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes algas cianobactérias bactérias quimiolitróficas algumas bactérias heterotróficas: CH3COCOOH + CO2 HOOCCH2COCOOH ácido pirúvico ácido oxaloacético

17 Transformações bioquímicas do carbono
Degradação de substâncias orgânicas complexas celulose (40-50% dos tecidos vegetais) hemiceluloses (10-30% dos tecidos vegetais) lignina (20-30%) Celulose celobiose (n moléculas) celulases Celobiose glicose -glicosidase Glicose + 6CO CO2 + 6H2O

18

19 Transformações bioquímicas do nitrogênio
O N é encontrado em vários estados de oxidação (-3 a +5) O nitrogênio gasoso corresponde a forma mais estável, assim a atmosfera é o maior reservatório (contrário do carbono) - A alta energia para quebra de N2 indica que o processo demanda energia. Relativamente, um número pequeno de microrganismos é capaz disso - Em diversos ambientes, a produtividade é limitada pelo suprimento de N. - Importância ecológica e econômica envolvida na fixação

20 Transformações bioquímicas do nitrogênio
Fixação do nitrogênio atmosférico N2 NH3 aminoácidos Fixação simbiótica: Kg/ha.ano 90% pelas leguminosas Economia em fertilizantes nitrogenados Associações simbióticas fixadoras: Anabaena - Azolla Frankia - Alnus Rizóbios - Leguminosas

21 Transformações bioquímicas do nitrogênio
Rizóbios - Leguminosas etapas da formação de um nódulo: reconhecimento: lectinas disseminação: citocininas células tetraplóides formação dos bacteróides nas células leghemoglobina maturidade: fixação do nitrogênio senescência do nódulo: deterioração

22 Associação simbiótica rizóbios-leguminosas

23 Associação simbiótica rizóbios-leguminosas

24 Redução de acetileno: medida da capacidade fixadora

25 Transformações bioquímicas do nitrogênio
Proteólise: Proteínas Peptídeos  Aminoácidos Amonificação (desaminação) CH3-CHNH2-COOH + ½O2  CH3-CO-COOH + NH3 alanina ác. pirúvico amônia A amônia é rapidamente reciclada, mas uma parte volatiliza

26 Transformações bioquímicas do nitrogênio
Nitrificação: - produção de nitrato - Solos bem drenados e pH neutro Embora seja rapidamente utilizado pelas plantas, também pode ser lixiviado quando chove muito (muito solúvel). Uso de inibidores da nitrificação na agricultura - Etapas: Nitritação: oxidação de amônia a nitrito 2NH3+ 3O2  2HNO2 + 2H2O (Nitrosomonas, Nitrosovibrio, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus) Nitratação: oxidação de nitrito a nitrato NO2- + ½O2  NO3- (Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira)

27 Transformações bioquímicas do nitrogênio
Utilização do nitrato: Redução assimilatória: plantas e microrganismos NO3- + 8e- + 9H+  NH3 + 3H2O Desnitrificação: ocorre em condições de anaerobiose como aceptor de elétrons. redução de nitratos a N2 (nitrogênio atmosférico) 2NO3  2NO2  2NO  N2O  N2 (Agrobacterium, Alcaligenes, Thiobacillus, Bacillus etc.) - Como o N2 é menos facilmente utilizado que o nitrato como fonte de N, esse processo é prejudicial pois remove o N fixado no ambiente. - Por outro lado, é importante no tratamento de efluentes

28 Transformações bioquímicas do enxofre
As transformações do enxofre são ainda mais complexas que do nitrogênio: Devido à variedade de estados de oxidação (-2 a +6) (S-orgânico a sulfato) Porém, apenas 3 estados de oxidação se encontram em quantidade significativas na natureza (-2, 0, +6) Alguns componentes do ciclo: Oxidação do enxofre elementar: 2S + 2H2O + 3O H2SO4 2H SO4= ex. Thiobacillus thioxidans O S0 também pode ser reduzido pela respiração anaeróbia

29 Transformações bioquímicas do enxofre
Degradação (oxid/red) de comp. orgânicos sulfurados: cisteína + H2O ácido pirúvico + NH3 + H2S Utilização dos sulfatos: plantas microrganismos S é incorporado a aminoácidos: cistina cisteína metionina

30 Transformações bioquímicas do enxofre
Redução de sulfatos (por bactérias amplamente distribuídas na natureza) anaerobiose CaSO4 + 8H H2S + Ca(OH)2 + 2H2O Desulfovibrio - Necessidade da presença de compostos orgânicos (doadores de e-) Oxidação de sulfato bactérias fototróficas CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S enzimas/luz

31 Transformações bioquímicas do ferro
Um dos elementos mais abundantes Naturalmente encontrado em apenas dois estados de oxidação O O2 é o único aceptor de elétrons que pode oxidar o ferro Fe2+, e em pH neutro. Em condições ácidas ocorre o crescimento de acidófilos oxidantes do ferro. Comum em solos alagados e pântanos Precipitação de depósitos marrons de ferro

32