Ecologia Microbiana UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA

Apresentação em tema: "Ecologia Microbiana UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA"— Transcrição da apresentação:

1 Ecologia Microbiana UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEAS MICROBIOLOGIA DO SOLO Ecologia Microbiana CANDIDATO Daniel M. Tapia T Eng. Agro MSc Vitória da Conquista

2 Ecologia dos solo (ODUM, 1971):
“ Estuda a estrutura e função do ecossistema solo” Estrutura: composição da comunidade biológica e componentes abióticos Função: fluxo de energia, ciclagem biogeoquímica e regulação mútua dos organismos e ambiente

3 Estrutura dos solos

4 Componentes dos solos Componentes abióticos

5 Componentes dos solos Componentes bióticos: Heterogêneos: organismos com metabolismo diversos convivendo lado a lado, interagindo em equilíbrio dinâmico muitas vezes com dependência associada e gerando alta biodiversidade Estão em Associação com componentes abióticos Conseqüência do Manejo dos solos: efeitos impossíveis de se prever

6 Componentes bióticos e abióticos do solo
Ar Areia Água Silte Hifas de fungos Bactérias Complexo matéria orgânica e argila Argila

7 Fatores que afetam a distribuição dos microrganismos no solo
1- Profundidade Concentração decrescente de microorganismos com a profundidade, acompanhando a matéria orgânica do solo.

8 2-Teor de argila sobre a BMS
2.8 453 72 2.3 508 49 3.2 741 43 - 750 42 2.7 463 40 2.4 361 34 460 26 2.1 20 1.7 213 18 1.4 262 16 0.6 83 12 6 (%) (mg C kg solo-1) Cmicr/Corg Biomassa microbiana Teor de argila

9 3-Frações granulométricas do solo na BMS
Textura solo: argilo-siltoso 4.1 132.5 < 0.002 2.6 327.5 2.3 63.9 1.8 283.0 1.5 122.0 > 0.2 2.0 873.0 Solo total (mg kg solo-1) (mm) Cmicr/Corg Biomassa microbiana C Fração granulométrica

10 4- Utilização do solo Solos sob floresta Solos agrícolas 30 cm
(gCmicr.g-1) 30 cm kg ha-1 N ( % >) P – (8-100% >) K (1-69% >) Ca kg ha-1 A BMS tem potencial para aumentar N, P e K Diaz-Raviña et al. (1993), Soil Biol.Biochem.25:25-31

11 Funções gerais dos microrganismos nos solos

12 Componentes bióticos dos solos
Raízes de plantas e partes aéreas Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre) Últimas fontes de quase todo carbono no solo para os microrganismos 100 x mais microrganismos perto das raízes das plantas que numa distância maior 60 – 150 polegadas (culturas anuais) 1.500 – 3,000 polegadas (pastagens perenes) 3.000 (culturas anuais) (pastagens perenes)

13 Número aproximado por porção de solo Biomassa aproximada (libras/acre)
Bactérias Número aproximado por porção de solo Biomassa aproximada (libras/acre) Junto com os fungos são o grupo mais importante na decomposição da matéria orgânica. Compostos extracelulares ajudam a se ligarem às partículas dos solos nos agregados. Grupos especializados estão envolvidos em cada etapa do ciclo do Nitrogêneo 300 milhões – 50 bilhões 400 – 4.000

14 Fungos Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre)
Grupo mais envolvido na decomposição de compostos resistentes (lignina) Crescimento da hifa através do solo ajuda sua ligação aos agregados Fungos em simbiose com raizes de plantas aumentam a absorção de nutrientes e água diminuindo a incidência de doenças – 100 milhões 500 – 5.000

15 Actinomicetos Número aproximado (porção de solo)
Biomassa (libras/acre) Tipos de bactéria com crescimento semelhante aos fungos e funções semelhante a ambos Produzem compostos que proporcionam ao solo um aroma típico 100 milhões– 2 bilhões 400 – 4.000

16 Nematóides Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre)
Animais mais numerosos no solo Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 100 mil– 50 milhões 50-100

17 Artrópodes Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre)
Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 1-10

18 Minhocas Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre)
Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 10-40

19 Biomassa Microbiana nos solos
Principal fonte de enzimas no solo Responsável por toda a atividade biológica Catalisa transformações bioquímicas Representam fonte e dreno de carbono Troca de nutrientes entre a atmosfera e o ecossistema solo-planta

20 Bactérias Decomposição (aeróbica, anaeróbica) Degradação de moléculas orgânicas complexas (Pseudomonas sp.) Transformações de nutrientes (Solubilização de fosfato, mineralização) Interações mutualísticas (FBN – simbiótica e assimbiótica)

21 Processos em que participam
FUNGOS Processos em que participam Decomposição (aeróbica e fermentação por leveduras) Degradação de moléculas orgânicas complexas Basidiomicetos – lignina) Produção de antibióticos (Penicillium - penicilina) Solubilizadores de fosfato (Aspergillus) Micorrizas Agregação do solo

22 Produção primária Consumidores GEE GEE Plantas superiores
Energia solar Nutrientes minerais Produção primária Resíduos vegetais Nematóides Colêmbolas Ácaros Minhocas Consumidores Matéria orgânica Bactérias e Actinomicetos Protozoários Fungos Perda de energia calórica GEE Humus Nutrientes minerais

23 Microrganismos e a agregação dos solos

24 Microrganismos e agregação (estruturação)dos solos
Solo consiste de: Partículas minerais Matéria orgânica (proveniente da decomposição de plantas, animais e microrganismos) Minerais e partículas orgânicas são intimamente ligadas, formando vários tipos de agregados

25 Tipos de agregados

26 Formação dos agregados: etapas
Floculação: quando partículas primárias permanecem íntimamente unidas devido a forças interativas (eletrostática, Van der Waals, e/ou pontes de hidrogênio) Cimentação: estabilização dos flóculos pela ação de agentes cimentantes (compostos orgânicos, carbonatos, Fe e óxidos de Al)

27 Exemplos de Polissacarídeos extracelulares derivados de microrganismos com ação cimentante
Xantanas Xanthomonas campestris Dextrana Aerobacter spp, Streptococcus bovis Curdlan Alcaligenes faecalis Pullullan Aureobasidium pulullans

28 Comparação entre Flóculos formados e Matéria orgânica dispersa

29 Formação dos agregados
Agregados ou partículas Hifas de fungos Sólido Poros Raízes Raízes e hifas de fungos Principais agentes ligantes

30 Fragmentos de plantas e fungos no interior de partículas inorgânicas
Flocos de Partículas de argila Material húmico Partículas de argila Bactérias Hifa Partículas de argila Fragmentos de plantas e fungos no interior de partículas inorgânicas Fragmentos de plantas e fungos

31 Localização dos microrganismos em agregados

32 Interação entre raízes e hifas de fungos

33 Fatores bióticos e abióticos e a agregação do solo
Tipo de vegetação Raízes finas Hifas extra radicais Agregação do solo Matéria orgânica Atividade da biota Polissacarídeos e húmus Argila Sesquióxidos hidratados Sílica

34 Fatores que afetam a agregação do solo Fatores Efeitos ou contribuição
Tamanho das partículas Balanço/ densidade de cargas e superfície específica Regime hídrico Ciclos de umedecimento/ secagem Matéria orgânica do solo Substrato microbiano e ação cimentante Cultivo do solo Promove a dispersão das partículas Microrganismos Adesão das partículas e produção de agentes cimentantes Macrorganismos Promovem aglomeração das partículas Raízes finas Decomposição favorece microrganismos; ação mecânica que promove aproximação das partículas

35 Balanço entre microrganismos x agregação do solo
Matéria Matéria orgânica viva (Principalmente Fungos Filamentosos) Comprimento e espessura de hifas e raízes Estabilidade Dos Agregados ≈ + Adição de matéria orgânica estéril (sem microrganismos, não afeta a agregação....

36 O cultivo do solo e a agregação
Estrutura do solo (agregação) Manejo Protege Reduz Protege Favorece Estimula Microrganismos Matéria orgânica Decompõe

37 Solo como habitat

38 Considerações Microhabitat ou microsítio:
volume do solo onde células, comunidades ou populações microbianas existem e que são afetadas por este microambiente e por sua vez também o afeta Microambiente: situação físico - química no qual uma célula, população ou comunidade microbiana vivem num dado momento

39 Equilíbrio biológico de um ecossistema
Complexidade Biológica: maior diversidade genética Garante relações diversas: positivas ou negativas Limita explosão populacional Gera equilíbrio: tampão biológico impede a ação de efeitos externos “Solos com comunidade diversa de organismos se recuperam melhor do stress”

40 1- Papel dos microrganismos no solo
1- Gênese do solo: espécies fotossintéticas e fixadoras do nitrogêneo (Cianobactérias e lìquens) FBN Fotossíntese Anabaena

41 2- Intemperismo: através de participação de reações que liberam prótons, nutrientes inorgânicos e ácidos orgânicos 3- Agregação do solo:

42 4- Interações com partículas do solo:
pili, Flagelos Micror-ganismos Colóides Sobrevivência Sucessão Interações Atividades dos microrganismos

43 5- Enzimas microbianas: ex.ureases e proteases
Enzimas: funções Catalizadoras das reações bioquímicas e parte integral da ciclagem de nutrientes • Ciclo do C – glicosidase (liberação de açúcares Ciclo do N – ureases, amilases e proteases (liberação de N-inorg) Ciclo do S – arilsulfatase (libera SO4-) Ciclo do P – fosfatases ácidas e alcalinas (liberação de P-inorg) Desidrogenase – indicar o estado metabólico

44 6- Utilização de substratos por microrganismos como fonte de energia
MO do solo: plantas e outros organismos Substâncias recalcitrantes: Naturais: ex. húmus Artificiais: xenobióticos

45 7- Microrganismos e pH do solo

46 8- Microrganismos e água dos solos
Filmes de água: maior sítio de atividade microbiana Movimentação dos microrganismos entre os poros Acesso facilitado à substratos

47 9- Interação entre microrganismos Micorrizas: Associação Simbiótica positiva
Endomicorrizas arbuscular Pinusspp.(Pine)

48 Ectomicorrizas

49 9- Interação entre microrganismos Líquens: Associação Simbiótica positiva
Bioindicadores da qualidade do solo: sensíveis à poluição

50 Fixação do nitrogênio no solo
10- Interação entre os microrganismos: Nódulos de Rhizobium: associação Simbiótica positiva Fixação do nitrogênio no solo Pisumsativum(pea)

51 11- Interação entre os microrganismos: Comensalismo: associação Simbiótica positiva
Desinto- xicando o ambiente Conver- tendo substratos ** Super- Comensalis-mo Microrganismo A Microrganismo B Beneficia Mas não é prejudicado

52 12- Interação entre os microrganismos: Parasitismo Associação simbiótica negativa
Doenças

53 Maior habilidade genética
13-Interação entre os microrganismos: Competição: associação simbiótica negativa Microrganismo A Microrganismo B Espaço Nutrientes Água Oxigênio Mesmo Microhabitat Maior habilidade genética

54 14-Interação entre os microrganismos: Predação: associação simbiótica negativa

55 Secreção de produtos tóxicos
14-Interação entre os microrganismos: Amensalismo: associação simbiótica negativa Microrganismo A Secreção de produtos tóxicos Afeta Microrganismo B

56 Conclusão PEQUENA GRANDE Biomassa Diversidade Biomassa Diversidade
Clima úmido Clima árido Temp. intermediárias (17-27 oC) Temperaturas extremas pH do solo 5-8 pH alto ou baixo GRANDE Floresta descídua Floresta tropical Floresta coníferas PEQUENA Pastagem permanente Cultivo contínuo Retôrno de resíduos compostagem Excesso fertilizantes e pesticidas Boa drenagem aeração Impedimento drenagem inundação

57 INTER-RELAÇÕES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO
Quais são as principais relações ? • imobilização de nutrientes • mineralização de nutrientes • produção/oxidação de gases CO2 N2O CH4 biomassa microbiana decomposição da MOS fatores ambientais trocas solo/atmosfera efeito estufa

58 Biomassa microbiana N2O CH4 NOx Floresta tropical CO2
7-10 Mg.ha-1.ano-1 N2O CH4 NOx Floresta tropical CO2 Biomassa microbiana Na atmosfera NH4+ Mg Pastagem Ca+ K+ PO3- 15-16 Mg.ha-1.ano-1 NO3- Em solução Cultura anual Humus 1-15 Mg.ha-1.ano-1 No solo