17/10/2013
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Solo – intensa atividade biológica
Bacteria Archaea Eukarya
Grande diversidade biológica • Microrganismos – bactérias, fungos e algas
• Microfauna (<0,2mm) – protozoários, rotíferos, nematóides
• Mesofauna (-0,2 a 10mm) – ácaros, colêmbolas, enquitríqueos
• Macrofauna (>10mm) – minhocas, cupins, formigas, coleópteros
arachnida, myriapoda
Abundância e biomassa
• Varia com características edáficas e climáticas regionais
(ecologia do solo)
• Bactéria – grupo mais numeroso (milhões de células por grama
de solo) – indivíduos e diferentes espécies
• Fungos, bactérias e minhocas – maiores biomassas
• Biomassa total – dependendo do solo, >10 ton por hectare
• Bactérias apresentam maior diversidade funcional – diversidade
metabólica e fisiológica - versatilidade
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Ex.: Um gênero: Bacillus
B. Polymixa – fixador de N atmosférico
B. Thurigiensis – patógeno de larvas de insetos – controle
biológico
B. Anthracis (antraz) – patógeno de animais – alta virulência
B. Cereus – solubilizador de fosfatos
Classificação dos biófagos
• Microbiovoros – amebas, ácaros, nematóides
• Fungívoros – ácaros, nematóides
• Fitófagos – insetos, nematóides (principalmente)
• Carnívoros – nematóides, aranhas
Classificação dos saprófagos
• Detritívoros – muitos organismos
• Cadaverícolas – carne podre/animaismortos – larvas
• Coprófagos – excrementos – bactérias, fungos e pequenos
artrópodes
Outras classificações
• Autóctones – organismos com baixa taxa de crescimento na
presença de MO pouco oxidável
• Zimógenos – demonstram picos de crescimento na presença de
MO oxidável
• Oligotróficos – adaptados a baixa taxas de substrato
• Copiotróficos – adaptados a altas taxas de substrato
Diversidade
Número de espécies (riqueza) e abundância relativa (número de
indivíduos)
• Varia com características edáficas e climáticas regionais
(ecologia do solo)
• Quimiorganitróficos – maior número de representantes
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Idade do solo Localização no perfil
Microssítios Microssítios
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Patógenos
Microrganismos do Solo
Bactérias Arqueas
Fungos
Algas
Protozoários
Existem mais bactérias no solo do que no mar!!
160 espécies em 1 mL de água do mar
6.400 a 38.000 espécies em 1 g solo
Porque?
Importância dos microrganismos do solo • Formação do solo
• Ciclagem de nutrientes
• Degradação de poluentes
• Biofertilizantes
• Controle biológico de pragas e doenças (biófagos – predação)
• Fonte de microrganismos e genes para processos biotecnológicos
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Estreptomicina • Tuberculose
• Prêmio Nobel de medicina – Selman Abraham Waksman
• Streptomyces griseus – actinobactéria do solo Agrobacterium • Alpha proteobacteria do solo
• Patógeno – galhas
• Utilizado para inserir genes
Principais atividades dos microrganismos no solo • Decomposição de MO (saprófagos)
• Produção de húmus
• Ciclagem de nutrientes e energia
• Fixação de nitrogênio atmosférico
• Produção de compostos complexos que agregam o solo
• Decomposição de xenobióticos
• Controle de pragas e doenças de plantas
Controle de pragas e doenças em plantas
Bactérias Procariotos
Unicelulares
Parede celular com peptidioglicanas
Morfologia: bastonetes, cocos, espirilos,
víbrios
Metabolismo autotrófico ou heterotrófico
Reprodução por cissiparidade
Tamanho 0,05 (nanobactérias) a
700 mm (Epulopiscium)
105 a 107 células por grama de solo
Biomassa de aproximadamente 500 kg ha-1
Gêneros comuns no solo: Arthrobacter,
Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces
Diversidade de bactérias
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Diversidade de bactérias Papel das bactérias no solo
• Decomposição da matéria orgânica
• Ciclagem de elementos (nutrientes)
• Pioneiros em rochas e áreas degradadas
• Fotossintetizantes produzindo matéria orgânica
• Nitrificação, denitrificação e FBN
• Estabilização de agregados
• Oxidação de compostos de N e S (quimiolitotróficos)
Arqueas Procariotos Unicelulares Morfologia similar à de bactérias Parede celular com pseudopeptideoglicanas ou somente
proteína Membrana celular distinta de outros organismos (L-glicerol,
ligações éter entre glicerol e cadeias laterais, cadeias laterais dos fosfolipídeos são de terpenos, ramificações das cadeias laterias de lipídeos)
Organização do genoma similar à de bactérias (cromossomo circular, operons)
tRNAs apresentam características distintas de outros organismos
Seqüências de proteínas são mais semelhantes às eucariotos do que de bactérias
Ocorrem em ambientes extremos (alta salinidade, alta temperatura)
Diversidade de Arqueas
Methanosarcina barkeri Methanococcus janaschii Methanothermus
fervidus,
Methanobacterium
thermoautotrophicum
Papel da Arqueas
Algumas são metanogênicas
Algumas espécies podem degradar xenobióticos
São potenciais fontes de genes para biotecnologia
Ciclo do N – oxidação de amônia
Funções nos solos são desconhecidas
Fungos
Eucariotos
Uni ou pluricelulares
Cenocíticos
Parede celular como quitina
Heterotróficos
Reprodução por esporos sexuais ou assexuais
103 a 106 UFC por grama de solo
Biomassa de 1000 a 1500 kg ha-1
Gêneros comuns: Pythium, Phytophtora (Oomicetos), Allomyces (Chytridiomycetos), Mucor, Rhizopus, Glomus, Gigaspora, Acaulospora (Zigomicetos), Claviceps, Saccharomyces, Penicillium(Ascomicetos), Afgaricus, Boletus (Basidiomicetos), Aspergillus, Trichoderma, Fusarium (fungos imperfeitos)
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Fungos
Diversidade de algas
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Diversidade de protozoários
Metazoa - insetos
Ciclos Biogeoquímicos
“o papel dos
infinitamente
pequenos é
infinitamente grande”
Louis Pasteur
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Ciclo do C
Compostagem
Bio-gás Ciclo do N
Interações • Rizosfera e rizoplano
Organismos simbiotróficos • Iportantes simbioses mutualísticas
• Líquens
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Fixação Biológica do N Micorrizas