Aula Concurso Ecologia Microbiana Nos Solos

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Ecologia dos microrganismos no solo

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  • DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEASUNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIACANDIDATODaniel M. Tapia TEng. Agro MScVitria da Conquista - 2008

  • Estuda a estrutura e funo do ecossistema solo

    Estrutura: composio da comunidade biolgica e componentes abiticos

    Funo: fluxo de energia, ciclagem biogeoqumica e regulao mtua dos organismos e ambiente Ecologia dos solo (ODUM, 1971):

  • Estrutura dos solos

  • Componentes abiticos

    Componentes dos solos

  • Componentes biticos: Heterogneos: organismos com metabolismo diversos convivendo lado a lado, interagindo em equilbrio dinmico muitas vezes com dependncia associada e gerando alta biodiversidade Esto em Associao com componentes abiticosConseqncia do Manejo dos solos: efeitos impossveis de se prever Componentes dos solos

  • Componentes biticos e abiticos do sologuaArAreiaSilteHifas de fungosComplexo matria orgnica e argilaArgilaBactrias

  • Fatores que afetam a distribuio dos microrganismos no solo1- ProfundidadeConcentrao decrescente de microorganismos com a profundidade, acompanhando a matria orgnica do solo.

    Chart2

    11

    7

    5.5

    4

    2.4

    0.4

    Profundidade (cm)

    No mdio de organismos por g solo (x 107)

    Sheet1

    511

    157

    255.5

    454

    752.4

    1050.4

    Sheet1

    Profundidade (cm)

    No mdio de organismos por g solo (x 107)

    Sheet2

    Sheet3

  • 2-Teor de argila sobre a BMS

  • 3-Fraes granulomtricas do solo na BMS

  • A BMS tem potencial para aumentar N, P e KDiaz-Ravia et al. (1993), Soil Biol.Biochem.25:25-31 kg ha-1100-600 50-300 kg ha-1N 120 - 720 (100-700% >)P 90 560 (8-100% >)K 85 - 475 (1-69% >)Ca 12 - 66 Solos agrcolas200-1000Solos sob floresta400-160030 cm(gCmicr.g-1)4- Utilizao do solo

  • Funes gerais dos microrganismos nos solos

  • Componentes biticos dos solos

    Razes de plantas e partes areasNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)ltimas fontes de quase todo carbono no solo para os microrganismos 100 x mais microrganismos perto das razes das plantas que numa distncia maior60 150 polegadas (culturas anuais)

    1.500 3,000 polegadas (pastagens perenes) 3.000 (culturas anuais)

    15.000 (pastagens perenes)

  • BactriasNmero aproximado por poro de soloBiomassa aproximada (libras/acre)

    Junto com os fungos so o grupo mais importante na decomposio da matria orgnica. Compostos extracelulares ajudam a se ligarem s partculas dos solos nos agregados. Grupos especializados esto envolvidos em cada etapa do ciclo do Nitrogneo

    300 milhes 50 bilhes

    400 4.000

  • FungosNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Grupo mais envolvido na decomposio de compostos resistentes (lignina) Crescimento da hifa atravs do solo ajuda sua ligao aos agregados Fungos em simbiose com raizes de plantas aumentam a absoro de nutrientes e gua diminuindo a incidncia de doenas

    500.000 100 milhes

    500 5.000

  • ActinomicetosNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Tipos de bactria com crescimento semelhante aos fungos e funes semelhante a ambos Produzem compostos que proporcionam ao solo um aroma tpico

    100 milhes 2 bilhes

    400 4.000

  • NematidesNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Animais mais numerosos no solo

    Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

    100 mil 50 milhes

    50-100

  • ArtrpodesNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

    100 - 1000

    1-10

  • MinhocasNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica

    0 - 2

    10-40

  • Biomassa Microbiana nos solos Principal fonte de enzimas no solo Responsvel por toda a atividade biolgica Catalisa transformaes bioqumicas Representam fonte e dreno de carbono Troca de nutrientes entre a atmosfera e o ecossistema solo-planta

  • Decomposio (aerbica, anaerbica) Degradao de molculas orgnicas complexas (Pseudomonas sp.)Transformaes de nutrientes (Solubilizao de fosfato, mineralizao) Interaes mutualsticas (FBN simbitica e assimbitica)Bactrias

  • Decomposio (aerbica e fermentao por leveduras)Degradao de molculas orgnicas complexas Basidiomicetos lignina)Produo de antibiticos (Penicillium - penicilina) Solubilizadores de fosfato (Aspergillus) MicorrizasAgregao do soloFUNGOSProcessos em que participam

  • Energia solarFungosProduo primriaConsumidores

  • Microrganismos e a agregao dos solos

  • Solo consiste de:Partculas mineraisMatria orgnica (proveniente da decomposio de plantas, animais e microrganismos)Minerais e partculas orgnicas so intimamente ligadas, formando vrios tipos de agregadosMicrorganismos e agregao (estruturao)dos solos

  • Tipos de agregados

  • Formao dos agregados: etapasFloculao: quando partculas primrias permanecem ntimamente unidas devido a foras interativas (eletrosttica, Van der Waals, e/ou pontes de hidrognio)Cimentao: estabilizao dos flculos pela ao de agentes cimentantes (compostos orgnicos, carbonatos, Fe e xidos de Al)

  • Exemplos de Polissacardeos extracelulares derivados de microrganismos com ao cimentante

    Polissaca-rdeoMicrorganismoXantanasXanthomonas campestrisDextranaAerobacter spp, Streptococcus bovisCurdlanAlcaligenes faecalisPullullanAureobasidium pulullans

  • Comparao entre Flculos formados e Matria orgnica dispersa FlculosMatria orgnica dispersa

  • Formao dos agregadosAgregados ou partculasRazesHifas de fungosPorosSlidoPrincipais agentes ligantesRazes e hifas de fungos

  • Material hmicoPartculas de argilaFlocos de Partculas de argilaHifaBactriasPartculas de argilaFragmentos de plantas e fungosFragmentos de plantas e fungos no interior de partculas inorgnicas

  • Localizao dos microrganismos em agregados

  • Interao entre razes e hifas de fungos

  • Fatores biticos e abiticos e a agregao do solo

  • Fatores que afetam a agregao do solo

    FatoresEfeitos ou contribuioTamanho das partculasBalano/ densidade de cargas e superfcie especficaRegime hdricoCiclos de umedecimento/ secagemMatria orgnica do soloSubstrato microbiano e ao cimentanteCultivo do soloPromove a disperso das partculasMicrorganismosAdeso das partculas e produo de agentes cimentantesMacrorganismosPromovem aglomerao das partculasRazes finas Decomposio favorece microrganismos; ao mecnica que promove aproximao das partculas

  • Balano entre microrganismos x agregao do soloMatriaMatria orgnica viva(Principalmente Fungos Filamentosos)

    Comprimento e espessura de hifas e razes

    +

  • O cultivo do solo e a agregaoProtegeFavoreceEstimulaDecompeReduzProtege

  • Solo como habitat

  • Microhabitat ou microstio: volume do solo onde clulas, comunidades ou populaes microbianas existem e que so afetadas por este microambiente e por sua vez tambm o afeta Microambiente: situao fsico - qumica no qual uma clula, populao ou comunidade microbiana vivem num dado momentoConsideraes

  • Complexidade Biolgica: maior diversidade gentica Garante relaes diversas: positivas ou negativas Limita exploso populacional Gera equilbrio: tampo biolgico impede a ao de efeitos externos

    Solos com comunidade diversa de organismos se recuperam melhor do stress

    Equilbrio biolgico de um ecossistema

  • 1- Papel dos microrganismos no solo1- Gnese do solo: espcies fotossintticas e fixadoras do nitrogneo (Cianobactrias e lquens)

    Anabaena FBN Fotossntese

  • 2- Intemperismo: atravs de participao de reaes que liberam prtons, nutrientes inorgnicos e cidos orgnicos

    3- Agregao do solo:

  • 4- Interaes com partculas do solo: pili, Flagelos

  • Enzimas: funesCatalizadoras das reaes bioqumicas e parte integral da ciclagem de nutrientes Ciclo do C glicosidase (liberao de acares Ciclo do N ureases, amilases e proteases (liberao de N-inorg) Ciclo do S arilsulfatase (libera SO4-) Ciclo do P fosfatases cidas e alcalinas (liberao de P-inorg) Desidrogenase indicar o estado metablico5- Enzimas microbianas: ex.ureases e proteases

  • 6- Utilizao de substratos por microrganismos como fonte de energiaMO do solo: plantas e outros organismos

    Substncias recalcitrantes: Naturais: ex. hmus

    Artificiais: xenobiticos

  • 7- Microrganismos e pH do solo

  • 8- Microrganismos e gua dos solosFilmes de gua: maior stio de atividade microbiana

    Movimentao dos microrganismos entre os poros Acesso facilitado substratos

  • 9- Interao entre microrganismos Micorrizas: Associao Simbitica positiva

    Pinusspp.(Pine)Endomicorrizas arbuscular

  • Ectomicorrizas

  • 9- Interao entre microrganismos Lquens: Associao Simbitica positiva

    Bioindicadores da qualidade do solo: sensveis poluio

  • 10- Interao entre os microrganismos: Ndulos de Rhizobium: associao Simbitica positivaPisumsativum(pea)Fixao do nitrognio no solo

  • 11- Interao entre os microrganismos: Comensalismo: associao Simbitica positivaDesinto- xicando o ambiente

    Conver- tendo substratos

    ** Super-Comensalis-mo

  • 12- Interao entre os microrganismos: Parasitismo Associao simbitica negativa

    Doenas

  • 13-Interao entre os microrganismos: Competio: associao simbitica negativaMesmo MicrohabitatMaior habilidade gentica

  • 14-Interao entre os microrganismos: Predao: associao simbitica negativa

  • 14-Interao entre os microrganismos: Amensalismo: associao simbitica negativa

  • Concluso Biomassa DiversidadeBiomassa Diversidade

  • INTER-RELAES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO efeito estufa

  • 1-15 Mg.ha-1.ano-1Biomassa microbiana15-16 Mg.ha-1.ano-1Floresta tropicalPastagemCultura anualNH4+NO3-HumusCO2N2OCH4NOxNo soloEm soluoNa atmosferaCa+K+PO3-Mg