aula15_Microbiologia do solo e ar

Microbiologia do solo e ar

Microbiologia Industrial 2015

 Minerais:

− Sílica (SiO₂), Fe, Al, Ca, Mg, K

− P, S, Mn, Na, N .

 Água:

− livre: poros do solo;

− adsorvida: ligada aos coloides (argilas)

 Gases:

− CO₂, O₂, N₂ .

− composição variável em função dos processos biológicos.

 Plantas;

 Animais;

 Micro-organismos: grande diversidade e abundância.

Componentes bióticos

→ origem vegetal, animal e microbiana;

→ insolúvel (húmus): resultado da

decomposição microbiana de

resíduos de plantas e animais;

incluindo a massa microbiana

envolvida no processo;

− melhora a estrutura do solo, libera nutrientes;

− efeito tampão, retenção de água

→ solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos:

Organismos metabolismo diversos convivendo lado a lado, interagindo em equilíbrio dinâmico, muitas vezes com dependência associada e gerando alta biodiversidade.

→

 Direta ou indiretamente recebe todos os dejetos dos seres vivos;

 local de transformação da matéria orgânica em substâncias nutritivas;

 os micro-organismos do solo desempenham papel fundamental na manutenção da vida na terra, pois são elos de ligação entre animais e plantas.

Componentes bióticos e abióticos do solo

Complexo matéria orgânica e argila

Argila Bactérias

Diâmetro (mm) Classe

0,0002 a 0,002 Argila

0,002 a 0,05 Silte

0,05 a 0,2 Areia fina

0,2 a 2,0 Areia grossa

Presença de microrganismos nas várias profundidades do solo

Profundidade Umidade Mat. orgânica Bactérias Fungos

(cm) (%) (%) (x 106_{)/g (m/g)} aeróbias anaeróbias 0 - 8 18,2 4,4 24 2,7 280 8- 20 10,0 1,5 3,1 0,4 43 20-40 11,5 0,5 1,9 0,4 0 40-60 13,5 0,6 0,9 0,04 0 60-80 7,9 0,4 0,7 0,03 0 80-100 5,3 0,4 0,15 0,01 0

Fonte: Lindegreen & Jensen, 1973

Solos

 O solo é a região da crosta terrestre onde a geologia e a biologia se encontram;

 se compararmos as características físicas e químicas dos solos de desertos, florestas, pântanos, pastagens de animais e fazendas, observamos que existem diferenças marcantes entre elas.

Solos

 Os solos são caracterizados

pelos horizons, camadas

paralelas de várias espessuras e estruturas.

 Cada camada difere das outras,

em propriedades como

conteúdo orgânico e mineral, cor, textura, estrutura, porosidade e pH.

 Estas propriedades são

influenciadas por umidade, conteúdo de gases e conteúdo biológico do horízon.

 Um horízon que é rico em matéria orgânica tem grande atividade biológica e é bastante diferente de um que é constituído por rocha.

 A matéria orgânica entra no solo a partir de várias fontes. Por ex., celulose, lignina e glicanas como a pectina são provenientes de restos de plantas mortas.

 As proteínas vem de animais mortos, a quitina, do exoesqueleto de insetos,

e polissacarídeos complexos, da parede celular de fungos e outros micro-organismos.

• A urina e as fezes de

animais também

contribuem com

Micro-organismos do solo

A quantidade os tipos de micro-organismos presentes no

solo dependem de muitos fatores ambientais:

1. Quantidade e tipo de nutrientes disponíveis;

2. Umidade disponível;

3. Grau de aeração;

4. Temperatura;

5. pH;

6. Práticas e eventos que podem introduzir grande número de micro-organismos no solo, como a aplicação de adubos ou dejetos de esgotos e a ocorrência de enchentes, ou aqueles que podem remover os micro-organismos, como as tempestades de poeira.

A quantidade os tipos de micro-organismos presentes

no solo dependem de muitos fatores ambientais:

− A presença de raízes e a extensão do sistema radicular no solo também podem afetar o número e os tipos de micro-organismos presentes. Isso é denominado efeito rizosfera;

− Interações de espécies microbianas também tem um importante efeito na população microbiana no solo. Protozoários predatórios e actinomicetes produtores de antibióticos podem eliminar certas espécies de micro-organismos. Por outro lado, bactérias que decompõem celulose e proteínas podem fornecer nutrientes para espécies bioquimicamente menos versáteis.

Bactérias

• Grupo de micro-organismos mais numeroso e mais

diversificado;

• 3 x 106 _{a 5 x 10}8 _{por g de} solo seco;

Bactérias aproximado por porção de

solo

aproximada (libras/acre)



importante na decomposição da matéria orgânica.  Compostos extracelulares ajudam a se ligarem às partículas

dos solos nos agregados.

300 milhões

– 50 bilhões

400 – 4.000

Gêneros mais frequentes de bactérias

 Os actinomicetes podem degradar muitas substâncias complexas e, desta forma, são importantes no melhoramento da fertilidade do solo. Também são conhecidos pela capacidade de produzir antibióticos em laboratório.

 Cianobactérias: bactérias fotossintéticas produtoras de oxigênio. Crescem na superfície de rochas recentemente expostas e suas células acumulam-se como depósitos orgânicos, também auxiliam no fornecimento de N₂para certas plantações.

Actinomicetos aproximado (porção de

solo)

(libras/acre)

• Tipos de bactéria com crescimento e funções semelhante aos fungos;

• Produzem compostos

que proporcionam ao solo um aroma típico.

100 milhões– 2 bilhões

Fungos

 5 x 103 _{- 9 x 10}5 _{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.

Fungos aproximado (porção de

solo)

(libras/acre)

•Grupo mais envolvido na

decomposição de compostos resistentes (cellulose, lignina, pectina)

• 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. 5.000 – 900.000 500 – 5.000 •Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus,Trichoderma

Fungos

 103 _{- 5 x 10}5_{por g de solo seco} – população menor que bactérias e fungos;

 Podem se associar a fungos e auxiliar na transformação de material rochosos;

 Principais espécies: algas verdes Chlorophyta e as diatomáceas Chysophyta;

 Por serem fotoautotróficos, as algas estão predominantemente próximas da superfície do solo;

 Em terras improdutivas e com erosões, elas podem iniciar o acumulo de matéria orgânica devido às suas atividades fotossintéticas.

Protozoários e Vírus

− O número de protozoários em solos ricos e úmidos varia de poucas centenas a várias centenas de milhares por grama (1x 103 _{- 5x 10}5_).

− Muitos protozoários do solo alimentam-se de bactérias e outros materiais orgânicos;

− Vírus de plantas e de animais também ocorrem no solo, em tecidos de plantas e animais mortos e em excretas de animais.

Nematóides aproximado por grama de solo (libras/acre) • Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 50 – 200 50-100

26 Artrópodes Número aproximado (porção de solo) Biomassa (libras/acre) • Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 100 - 1000 1-10

Minhocas aproximado (porção de solo) (libras/acre) • Auxiliam outros microrganismos na decomposição da matéria orgânica 0 - 2 10-40

Contagem e isolamento de micro-organismos do solo

 Algumas das técnicas utilizadas para estimar o número e os tipos de micro-organismos do solo incluem a técnica da cultura em placa, exame microscópico direto e a técnica de enriquecimento.

Técnica da cultura em placa

− Na técnica da cultura em placa, diluições da amostra do solo são adicionadas a tubos contendo meio liquefeito e resfriado, e posteriormente o conteúdo desses tubos é distribuído em placas de Petri. As diluições podem ser semeadas também na superfície do meio solidificado em placa para permitir o desenvolvimento de colônias;

− A partir do número de colônias desenvolvidas na placa, podemos calcular o número de organismos vivos por grama de solo;

− Entretanto somente uma parte da população microbiana total será capaz de crescer sob qualquer condição especifica de cultivo.

Exame microscópico direto

− Para o exame microscópico direto, uma diluição da amostra do solo é espalhada em camada fina sobre uma lâmina de vidro. Após fixação e coloração do esfregaço, os micro-organismos podem ser contados pelo exame microscópico;

− Embora este método possa ser utilizado para estimar a população microbiana total, técnicas de colorações especiais são necessárias para distinguir micro-organismos vivos de mortos. Além do mais, muitas vezes é difícil diferenciar partículas microscópicas do solo de células microbianas.

Contagem e isolamento de micro-organismos do solo

Técnica de enriquecimento

− A técnica de enriquecimento não fornece informações quantitativas sobre a flora microbiana presente em dada amostra. Mas auxilia no isolamento de microrganismos que são capazes de metabolizar um de terminado substrato e que podem estar presentes em pequena quantidade na amostra original;

− No isolamento de micro-organismos do solo que podem

degradar um composto fenólico como o ácido

 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 o ecossistema solo-planta e a atmosfera.

− Decomposição (aeróbica, anaeróbica);

− Degradação de moléculas orgânicas complexas (Pseudomonas

sp.);

− Transformações de nutrientes (Solubilização de fosfato, mineralização);

− Interações mutualísticas.

Bactérias

− 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.

Rizosfera

− Região onde o solo e as raízes das plantas entram em contato;

− O número de micro-organismos na raiz e a sua volta é muito maior do que no solo livre;

− Os tipos de micro-organismos na rizosfera também diferem do solo livre de raiz;

− Na rizosfera as bactérias são os micro-organismos predominantes;

− O crescimento bacteriano é estimulado por nutrientes como

− Os produtos do metabolismos que são liberados na rizosfera

estimulam o crescimento das plantas;

− Assim, uma troca de nutrientes ocorre entre o sistema radicular da planta e os micro-organismos.

Compostos Excretados pelas Plantas na Rizosfera

(Rizodeposição)

Minerais

e

partículas

orgânicas

são

intimamente ligadas

→

formando vários tipos de

agregados

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).

Matéria orgânica dispersa

Polissacarídeos extracelulares de micro-organismos com

ação cimentante

Polissacarídeo _{Micro-organismo}

Xantana Xanthomonas campestris

Dextrana Aerobacter spp,

Streptococcus bovis Curdlana Alcaligenes faecalis

Agregados ou partículas Raízes Hifas de fungos Poros Sólido Principais agentes ligantes

Raízes e hifas de

fungos

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

Micro-organismos Adesão das partículas e produção de agentes cimentantes

Macro-organismos Promovem aglomeração das partículas

Raízes finas Decomposição favorece microrganismos; ação mecânica que promove aproximação

beneficiadas

Pinusspp.(Pine) Endomicorrizas arbuscular

A planta, através da fotossíntese, fornece energia e carbono para a sobrevivência e multiplicação dos fungos, enquanto estes absorvem nutrientes minerais e água do solo, transferindo-os para as raízes da planta, estabelecendo assim a mutualista da simbiose.

Micoriza: Associação harmônica entre fungos e raízes

Nódulos de Rhizobium: associação harmônica

Pisumsativum(pea)

Beneficia

Microrganismo

A

Microrganismo

B

52

Parasitismo

-Associação

desarmônica

53 Microrganismo A Microrganismo B

Espaço

Nutrientes

_Água

Oxigênio

Microrganismo A

Secreção de produtos tóxicos

56

Microbiologia ar

Microbiologia Industrial 2015

Microbiologia do ar

− A população microbiana do ar é transitória e variável. O ar não é um meio no qual podem crescer micro-organismos;

− é um portador de poeiras e gotículas que carregam micro-organismos;

− Alguns micros morrem em questão de segundos, outros meses e anos.

− Exposição de placa de Petri com meio nutritivo;

− Aparelho de impacto

sólido;

− Aparelho de impacto

Tipos de micro-organismos presente no ar

Altitude (m) Bactérias (gênero) Bolores(gênero) 450-1.350 Alcaligenes Bacillus Aspergillus Macrosporium 1.350 – 2.250 Bacillus Aspergillus Cladosporium 2.250 - 3150 Bacillus Sarcina Aspergillus Hormodendrum 3150 – 4.050 Bacillus Kurthia Aspergillus 4.050 – 4.950 Bacillus Micrococcus Penicillium

Microbiologia ar

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