Aula Concurso Ecologia Microbiana Nos Solos
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRICOLA E SOLOS - DEASUNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIACANDIDATODaniel M. Tapia TEng. Agro MScVitria da Conquista - 2008
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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):
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Estrutura dos solos
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Componentes abiticos
Componentes dos solos
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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
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Componentes biticos e abiticos do sologuaArAreiaSilteHifas de fungosComplexo matria orgnica e argilaArgilaBactrias
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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
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2-Teor de argila sobre a BMS
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3-Fraes granulomtricas do solo na BMS
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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
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Funes gerais dos microrganismos nos solos
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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)
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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
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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
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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
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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
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ArtrpodesNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica
100 - 1000
1-10
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MinhocasNmero aproximado (poro de solo)Biomassa (libras/acre)Auxiliam outros microrganismos na decomposio da matria orgnica
0 - 2
10-40
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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
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Decomposio (aerbica, anaerbica) Degradao de molculas orgnicas complexas (Pseudomonas sp.)Transformaes de nutrientes (Solubilizao de fosfato, mineralizao) Interaes mutualsticas (FBN simbitica e assimbitica)Bactrias
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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
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Energia solarFungosProduo primriaConsumidores
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Microrganismos e a agregao dos solos
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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
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Tipos de agregados
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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)
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Exemplos de Polissacardeos extracelulares derivados de microrganismos com ao cimentante
Polissaca-rdeoMicrorganismoXantanasXanthomonas campestrisDextranaAerobacter spp, Streptococcus bovisCurdlanAlcaligenes faecalisPullullanAureobasidium pulullans
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Comparao entre Flculos formados e Matria orgnica dispersa FlculosMatria orgnica dispersa
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Formao dos agregadosAgregados ou partculasRazesHifas de fungosPorosSlidoPrincipais agentes ligantesRazes e hifas de fungos
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Material hmicoPartculas de argilaFlocos de Partculas de argilaHifaBactriasPartculas de argilaFragmentos de plantas e fungosFragmentos de plantas e fungos no interior de partculas inorgnicas
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Localizao dos microrganismos em agregados
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Interao entre razes e hifas de fungos
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Fatores biticos e abiticos e a agregao do solo
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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
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Balano entre microrganismos x agregao do soloMatriaMatria orgnica viva(Principalmente Fungos Filamentosos)
Comprimento e espessura de hifas e razes
+
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O cultivo do solo e a agregaoProtegeFavoreceEstimulaDecompeReduzProtege
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Solo como habitat
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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
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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
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1- Papel dos microrganismos no solo1- Gnese do solo: espcies fotossintticas e fixadoras do nitrogneo (Cianobactrias e lquens)
Anabaena FBN Fotossntese
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2- Intemperismo: atravs de participao de reaes que liberam prtons, nutrientes inorgnicos e cidos orgnicos
3- Agregao do solo:
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4- Interaes com partculas do solo: pili, Flagelos
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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
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6- Utilizao de substratos por microrganismos como fonte de energiaMO do solo: plantas e outros organismos
Substncias recalcitrantes: Naturais: ex. hmus
Artificiais: xenobiticos
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7- Microrganismos e pH do solo
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8- Microrganismos e gua dos solosFilmes de gua: maior stio de atividade microbiana
Movimentao dos microrganismos entre os poros Acesso facilitado substratos
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9- Interao entre microrganismos Micorrizas: Associao Simbitica positiva
Pinusspp.(Pine)Endomicorrizas arbuscular
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Ectomicorrizas
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9- Interao entre microrganismos Lquens: Associao Simbitica positiva
Bioindicadores da qualidade do solo: sensveis poluio
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10- Interao entre os microrganismos: Ndulos de Rhizobium: associao Simbitica positivaPisumsativum(pea)Fixao do nitrognio no solo
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11- Interao entre os microrganismos: Comensalismo: associao Simbitica positivaDesinto- xicando o ambiente
Conver- tendo substratos
** Super-Comensalis-mo
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12- Interao entre os microrganismos: Parasitismo Associao simbitica negativa
Doenas
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13-Interao entre os microrganismos: Competio: associao simbitica negativaMesmo MicrohabitatMaior habilidade gentica
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14-Interao entre os microrganismos: Predao: associao simbitica negativa
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14-Interao entre os microrganismos: Amensalismo: associao simbitica negativa
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Concluso Biomassa DiversidadeBiomassa Diversidade
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INTER-RELAES BIOMASSA MICROBIANA e GASES DO SOLO efeito estufa
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1-15 Mg.ha-1.ano-1Biomassa microbiana15-16 Mg.ha-1.ano-1Floresta tropicalPastagemCultura anualNH4+NO3-HumusCO2N2OCH4NOxNo soloEm soluoNa atmosferaCa+K+PO3-Mg