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Microbiologia do Solo: Formação do Solo, Microrganismos, Funções

Disciplina: Ecologia Microbiana. Microbiologia do Solo: Formação do Solo, Microrganismos, Funções. Introdução. Szabolcs (1994). Formação do Solo. - Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo). CLIMA E ORGANISMOS. PROCESSOS. TEMPO (controlado pelo relevo).

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Microbiologia do Solo: Formação do Solo, Microrganismos, Funções

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Presentation Transcript

  1. Disciplina: Ecologia Microbiana Microbiologia do Solo: Formação do Solo, Microrganismos, Funções

  2. Introdução Szabolcs (1994)

  3. Formação do Solo - Solo = f (material de origem, clima, organismos, relevo e tempo) CLIMA E ORGANISMOS PROCESSOS TEMPO (controlado pelo relevo) Material de origem (rochas)

  4. Definição: • Em agricultura e geologia, solo é a camada que recobre as rochas, sendo constituído de proporções e tipos variáveis de minerais de húmus

  5. Composição de um Solo Hipotético 25% 45% Poros Parte sólida 25% 5%

  6. Constituintes do Solo • Minerais: • Sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K • P, S, Mn, Na... • Matéria orgânica: origem vegetal, animal e microbiana • insolúvel (húmus): melhora a estrutura, libera nutrientes • efeito tampão, retenção de água • solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos: • Açúcares, fenóis, aminoácidos

  7. Constituintes do Solo • Água • livre: poros do solo • adsorvida: ligada aos colóides (argilas) • Gases: • CO2, O2, N2 ... • composição variável em função dos processos biológicos

  8. Constituintes do Solo • Sistemas biológicos: • plantas • animais • Microrganismos: grande diversidade e abundância

  9. O Ambiente Solo (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

  10. O Solo como Habitat Moreira & Siqueira, 2006

  11. MACROFAUNA

  12. BACTÉRIAS

  13. FUNGOS

  14. NODULAÇÃO

  15. MICORRIZAS

  16. A BIOTA DO SOLO A BIOTA DO SOLO PARTÍCULAS SOZINHAS NÃO FAZEM UM BOM SOLO... Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de: 500 bilhões de bactérias • 10 bilhões de actinobacterias • ALTA DIVERSIDADE 1 bilhão de fungos • 0,5 bilhão de invertebrados microrcópicos • 1000 km de hifas e vários de raízes • Numerosos vertebrados macroscópicos • Não são estáticos e sim muito dinâmicos • São bons aliados e uma grande riqueza natural • São ignorados devido ao caráter microscópico • São mais conhecidos pelos efeitos deletérios • Os microrganismos garantem a qualidade do solo

  17. Distribuição de microrganismos em vários horizontes do perfil (Starc, 1942 apud Alexander, 1977) *Inclui cianobactérias Classificação Ecológica dos Microrganismos do Solo - Autóctones (indígenas) = população de microrganismos pouco afetada pela adição de nutrientes ao solo, vivendo às custas dos resíduos em estágios avançados de decomposição - Zimógenes (fermentativos) = população de microrganismos estimulada pela adição de resíduos ao solo, principalmente os resíduos facilmente decomponíveis

  18. A microbiota do solo • Bactérias: • grupo mais numeroso e mais diversificado 3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco • limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas • heterotróficos são mais facilmente detectados Gêneros mais freqüentes: • Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia,Streptomyces,Micromonospora, Rizóbios • Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2 Streptomyces

  19. “Mais de 4 000 espécies bacterianas diferentes em 100 g de solo” Torsvik et al. 1994 (Técnicas de reassociação de DNA extraído do solo). Menos de 1% das espécies microbianas conhecidas (não cultiváveis –não crescem em meio de cultura, e.g. fungos micorrízicos arbusculares) Solo Heterogêneo, dinâmico e complexo - Grande parte dos recursos genéticos desconhecida Função destes microorganismos???

  20. A microbiota do solo • Fungos: • 5 x 103 - 9 x 105 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 Gêneros mais freqüentes: • Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus, Trichoderma

  21. A microbiota do solo • Algas • 103 - 5 x 105 por g de solo seco • abundantes na superfície • acumulação de matéria orgânica: solos nus, erodidos • Protozoários e vírus • - equilíbrio das populações • - predadores de bactérias • - parasitas de bactérias, fungos, plantas, ...

  22. Processos Biológicos do Solo: Suas Inter-relações e Funções no Ecossistema Siqueira & Trannin, 2003

  23. Funções dos Microrganismos • -(Constanza et al. Nature,1997:Valor dos serviços dos ecossistemas terrestres e capital natural: U$34 trilhões, Ciclagem de nutrientes global anual U$17 trilhões (Inclui a FBN) • Decomposição da matéria orgânica e produção de húmus • Controle biológico de patógenos • Alteração das características físicas do solo (e.g. agregação) • Produção de metabólitos diversos: antibióticos, ácidos orgânicos, hormônios, alelopáticos • Decomposição de xenobióticos • Nutrição vegetal. Fixação biológica de N2 • Soja no Brasil: Economia de US$ 3.0 bilhões anual

  24. REDUNDÂNCIA FUNCIONAL: Várias espécies de microrganismos realizam o mesmo processo, i.e., têm a mesma função. – GaranteRESILIÊNCIA(recuperação) dos processos no solo- Cada espécie microbiana realiza várias funções. E. g. Azospirillum brasilense , Bradyrhizobium japonicum – fixadores de N2 e desnitrificadores. Outros fixadores de N2 participam dos Ciclos do C, P, S, etc.

  25. Visão Esquemática do Solo como uma Máquina Decompositora Disponibilização de Nutrientes - Mineralização - Imobilização - Oxi-redução S0 + H2O + 1,5O2 → H2SO4 → 2H+ + SO42- MnO2 + 4H+→ Mn2+ + 2H2O - Solubilização Ca5OH(PO4)3 + H+→ 5Ca2+ + H2O + 3PO43- AlPO4 + 2H+→ Al3+ + H2PO4- FePO4 + 2H+→ Fe2+ + H2PO4- - Fixação Biológica de Nitrogênio - Micorrizas

  26. Contribuição dos Microrganismos para a Formação ou Estabilização de Agregados do Solo Modificado de Rillig & Mummey (2006) Miller & Jastrow (1992)

  27. Microrganismos e Agregação do solo. Fungos filamentosos Polissacarídeos e hifas de fungos como agentes agregantes de partículas do solo (Robert & Chenu, 1992)

  28. 1 2 Derxia gumosa – isolada de raízes de Oryza perenne em solo de várzea da região Amazônica. 1- Células em microscópio com contraste de fase, notar goma em volta das células. 2 – Aspecto da colônia em placas. Cortesia F.M.S. Moreira

  29. RIZOSFERA Hiltner (1904) – zona de influência das raízes- 0,01 a 3 mm da superfície

  30. Rizosfera: O Paraíso dos Microrganismos do Solo (Antagonistas e Patógenos) Rizosfera A Grande Maioria é Benéfica O Efeito Rizosférico

  31. Compostos Excretados pelas Plantas na Rizosfera (Rizodeposição) Modificado de Alexander, 1977; Curl & Truelove, 1986

  32. (S) (R) Actinobactérias Actinobactérias

  33. A Redução da Diversidade Facilita o Desequilíbrio Biológico nos Agrossistemas Efeito do tempo de monocultivo no favorecimento de fungos fitopatogênicos para as culturas do trigo e maçã Fungos Patógenos (% total) Fungos Patógenos Actinobacterias Microrganismos Antagonistas Fitopatógenos = Espécies fúngicas dos gêneros Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor, Rhizopus, Stachybotris, Alternaria, etc (Vancura & Kunc, 1988, 1989)

  34. Processos Biológicos do Solo: Suas Inter-relações e Funções no Ecossistema Siqueira & Trannin, 2003

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