6 - atributos biológicos - marly. ok

ATRIBUTOS BIOLÒGICOS DO SOLO

• Maria Marly de L. Silva Santos

Componentes do solo: -matéria mineral → 45%

- água → 25% -ar → 25%

matéria orgânica → 4,5% macro e micro-organismos → 0,5%

Sistema

Trifásico

Microrganismos: adsorvidos às partículas do solo – características mineralógicas do solo influenciam a

composição e sobrevivência de espécies.

Organismos do solo

• Macro: invertebrados do solo, vivem como predadores, detritívoros, decompositores de MO, parasitas de plantas e animais.

• Pouco contribuem para os processos biológicos do solo,

• Modificam o ambiente físico-químico,

• Influenciam a atividade microbiana e atuam na cadeia trófica como reguladores de diversos processos,

• Servem como indicadores biológicos do impacto causado por distúrbios ecológicos no ecossistema.

Microrganismos

• “componente crítico” dos ecossistemas naturais ou manipulados pelo homem,

• Atuam na decomposição da MO, alterando a disponibilidade de nutrientes para as plantas,

• Influenciam as propriedades físicas e químicas do solo.

Principais efeitos da microbiota do solo

BENÉFICOS:

- Decomposição de resíduos orgânicos com a liberação de nutrientes e CO2

- Produção de substâncias estimuladoras de crescimento;

- Estabelecimento de , simbiose x plantas (fixação biológica do N atmosférico e Micorrizas)

- Controle biológico de pragas e doenças;

- Degradação de pesticidas

Associação simbiótica rizóbios-leguminosas

Fungos micorrízicos

Hifas micorrízicas num substrato

Maléficos

• Imobilização de nutrientes;

• Produção de substâncias inibidoras de crescimento vegetal;

• Estabelecimento de parasitismo com plantas (doenças);

• Produção de compostos tóxicos ao solo, água e atmosfera;

• Ação antagônica aos micro-organismos benéficos, nativos ou introduzidos via inoculante.

Doenças em plantas

Importância dos microrganismos do solo

• Formação do solo

• Agregação do solo

• Ciclagem de nutrientes (simbioses)

• Degradação de poluentes

• Biofertilizantes

• Controle biológico de doenças e pragas

• Fonte de genes para engenharia genética

• Doenças em plantas

• Poluidores

Archae Nematóide Bactéria Actinomycetos

Bactéria FBN

Bactéria em forma de bastonete

Microrganismos presentes no solo

Microrganismos do solo

Diversidade Biológica do Solo

Actinomicetos

Grupo bastante heterogêneo com características de fungos e bactérias:

Morfologicamente se assemelham aos fungos por possuírem micélio e produzirem esporos assexuais (Conídios)

Citologicamente se assemelham às bactérias por possuírem núcleo primitivo (procariótico)

Habitat Natural

• Solo – produzem substâncias odoríferas (cheiro de terra molhada)

• Ar – principalmente em áreas agrícolas (disseminados pelos ventos)

• Águas – como contaminantes (resistem ao cloro) • Animais – causadores de processos infecciosos: • lepra e turbeculose – Mycobacterium; • difteria – Corynebacterium; • acne – Propionibacterium; • nocardiose – Nocardia; • ou como habitantes normais da flora intestinal humana –

Bifidobacterium

Morfologia Macroscópica

Streptomyces

• Streptomycetaceae (Streptomyces,

Streptoverticillium, Sporichthya,

Microellobosporia)

• Conteúdo G-C = 66 - 78%

• Micélio tende a permanecer intacto

• Não há formação de esporângios

• Micélios aéreos abundantes

• Formação de longas cadeias de esporos

Streptomyces

Exigências Fisiológicas e Nutritivas

• Fonte de Carbono Orgânico – Açúcares

• Fonte de Nitrogênio – Sais de Amônio

• Não exigente em vitaminas

• CO2 – esporulação

• pH – 4.5 a 5.0

• T – mesofílica

• Metabolismo lento – 7 a 14 dias

• Aeróbios estritos (maioria)

Aplicações

- Antibióticos

- Vitamina B12 (S. olivaceus, S. aureofaciens, S.

fradiae, S. griceus)

- Enzimas (glicose-isomerase – S. bikinensis)

- Controle Biológico

Antibióticos

• Estreptomicina – Streptomyces griseus

• Clorotetraciclina – S. aureofaciens

• Terramicina – S. rimosus

• Ristocetina – Norcadia lurida

• Actinomicina – Actinomices privus

Controle Biológico

• Streptomyces spp usado no controle de:

• Fusarium oxysporum

• Gaeumannomyces graminis

• Phymatotrichum omnivorum

• Rhizctonia solani

• Rhizctonia bataticoloa

• Verticillium albo-atrum

Controle biológico

• Streptomyces diastochromognes controla Pythium debaryanum

• Streptomyces griseus usado no controle de Rhizoctonia solani

• Streptomyces griseoalbus usado no controle de: Phellinus weirii, Fomes annosus e Phytophtora cinnamoni

Funções no solo

• Formação de húmus = decompõe a LIGNINA

• Produzem antibióticos = equilíbrio biológico do solo. Ex: Streptomyces: Estreptomicina e Cloranfenicol.

• Fixam N atmosférico e simbiose Franka x Alnus casuarina

• Causa doenças em plantas: Steptomyces scabiei

Interação entre raízes e hifas de fungos

Água

Ar Areia

Silte

Hifas de fungos

Complexo matéria

orgânica e argila Argila

Bactérias

Componentes bióticos e abióticos do solo

Fatores Físicos e Químicos X

Microrganismos do solo UMIDADE: regula a atividade microbiana .

Componente do protoplasma celular.

Modificando trocas gasosas.

Dissolvendo e transportando nutriente.

Inversamente relacionadas

“Os microrganismos do solo necessitam de água para absorção de

nutrientes e integridade da superfície celular”

Burnes 2006

AERAÇÃO UMIDADE

TEMPERATURA:

Criófilos ou Psicrófilos: > 20°C

Mesófilos: 25°C - 40°C

Termófilos: < 40°C

ÓTIMA

MÍNIMA

MÁXIMA

LETAIS

5°C Celulolise 60°C

Atividade anaeróbica

VARIAÇÕES DIÁRIAS E SAZONAIS

pH:

A) Indiferentes

Bactérias: pH – 5,0 a 9,0

Fungo: pH – 2,0 a 8,0

B) Neutrófilos: actinomicetos e bactérias

C) Acidófilos: Fungos

D) Basófilos: não suportam pH > 8

Bactérias aeróbicas mais tolerantes a pH ácido

Nitrificação - Denitrificação exigentes pH neutro

pH ácido mineralização do N orgânico é mais lenta (grupos restritos de microrganismos)

Microrganismos e a agregação dos solos

• Solo consiste de:

Partículas minerais

Matéria orgânica (proveniente da decomposição

de plantas, animais e microrganismos)

Minerais e partículas orgânicas são intimamente ligadas, formando vários tipos de

agregados

MICRORGANISMOS E AGREGAÇÃO (ESTRUTURAÇÃO) DOS SOLOS

Formação dos agregados Agregados ou

partículas

Raízes

Hifas de

fungos Poros Sólido

Principais

agentes

ligantes

Raízes e hifas de

fungos

Localização dos microrganismos em agregados

Os microagregados formados por complexos

organo-minerais são unidos de várias maneiras.

Os microagregados são aproximados por raízes

e hifas fúngicas, formando estruturas maiores.

Raízes e hifas

Raiz

Hifa

Agregados ou partículas

(areia, carvão, nódulos

etc)

A formação dos macroagregados (> 250 µm ocorre

neste caso pela união dos microagregados, neste caso

com forte colaboração dos agentes orgânicos e

organismos.

As raízes, com a

exsudação de

carboidratos colabora

para a manutenção da

estrutura.

Características dos microrganismos em relação à agregação do solo.

(F.M.S Moreira e J.O. Siqueira - 2006)

CARACTERÍSTICA DO MICRO ORGANISMO SITUAÇÃO IDEAL OU PRETENDIDA

Produção de micélio Maior produção de hifas ativas no solo

Produção e qualidade de mucilagem Elevada produção de mucilagem persistente e com

grande capacidade de aderência.

Aderência às argilas Estruturas químicas e microbianas com elevada

hidrofobicidade, atração eletrostática e formação

de pontes de cátions polivalentes.

Crescimento microbiano Rápido crescimento, invasão do solo e colonização

das partículas de solo.

Persistência e atividade no solo Elevada persistência e capacidade metabólica.

Interação com outros Estimular plantas a produzir mais raízes e

favorecer a população rizosférica; estimular

produtores de agentes cimentantes persistentes

no solo ou nos agregados .

Alteração nas raízes (exsudação) Estimular ramificação das raízes, aumentando a produção de mucigel e o efeito agragante destas

direta e indiretamente.

Produção de polifenóis Maior produção para reduzir a degradação dos

polissacarídeos de ação agregante permanente.

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

Microrganismos Adesão das partículas e produção de agentes cimentantes

Macrorganismos Promovem aglomeração das partículas

Raízes finas Decomposição favorece microrganismos; ação mecânica que promove aproximação

das partículas

Fatores bióticos e abióticos e a agregação do solo

Tipo de vegetação

Raízes finas

Hifas extra radicais

Agregação do solo

Matéria orgânica

Atividade da biota

Polissacarídeos e húmus

Argila Sílica Sesquióxidos hidratados

Balanço entre microrganismos x agregação do solo

Matéria

Matéria orgânica viva (Principalmente Fungos Filamentosos)

Comprimento e espessura de hifas e raízes

Estabilidade

Dos

Agregados ≈

+

Adição de matéria orgânica estéril (sem microrganismos, não afeta a agregação....

O cultivo do solo e a agregação

Estrutura do solo (agregação)

Matéria orgânica Microrganismos

Manejo

Estimula

Decompõe

Meso e macro fauna do solo

• Microfauna do solo é composta por protozoários, nematóides, rotíferos, pequenos indivíduos do grupo Collembola.

• Estes animais atuam, de maneira indireta, na ciclagem de nutrientes, regulando as populações de bactérias e fungos.

• Mesofauna, é composta por indivíduos dos grupos aranhas, ácaros , insetos, alguns)Collembola, Hymenoptera, Diptera, Diplura, Isoptera, Enchytraeidae, Chilopoda, Diplopoda e Mollusca, podendo também incluir pequenos indivíduos do grupo Coleoptera.

• Macrofauna: é composta por indivíduos dos grupos oligoquetos, insetos (formigas, cupins, besouros) e miriápodes (lacraias, embuás e centopéias). Vivem em buracos, na liteira e promovem a aeração do solo. Capacidade de movimentação importante.

• Megafauna: é composta por indivíduos dos grupos taipas e cecílios. Vivem em buracos no solo. Tem capacidade de resistência no solo e movimentação muito importante.

Cupins da ordem isoptera Os cupins ou térmita são insetos

eusociais da ordem Isoptera, que

contém cerca de 2800 espécies

catalogadas no mundo.

Conhecidos por sua importância

econômica como pragas de madeira e

de outros materiais celulósicos.

Também são importantes

componentes da fauna de solo de

regiões tropicais, exercendo papel

essencial nos processos de

decomposição e de ciclagem de

Nutrientes.

Os cupins são bastante utilizados

como indicador de contaminação

química, devido à acumulação de

metais pesados

Funções: macrofauna

minhocas

• As minhocas são animais anelídeos da classe Oligoqueta, distribuídas pelos solos úmidos de todo o mundo, algumas de apenas cms.e outras com 1 -2 m de comprimento, as quais são conhecidas como minhocuçus

• A importância das minhocas para a fertilização e recuperação dos solos já era reconhecida pelo filósofo Aristóteles, que definia estes seres como "arados da terra", graças à sua capacidade de escavar os terrenos mais duros.

• Os antigos egípcios atribuíam poderes divinos às minhocas, protegendo-as por lei. A grande fertilidade do solo no vale do Nilo deve-se não só à matéria orgânica depositada pelas enchentes do rio Nilo, como também à sua humificação pelas minhocas que ali proliferam em enormes quantidades.

• Por possuir elevado teor de proteínas (76%), a minhoca é largamente empregada na alimentação animal e na humana. Ingrediente da culinária internacional é também utilizada na dieta dos astronautas.

• São largamente aproveitadas para a eliminação de resíduos industriais e lodo urbano, bem como na decomposição dos resíduos orgânicos, provenientes da coleta de lixo e conseqüente produção do vermicomposto

• No entanto é importantíssimo seu aproveitamento no campo da agricultura com grande influência no aumento da fertilidade do solo e, conseqüentemente, na produtividade agrícola, devido principalmente à sua capacidade de transformar o nitrogênio na forma assimilável para as plantas.

• As minhocas são verdadeiras "micro-usinas" biológicas de transformação. Transforma detritos vegetais e animais, com os quais se alimenta, em húmus da melhor qualidade.

• Seus dejetos multiplicam por 5 o número de microorganismo do solo, aumentam de 3 a 11 vezes a quantidade de fósforo assimilável e de potássio e magnésio trocáveis, de 5 a 10 vezes o valor de nitratos e em 30% o de calcário, elevando o Ph do solo

Estimativa de número de indivíduos e de biomassa de alguns organismos do solo (valores adaptados de vários autores e estimados para 1 m2 de um solo hipotético, não cultivado, sob condições tropicais).

Organismos Quantidade estimada (indivíduos.m2)

Biomassa estimada (g)

Bactérias 1013 - 1014 10 - 102

Actinomicetos 1012 - 1013 10 - 102

Fungos 1010 - 1011 10 - 102

Nematóides 108 - 1010 0,1-10

Ácaros 1-3 x 105 0,1-10

Colêmbolos 0,5 - 2 x 105 0,5 - 10

Larvas de coleópteros 10 - 103 1 - 102

Larvas de dípteros 10 - 103

0,5 - 10

Minhocas 1 - 5 x 102 0,1-1 x 102

Térmitas e Formigas

102-105 0,05 – 50

Fonte: Lopes Assad (1997)

Processos biológicos do solo: suas inter-relações e funções no ecossistema

Fonte: Siqueira & Trannin, 2003, apud Moreira e Siqueira, 2006, p.165)