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1 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006

Microbiologia do Ambiente


Capítulo I - Introdução

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Capt I Introdução

• O que são microorganismos e qual o ambiente que os rodeia• Microbiologia e ambiente - continuum de interacções. Tipos de ambientes a estudar• “No microbes is an island”• Evolução dos microrganismos no meio líquido e suas adaptações• Fluxos de energia no ecossistema. Cadeias tróficas e reciclagem de nutrientes• Problemas na caracterização das comunidades de microrganismos• Diversidade e seu significado. Noção de grupos funcionais• Terminologias no estudo da microbiologia do ambiente• Noção de ecossistema• Adaptações evolutivas• Ocupação de novos espaços - sucessão ecológica



Introdução

Microbiologia Ambiente

2 Domínios

2 Reinos

Akamara



Introdução

Microorganismos c Base da Vida

Autotróficos Heterotróficos

Fototróficos Quimiotróficos

Energia

Nutrição

Classificação



Introdução

Microorganismos

Variam com o ambientee o tempo

Sucessão ecológica -ciclos biogeoquímicos

“Ferramentas” úteis aohomem: antibióticos,vitaminas, energia (biogáse etanol), GMO




Interacções

Negativas Neutras Positivas

Riftiapachyptila -Galápagos

ParasitismoCompetição

MutualismoSinergismo




Solo

Água

Atmosfera

Solo

Plantas

Água como veículo

Atmosfera como veículo

Habitats aquáticos



“No microbe is an island”

Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37



Evolução num meio líquido

Carga positiva

Carga negativa

Molécula daágua sem carga

Ligações de H2

Dissolução de sais de H2

Biomoléculas hidrofílicas

Biomoléculas hidrófobas



Evolução da atmosfera



Fluxos de Energia no Ecossistema




Cadeia trófica no ecossistema




Cadeia trófica no ecossistema

Minerotrofia

Fitotrofia

Zootrofia

Zootrofia

Investimento

Control




Cadeia trófica e reciclagem denutrientes nos gelos do árctico

Melosira arctica



Caracterização dascomunidades microbianas

São 3 os problemas com que nos defrontamos

1. Diferentes tipos de microrganismos: 2 Domínios, 2 reinos, Akamara

2. Difícil de avaliar a interacção entre eles, que é contínua mas varia no espaço e no tempo

3. Falta de uniformidade nos critérios de caracterização dessas comunidades



A perspectiva dumaidentificação microbiana

? Espécies de BactériasNa terra (105 - 109)

>6000 Espécies de Bactériasidentificadas

600 Espécies de BactériasImportante para a saude

200 outras Espécies de BactériasPara outros sistemas



Várias aproximações sobre o nºtotal de espécies bacterianas

~4000-10,000 spp per gram of soil .DNA:DNA ReassociationTorsvik et al. 2002, 1990

~1000 spp.

~70,000 sequences

Phenotypic Numerical TaxonomySSU rRNA

Vitek Database (Biomerieux)Ribosomal Database Project

~3100 spp.Phenotypic Numerical TaxonomyBergey’s Manual of Systematic Bacteriology(Vol. 2)



Qual o significado de “Diversidade Microbiana”

“For diversity to be a meaningful concept, deserving of all its recent attention, it

must somehow reflect the inner workings of and dynamics of co-occurring

species in space and time.

It must be more than the measurement of this and that….”

Drake et al. 1996



Mas será que a diversidade interessa?

Se existem 10,000 especies /g de solo, será que nos interesa qual a quantidade quevai perder a sua função no ecossistema ?

Species Richness

Ecosystem Function

redundant species hypothesis

idiosyncratic response

rivet hypothesis

null hypothesis

Adapted from Naeem et al. 1995



Como se pode estudar adiversidade microbiana?

Quando falamos em diversidade microbiana temos de pensarque, ao contrário do mundo vegetal/animal, existe:

• “Hiperdensidade” das comunidades microbianas107-9 células /g solo impede a existência de base de

dados• “Hiperdiversidade” de comunidades microbianas

> 104 tipos (ou mais) / g soloo Não existem métodos que possam diferenciar os

tipos de microrganismos



Terminologias no estudo damicrobiologia do ambiente

Limites - capacidade fisiológica duma espécieBarreiras - são “obstáculos” a vencer, eg, físicas, químicas,

biológicasNicho - noção biológica - “profissão” do organismo na

comunidade (Odum), a “chave” para uma fechadura(Blondel), recurso passível de ser utilizado pelas espécies

Habitat - noção física - “morada” do organismo (Odum);“fechadura” correspondente aos factores abióticos (Blondel).

Comunidade - organismos de todas as espécies (=biocenose).Ocupam um mesmo espaço ou biótopo

População - organismos das mesmas espéciesPropágulo - “diásporo” que dá origem a um conjunto de

organismos



Noção de ecossistema




Adaptações evolutivas ao ecossistema

Velho TruismoOs microrganismos podem estar presentes em todos os habitats

∉Potencialmente sim!

Selecção e homeostase

Necessário conhecer os equilíbrios homeostáticos

Barreiras

Modos de dispersão

Modelos matemáticosEstudos epidemiológicos

Interacções



Possíveis modos dedispersão

Microbiologia Ambiente



Ocupação de novos espaços

Paralelamente ao que se passa numa sucessão ecológica, podemos encontrar 6 processos

(MacMahon) de ocupação de novos espaços:

1. Nudação - exposição de uma nova superfície

2. Migração - propágulos que aderem ou formam biofilmes, dispersão passiva ou activa

3. Germinação - crescimento dos propágulos

4. Competição - luta pela sobrevivência, adaptação, fuga no tempo ou no espaço

5. Reacção - efeito da comunidade sobre o habitat

6. Estabilização - combinação das características dos organismos presentes confere uma

“assinatura” desse ecossistema, que pode ser definido pelas características químicas,

fisiológicas ou morfológicas.



Referências

Martins-Loução, MA (2001). Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos

de Ecologia 3: 1-37

Martins-Loução, MA (2002). Fragmentos em Ecologia. FCUL/Escolar Editora

Correia, O. (1998). Sucessão Ecológica. Cadernos de Ecologia 1

Naem et al. (1994). Nature 368: 734-736

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