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1 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente
Microbiologia do Ambiente
Capítulo I - Introdução
http://correio.cc.fc.ul.pt/~maloucao
2 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
Introdução
Microbiologia Ambiente
2 Domínios
2 Reinos
Akamara
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Microbiologia do Ambiente
Introdução
Microorganismos c Base da Vida
Autotróficos Heterotróficos
Fototróficos Quimiotróficos
Energia
Nutrição
Classificação
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Microbiologia do Ambiente
Introdução
Microorganismos
Variam com o ambientee o tempo
Sucessão ecológica -ciclos biogeoquímicos
“Ferramentas” úteis aohomem: antibióticos,vitaminas, energia (biogáse etanol), GMO
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Microbiologia do Ambiente
Microbiologia do Ambiente
Interacções
Negativas Neutras Positivas
Riftiapachyptila -Galápagos
ParasitismoCompetição
MutualismoSinergismo
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Microbiologia do Ambiente
Microbiologia do Ambiente
Solo
Água
Atmosfera
Solo
Plantas
Água como veículo
Atmosfera como veículo
Habitats aquáticos
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Microbiologia do Ambiente
“No microbe is an island”
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
9 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente
Evolução num meio líquido
Carga positiva
Carga negativa
Molécula daágua sem carga
Ligações de H2
Dissolução de sais de H2
Biomoléculas hidrofílicas
Biomoléculas hidrófobas
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Microbiologia do Ambiente
Evolução da atmosfera
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Microbiologia do Ambiente
Fluxos de Energia no Ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Microbiologia do Ambiente
Cadeia trófica no ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Microbiologia do Ambiente
Cadeia trófica no ecossistema
Minerotrofia
Fitotrofia
Zootrofia
Zootrofia
Investimento
Control
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Microbiologia do Ambiente
Cadeia trófica e reciclagem denutrientes nos gelos do árctico
Melosira arctica
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
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)
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
Noção de ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
23 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente
Noção de ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
24 de ?Microbiologia do Ambiente, 2006MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente
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
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Microbiologia do Ambiente
Possíveis modos dedispersão
Microbiologia Ambiente
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Microbiologia do 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.
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Microbiologia do Ambiente
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