Microbiologia do Ambiente

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Microbiologia do Ambiente
Microbiologia do Ambiente
Capítulo I - Introdução
http://correio.cc.fc.ul.pt/~maloucao
MA Martins-Loução, 2006
Microbiologia do Ambiente, 2006
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Microbiologia do Ambiente
Capt I Introdução
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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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Introdução
Microbiologia
Ambiente
2 Domínios
2 Reinos
Akamara
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Introdução
Microorganismos
c
Base da Vida
Classificação
Nutrição
Heterotróficos
Autotróficos
Energia
Quimiotróficos
Fototróficos
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Introdução
Variam com o ambiente
e o tempo
Microorganismos
Sucessão ecológica ciclos biogeoquímicos
“Ferramentas” úteis ao
homem: antibióticos,
vitaminas, energia (biogás
e etanol), GMO
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Microbiologia do Ambiente
Interacções
Negativas
Neutras
Mutualismo
Sinergismo
Parasitismo
Competição
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Positivas
Riftia
pachyptila Galápagos
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Microbiologia do Ambiente
Microbiologia do Ambiente
Solo
Solo
Plantas
Água
Água como veículo
Habitats aquáticos
Atmosfera
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Atmosfera como veículo
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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
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Evolução num meio líquido
Carga negativa
Molécula da
água sem carga
Carga positiva
Biomoléculas hidrofílicas
Biomoléculas hidrófobas
Ligações de H2
Dissolução de sais de H2
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Evolução da atmosfera
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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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Cadeia trófica no ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Cadeia trófica no ecossistema
Control
Investimento
Zootrofia
Zootrofia
Fitotrofia
Minerotrofia
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Cadeia trófica e reciclagem de
nutrientes nos gelos do árctico
Melosira arctica
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Caracterização das
comunidades 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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A perspectiva duma
identificação microbiana
? Espécies de Bactérias
Na terra (105 - 109)
>6000 Espécies de Bactérias
identificadas
600 Espécies de Bactérias
Importante para a saude
200 outras Espécies de Bactérias
Para outros sistemas
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Várias aproximações sobre o nº
total de espécies bacterianas
Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology
(Vol. 2)
Phenotypic Numerical Taxonomy
~3100 spp.
Vitek Database (Biomerieux)
Ribosomal Database Project
Phenotypic Numerical Taxonomy
SSU rRNA
~1000 spp.
~70,000 sequences
Torsvik et al. 2002, 1990
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DNA:DNA Reassociation
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~4000-10,000 spp per gram of soil .
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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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Mas será que a diversidade interessa?
Se existem 10,000 especies /g de solo, será que nos interesa qual a quantidade que
vai perder a sua função no ecossistema ?
Adapted from Naeem et al. 1995
Ecosystem
Function
redundant species hypothesis
rivet hypothesis
idiosyncratic response
null hypothesis
Species Richness
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Como se pode estudar a
diversidade microbiana?
Quando falamos em diversidade microbiana temos de pensar
que, ao contrário do mundo vegetal/animal, existe:
• “Hiperdensidade” das comunidades microbianas
107-9 células /g solo impede a existência de base de
dados
• “Hiperdiversidade” de comunidades microbianas
> 104 tipos (ou mais) / g solo
o Não existem métodos que possam diferenciar os
tipos de microrganismos
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Terminologias no estudo da
microbiologia do ambiente
Limites - capacidade fisiológica duma espécie
Barreiras - são “obstáculos” a vencer, eg, físicas, químicas,
biológicas
Nicho - 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 espécies
Propágulo - “diásporo” que dá origem a um conjunto de
organismos
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Noção de ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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22 de ?
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Noção de ecossistema
Martins-Loução (2001) Conceito e terminologias no estudo dos ecossitemas. Cadernos de Ecologia 3: 1-37
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Adaptações evolutivas ao ecossistema
Velho Truismo
Os microrganismos podem estar presentes em todos os habitats
∉
Potencialmente sim!
Selecção e homeostase
Necessário conhecer os equilíbrios homeostáticos
Interacções
Barreiras
Modos de dispersão
Modelos matemáticos
Estudos epidemiológicos
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Possíveis modos de
dispersão
Microbiologia
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Ambiente
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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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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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