Variabilidade quantitativa de populações microbiana

Variabilidade quantitativa de populações microbiana
observada em solo de floresta tropical úmida, associada às
condições microclimáticas
Hernani Brazão Rodrigues, Meteorologista, Faculdade de
Meteorologia-UFPA, Rua Augusto Corrêa 01 – Guamá, CEP: 66075-110, Belém-PA,
Rommel Benício Silva, Meteorologista, Museu Emílio Goeldi, Av. Magalhães Barata,
376 - São Braz, CEP: 66040-170, Belém-PA, Maria de Lourdes Ruivo, Geóloga,
Museu Emílio Goeldi, Av. Magalhães Barata 376 - São Braz, CEP: 66040-170, BelémPA, Antônio Carlos Lôla, Meteorologista, Faculdade de Meteorologia-UFPA, Rua
Augusto Corrêa, 01 – Guamá, CEP: 66075-110, Belém-PA, Ivan Fiuza de Mello,
Aluno de Graduação de Meteorologia, Faculdade de Meteorologia-UFPA, Rua Augusto
Corrêa, 01 – Guamá, CEP 66075-110, Belém-PA, Quêzia Leandro Moura, Bióloga,
Aluna de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, PPGCA- UFPA, CEP: 66075-110,
Rua Augusto Corrêa 01 – Guamá, Belém-PA, Renata Sena Viana, Aluna de
Graduação de Meteorologia, Faculdade de Meteorologia-UFPA, Rua Augusto Corrêa
01 – Guamá, CEP 66075-110, Belém-PA
Abstract: This study is a proposal for a scientific contribution to the understanding of
the interrelationships between population density of microorganisms in soil associated
to microclimatic variability in seasonal rainforest, also considering a case study of
extreme event. Populations of microorganisms were studied for their distribution and
density, using the Pour Plate "plate count of" Petri "following the methodology
proposed by De-Polli & Guerra (1999). This study was conducted in two experimental
areas PPBio (area of dense natural forest) and ESECAFLOR (area of one acre covered
to simulate drought) in Caxiuanã-PA, with continuous measurements of microclimatic
variables thermal, humid and rainfall in addition to assessment of patterns of spatial and
temporal distribution on the abundance and species richness, to establish a monitoring
system micro soil fauna associated with climate variability in the national forest
Caxiuanã. Microbiological analysis showed that the experimental areas are
predominantly Oxisol and observed that fungi developed better in the dry and rainy
season in bacteria and their populations decrease with depth, except in a changed
environment. Correlations of seasonal variations between populations of fungi and
bacteria and varying temperature and soil moisture, settled satisfactorily for any season.
1- Introdução
A compreensão da microclimatologia associada à biomassa microbiana do solo é
essencial para o entendimento de variações quantitativas nas populações de
microorganismos em escala sazonal e de grande importância para o estabelecimento de
espécies e manutenção da microfauna de solo no ecossistema. Fungos e bactérias
controlam muitos processos vitais de reciclagem de nutrientes em ecossistemas
florestais: contudo, pouco se sabe a respeito da forma como essas espécies de
microorganismos vivos respondem às variações climáticas locais, como também são
poucos os conhecimentos dos padrões de variabilidade espacial do microclima dentro de
floresta primária tropical. Portanto, devem-se levar em conta para estudo, características
e condições microclimáticas do solo, especialmente a variabilidade sazonal do perfil de
temperatura em vários níveis, fluxo de calor no solo e a disponibilidade de água no solo,
dentre outras. Este trabalho tem como objetivo estudar as interações entre o microclima
e as populações microbianas de solo sob diferentes condições ambientais, em floresta
tropical primaria natural, sendo um deles sob condições normais (PPBio) e o outro sob
condição simulada de estresse hídrico (ESECAFLOR). Dessa forma, pretende-se com
este estudo avaliar as relações de dependência entre crescimento ou diminuição de
populações de microorganismos de solo, associada a componente micrometeorológica,
considerando períodos chuvosos, secos e de transição com o intuito de contribuir com
estudos sobre este complexo relacionamento entre microrganismos e variações
microclimáticas.
2- Material e Métodos
As medições de variáveis microclimáticas e amostragens de solo foram feitas em
dois sítios experimentais, o primeiro em um local denominado parcela “B” do projeto
ESECAFLOR. O segundo sítio está localizado na parte central da FLONA abrangendo
a grade do Programa (PPBio). Os dados de temperatura foram coletados nas
profundidades 5 cm, 10 cm, 20 cm e 30 cm, conteúdo volumétrico de água do solo e
fluxo de calor no solo entre 0-30 cm, além de medidas de temperatura do ar a 30 cm
acima da superfície do solo. Estes dados foram coletados simultaneamente nos dois
sítios experimentais por sensores eletrônicos e armazenados em datalogger a intervalos
de 30 minutos. As amostragens de solo foram feitas em três pontos aleatórios ao redor
da área onde estavam sendo medidas as variáveis climáticas em cada sítio experimental.
Em cada ponto de amostragem foram coletadas quatro amostras de solo referentes às
profundidades em que estavam sendo medidas as temperaturas de solo, somando,
portanto, doze amostras de solo em cada sítio experimental além de uma amostragem
com trado a 30 cm de profundidade para cada época distinta do ano. O método utilizado
para determinação de densidade de populações de microorganismos de solo está
baseado na técnica “Pour Plate” de contagem em placas de “Petri”, seguida de
identificação através de análise micromorfológica, com as profundidades estabelecidas
(5, 10, 20 e 30 cm), utilizando os meios de cultura Agar Padrão (para bactérias) e Agar
Batata acidificado (para fungos) através de metodologia tradicional utilizada no
Laboratório de Microbiologia da Universidade do Estado do Pará - UEPA, com a
identificação das colônias de microorganismos por microscópio óptico eletrônico de
varredura, seguindo a metodologia proposta por De-Polli & Guerra (1999).
3- Resultados e Discussão
3.1. Perfil Fúngico e Bacteriano
As análises microbiológicas mostraram que populações de fungos diminuem com a
profundidade em qualquer época do ano e em ambos os sítios experimentais. Todavia, é
no período seco (3) que se observa a maior proliferação deste tipo microbiano. As
amostragens de solo feitas a 5 cm de profundidade para os dois sítios, nas épocas seca
(3) e chuvosa (1), mostraram que as populações de fungos têm maior crescimento no
sítio do PPBio (área natural), e este padrão se inverte na época de transição (2), onde se
observa maior crescimento no sítio do ESECAFLOR (Figura 2). Substâncias ricas em
celulose estimulam principalmente o crescimento de fungos, onde se deduz que na
época de transição em ambiente controlado, com sombreamento e baixa disponibilidade
hídrica, há mais possibilidade de formação de material rico em celulose que constitui
matéria básica para decomposição de fungos (Pequeno et al., 2002).
5 cm
10 cm
20 cm
30 cm
140
UFC/g de Solo
120
100
80
60
40
20
0
FE1
FP1
FE2
FP2
FE3
FP3
Perfil fúngico sazonal
Figura 2- Variação sazonal da população fúngica para ESECAFLOR (FE) e PPBio (FP),
as indicações 1, 2 e 3 correspondem às épocas chuvosa, transição e seca
respectivamente.
A variação da população bacteriana (Figura 3), mostra que para o sítio do PPBio a
medida que aumenta a profundidade, a população diminui em qualquer época do ano.
Todavia, para o sítio do ESECAFLOR esta relação não se estabelece plenamente,
mostrando baixa correlação entre esses dois parâmetros. Este fato permite inferir que
em ambiente natural a maioria das bactérias existentes é do tipo aeróbico, isto é, se
proliferam melhor em ambiente onde há maior disponibilidade de oxigênio no solo e em
ambiente alterado o desenvolvimento de bactérias anaeróbicas é maior e tendem a
migrar para níveis mais profundos onde há mais umidade no solo modificando,
portanto, este comportamento, como pode ser observado na Figura 3 (período seco) em
que há mais colônias de bactérias nos dois últimos níveis que no nível de 10 cm.
O maior crescimento populacional bacteriano é observado na época chuvosa em ambos
os sítios. Condições ideais de temperatura, umidade e natureza do material em
decomposição, favorecem a formação de material rico em proteína (material básico para
o desenvolvimento de bactérias), induzindo a dominância deste tipo microbiano.
5 cm
10 cm
20 cm
30 cm
140
UFC/g de Solo
120
100
80
60
40
20
0
BE1
BP1
BE2
BP2
BE3
BP3
Perfil bacteriano sazonal
Figura 3- Variação sazonal da população Bacteriana para ESECAFLOR (BE) e PPBio
(BP).
3.2 Relação de dependência com variáveis meteorológicas
Analisando o solo do sítio ESECAFLOR, para o período das chuvas, constatouse que em 5 cm de profundidade, com temperatura de 26,44°C, encontram-se 41,7% de
UFC de fungos e 28,5% de UFC de bactérias: em 10 cm, com amplitude térmica de
±0,06°C, a diferença na UFC de fungos cai 8,4% e de bactérias 4,4%: em 20cm, com
amplitude térmica de ±0,04°C, a diferença na UFC de fungos cai em 26,2% e de
bactérias cai em 1,4%: em 30 cm com amplitude térmica de ±0,04°C, a UFC de fungos
cai 29,8% e de bactérias cai em 8,2%.
Para o período seco encontrou-se em 5 cm da superfície, com temperatura de
27,65°C, 43,52% de UFC de fungos e 48,18% de UFC de bactérias: em 10 cm, com
amplitude de ±0,07°C, a redução nas UFC de fungos é de 19,5% e de bactérias é de
27,8%: em 20 cm, com amplitude térmica de ±0,08°C na UFC de fungos, ocorreu uma
redução de 22,9% e nas bactérias de 23,4%: em 30 cm, com amplitude térmica de
±0,09°C, a queda nas UFC de fungos foi de 31,8% e nas bactérias a queda foi de 23,6%.
Esta diferença de percentuais de UFC de fungos e bactérias é em relação a somatória
das UFC, com isso constata-se que existem mais UFC de fungos na superfície do que
em pontos mais profundos do solo e que durante o período das chuvas, as bactérias são
mais abundantes do que os fungos, por apresentarem UFC variáveis e não decrescentes,
como as UFC de fungos, mostrando que as bactérias distribuem-se de modo mais
freqüente em todas as partes e direções e que os fungos mantém sua população
concentrada na superfície.
Para o sítio PPBio, onde as medições são feitas em ambiente natural, as relações
de dependência de populações de fungos e bactérias com variações de temperatura no
solo se estabeleceram plenamente para qualquer época do ano, evidenciando que em
ambiente natural, a variável temperatura influencia diretamente no crescimento ou
diminuição de populações destes microorganismo de solo.
A análise do solo do sítio do PPBio para o período das chuvas, mostrou que em
5 cm de profundidade com temperatura de 25,61°C, concentram-se 48,4% de UFC de
fungos e 36,7% de UFC de bactérias: em 10 cm, com amplitude térmica de ±0,02°C, a
diferença na UFC de fungos cai 20,4% e de bactérias cai 4,9%: em 20 cm, com
amplitude térmica de ±0,03°C, a diferença na UFC de fungos cai em 29,7% e de
bactérias cai em 13,2%; jáem 30cm com amplitude térmica de ±0,08°C, a UFC de
fungos cai 43,5% e de bactérias cai em 28,8%.
Para o período seco encontrou-se em 5 cm da superfície, com temperatura de
26,18°C, 67,98% de UFC de fungos e 46% de UFC de bactérias; em 10 cm, com
amplitude de ±0,06°C, a redução nas UFC de fungos é de 39,6% e de bactérias é de
28,57%: em 20 cm, com amplitude térmica de ±0,17°C na UFC de fungos ocorreu uma
redução de 50,4% e nas bactérias de 30,14%: em 30 cm, com amplitude térmica de
±0,38°C, a queda nas UFC de fungos foi de 63% e nas bactérias a queda foi de 34,3%.
4- Conclusões
O padrão de distribuição de populações de fungos diminui com a profundidade
em ambos os sítios experimentais em qualquer época do ano. Populações de bactérias
apresentam este padrão apenas no sítio natural (PPBio) e no sítio com exclusão de água
(ESECAFLOR) este comportamento é irregular.
Com relação à distribuição quantitativa de UFC de fungos e bactérias com a
sazonalidade em latossolo amarelo, pode-se observar que populações de fungos
desenvolveram-se melhor em época seca e bactérias em época chuvosa. A ausência de
incidência de radiação solar direta sobre o solo em ambos os sítios para qualquer época
do ano, reflete em pequenas variações da temperatura com a profundidade do solo:
contudo, percebe-se boa correlação entre temperatura do solo em determinada
profundidade e variações quantitativas nas populações de fungos e bactérias na mesma
profundidade. Todavia, populações de bactérias apresentaram a melhor relação de
dependência com a variável temperatura para diferentes profundidades.
As temperaturas médias registradas no sítio PPBio foram, em média, 0,84°C
menor que as do sítio ESECAFLOR: porém, a variação da temperatura com a
profundidade do solo tem o mesmo padrão de comportamento, ou seja, para pequenas
variações na temperatura percebe-se variação equivalente nas populações de fungos e
bactérias.
5- Agradecimentos
Os participantes deste projeto agradecem ao MCT/CNPq/Universal que financiaram
este projeto, ao programa PPBio e projeto ESECAFLOR/LBA e a todos os colegas que
participaram da instalação e coleta de dados no campo.
6- Referências Bibliográficas
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Springer, N. York, 286 p., 1998.
DE-POLLI, HELVÉCIO; GUERRA, J. G. M. C, N e P na Biomassa Microbiana do
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PEQUENO, P. L. L. et al. Aspectos sobre a matéria orgânica do solo. Artigos 2002.
Disponível em: http://www.arvore.com.br/artigos/htm_2002/ar2308_2.htm.
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experimento LBA- Esecaflor. In: KLEIN, E.L.; VASQUEZ, M.L.; ROSA-COSTA,
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RUIVO, M. L. P. et al. População e diversidade microbiana em solos do sítio arqueológico Ilha
de Terra, Caxiuanã. Caxiuanã: Desafios para a conservação de uma floresta nacional na
Amazônia. Belém: MPEG, 2009, p. 153-161.
WARDLE, D. A.; HUNGRIA, M. A biomassa microbiana do solo e sua importância
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EMBRAPA, 1994, 226p.