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MICROBIOLOGIA DOS SOLOS A Faculdade Multivix está presente de norte a sul do Estado do Espírito Santo, com unidades presenciais em Cachoeiro de Itapemirim, Cariacica, Castelo, Nova Venécia, São Mateus, Serra, Vila Velha e Vitória, e com a Educação a Distância presente em todo estado do Espírito Santo, e com polos distribuídos por todo o país. Desde 1999 atua no mercado capixaba, destacando-se pela oferta de cursos de graduação, técnico, pós-graduação e extensão, com qualidade nas quatro áreas do conhecimento: Agrárias, Exatas, Humanas e Saúde, sempre primando pela qualidade de seu ensino e pela formação de profissionais com consciência cidadã para o mercado de trabalho. Atualmente, a Multivix está entre o seleto grupo de Instituições de Ensino Superior que possuem conceito de excelência junto ao Ministério da Educação (MEC). Das 2109 instituições avaliadas no Brasil, apenas 15% conquistaram notas 4 e 5, que são consideradas conceitos de excelência em ensino. Estes resultados acadêmicos colocam todas as unidades da Multivix entre as melhores do Estado do Espírito Santo e entre as 50 melhores do país. MISSÃO Formar profissionais com consciência cidadã para o mercado de trabalho, com elevado padrão de quali- dade, sempre mantendo a credibilidade, segurança e modernidade, visando à satisfação dos clientes e colaboradores. VISÃO Ser uma Instituição de Ensino Superior reconhecida nacionalmente como referência em qualidade educacional. R E I TO R GRUPO MULTIVIX R E I 2 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 3 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIBLIOTECA MULTIVIX (Dados de publicação na fonte) Laís de Carvalho Vicente Microbiologia dos Solos /VICENTE, Laís de Carvalho - Multivix, 2023 Catalogação: Biblioteca Central Multivix 2023 • Proibida a reprodução total ou parcial. Os infratores serão processados na forma da lei. 4 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 LISTA DE QUADROS UNIDADE 3 Fases do processo de decomposição dos resíduos orgânicos 59 UNIDADE 4 Processos e mecanismos de transformações que regulam o ciclo do C 80 UNIDADE 6 Técnicas, produtos e/ou processos resultantes da biotecnologia 130 5 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 LISTA DE FIGURAS UNIDADE 1 Solos 15 Disponibilização de nutrientes em função do pH do solo 20 Célula procariótica 22 Morfologias das células bacterianas 23 Célula eucarionte e suas organelas 25 Célula vegetal (à esquerda) e célula animal (à direita) 27 Comparação entre os tamanhos de diferentes vírus e células 28 Vírion – nu e envelopado 29 Bacteriófago 30 UNIDADE 2 Cupim à esquerda e o protozoário à direita 35 Detalhes do fungo Rhizoctonia solani 38 Resumos das interações entre os organismos 39 Demonstração das curvas de distribuição das populações microbianas 40 Rizosfera 42 Zonas da rizosfera 44 Retroalimentação 45 Interação de causa-efeito 45 Agregados do solo 46 Interação de causa-efeito 47 Exemplo de mineralização e imobilização 49 UNIDADE 3 Matéria orgânica 55 Dinâmica da matéria orgânica do solo 56 Folhas de árvores em decomposição 58 Formigas 60 Besouro 60 6 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Minhoca 61 Fungos 61 Cadeia trófica dos organismos decompositores 62 Ilustração da participação dos organismos do solo na formação do húmus 64 Composição média dos solos 66 Decomposição de resíduos vegetais 67 Vegetação nativa versus pasto 69 UNIDADE 4 Ciclo do carbono na biosfera 79 Balanço entre as entradas e saídas de C do solo 80 Ciclo do fósforo 82 Pedra de apatita 83 Ciclo do nitrogênio 86 Ciclo das transformações biológicas do nitrogênio 87 Fórmula da redução de N2 a NH3 pela FBN 89 Enzima nitrogenase 90 Nódulos em planta hospedeira 91 Destaque para uma planta e as partes que a compõem 93 Plantação de soja 94 UNIDADE 5 Raiz de cafeeiro associado com fungo micorrízico 101 Fóssil de fungo micorrízico em associação com uma planta vascular 103 Resposta de crescimento de gramíneas em resposta à micorrização 105 Influência dos fungos micorrízicos na disponibilização do fósforo para as plantas 105 Esquema de ectomicorriza 107 Endomicorriza (ou micorriza arbuscular) 109 Colonização das micorrizas arbusculares intercelular (A) e intracelular (B) 110 Arbúsculos 111 Esporos 112 Vesículas 112 7 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Proposta de classificação taxonômica - Walker e Schüβler (2010) 114 Proposta de classificação taxonômica – Oehl e colaboradores (2011) 115 Influência das hifas na formação dos agregados do solo 116 Componentes do sistema fungo-planta-solo e suas relações 118 Componentes do sistema fungo-planta-solo e suas relações 119 UNIDADE 6 Principais áreas da biotecnologia 124 Disciplinas (A), técnicas (B) e produtos (C) da ciência denominada como biotecnologia 125 Van Leeuwenhoek (primeira imagem) e Louis Pasteur (última imagem) – descoberta dos microrganismos e da participação deles na fermentação 127 Gregor Mendel (à esquerda) e Alexander Fleming (à direita) 128 DNA de fita dupla 129 Exemplo da prática de cultura de tecidos 133 Biotecnologia 135 Mecanismo de transferência dos genes 138 Representação da contaminação dos recursos naturais 140 Agroquímicos 140 8 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 10 1 CONHECENDO OS MICRORGANISMOS DO SOLO 12 1.1 NATUREZA, DIVERSIDADE E INFLUÊNCIA DO MEIO 12 1.2 FATORES QUE AFETAM OS ORGANISMOS DO SOLO 18 1.3 CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS 21 2 ECOLOGIA E ATIVIDADE MICROBIANA 34 2.1 INTERAÇÕES ENTRE OS ORGANISMOS DO SOLO 34 2.2 INTERAÇÕES DOS ORGANISMOS COM O SOLO 42 3 CONHECENDO A MATÉRIA ORGÂNICA E A RELAÇÃO COM OS MICROR- GANISMOS DO SOLO 54 3.1 DINÂMICA E MANUTENÇÃO DA MO 56 3.2 DECOMPOSIÇÃO E MINERALIZAÇÃO DA MO 58 3.3 FRAÇÕES HÚMICAS E NÃO HUMIFICADAS 62 3.4 BIOMASSA MICROBIANA: A PORÇÃO VIVA DA MO 65 4 CICLOS DOS ELEMENTOS: ENTENDENDO COMO OCORREM E QUAL A PARTICIPAÇÃO DOS ORGANISMOS DO SOLO 76 4.1 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DOS ELEMENTOS 76 4.2 FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO (FBN) 88 5 MICORRIZAS 100 5.1 CONHECENDO AS MICORRIZAS 100 5.2 MICORRIZAS ARBUSCULARES 110 6 BIOTECNOLOGIA: VISÃO GERAL E APLICADA A SUSTENTABILIDADE DOS SISTEMAS AGRÍCOLAS 123 6.1. CONHECENDO A BIOTECNOLOGIA: UMA VISÃO GERAL 123 6.2. BIOTECNOLOGIA APLICADA A PROTEÇÃO DE PLANTAS E PROMOÇÃO DA AGRICULTURA SUSTENTÁVEL 132 1UNIDADE 2UNIDADE 3UNIDADE 4UNIDADE 5UNIDADE 6UNIDADE 9 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 ATENÇÃO PARA SABER SAIBA MAIS ONDE PESQUISAR DICAS LEITURA COMPLEMENTAR GLOSSÁRIO ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM CURIOSIDADES QUESTÕES ÁUDIOSMÍDIAS INTEGRADAS ANOTAÇÕES EXEMPLOS CITAÇÕES DOWNLOADS ICONOGRAFIA 10 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA O estudo da microbiologia dos solos vem se tornando cada vez mais impor- tante ao longo dos anos, pois já é sabida a grande relevância dos microrganis- mos no ambiente edáfico. De forma geral, esses organismos apresentam papéis fundamentais no solo, por exemplo: na decomposição do material orgânico e, consequentemente, no input de carbono no sistema; na proteção das espécies vegetais cultivadas; e na constituição da matéria orgânica. No entanto, paraa manutenção da diversidade dos microrganismos, fato tão importante para a qualidade do solo, precisamos entender como os diferen- tes fatores abióticos — tais como pH, temperatura, água etc. — interferem na atividade microbiana. Além disso, precisamos compreender como ocorrem as interações no solo e quais são os papéis desses organismos em outras ca- racterísticas edáficas — propriedades físicas e químicas, por exemplo. É por isso que o estudo da microbiologia dos solos é relevante tanto para questões relacionadas à qualidade do solo quanto para a qualidade ambien- tal e a promoção de uma agricultura sustentável, mantendo a diversidade e a atividade dos microrganismos do solo. UNIDADE 1 OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: 11 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS > Refletir sobre a importância dos microrganismos do solo. >Compreender a natureza e a diversidade dos microrganismos. > Identificar os fatores do meio que afetam os microrganismos do solo. > Explicar sobre as formas de classificação dos microrganismos do solo. 12 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 1 CONHECENDO OS MICRORGANISMOS DO SOLO INTRODUÇÃO DA UNIDADE Esta unidade tratará sobre a natureza, a diversidade e a influência do meio sobre os microrganismos do solo. Nesse contexto, será possível discutir sobre a diversidade de microrganismos que existem no ambiente edáfico, uma vez que podem apresentar diferentes tamanhos (macro, meso e microfauna), pa- péis e distribuições espaciais no solo (variável ao longo do perfil). No entanto, uma questão similar entre eles são os fatores do meio que os afetam direta- mente, por exemplo: a atmosfera, a temperatura, a água, o pH, o potencial redox, as fontes nutricionais e a matéria orgânica do solo. Além disso, esta unidade também irá tratar da classificação dos organismos e de como a biologia deles contribui para que sejam classificados em diferen- tes grupos, a saber: procariotos, eucariotos e os vírus. 1.1 NATUREZA, DIVERSIDADE E INFLUÊNCIA DO MEIO 1.1.1 NATUREZA E DIVERSIDADE O ambiente edáfico é conhecido por hospedar uma ampla gama de micror- ganismos e, por isso, é considerado um reservatório biológico da biosfera (CARDOSO; ANDREOTE, 2016). Nesse cenário, fica claro que esse ambiente apresenta uma vida muito abundante e diversa. Em uma pesquisa realizada por Torsvik, GoksØyr e Daae (2009), os pesquisa- dores concluíram que nos solos analisados havia, aproximadamente, 10 mil espécies de bactérias por grama de solo. 13 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Em 2015, a Organização das Nações Unidas (ONU), visando conscientizar sobre a importância da conservação dos solos e da manutenção dessa fauna, realizou uma campanha que informava que há mais organismos em uma colher de solo do que pessoas na Terra. Há mais organismos em uma colher de solo saudável do que pessoas na Terra Fonte: Programa Solos na Escola/USP (2022). #pratodosverem: ilustração de uma colher com solo e uma lupa, dando ênfase nos microrganismos presentes no solo. Ao lado, há o planeta Terra. 14 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Além da quantidade, esses organismos são muito diversos, podendo ser des- de bactérias e fungos (biomassa microbiana) até organismos maiores (fauna do solo), tais como os insetos em geral, as minhocas e os nematoides (BRADY; WEIL, 2013). Para saber mais sobre os microrganismos do solo e sua importância, assista ao vídeo da Epagri, disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=ScH9KJSqEEw. Acesso em: 10 fev. 2022. De acordo com Reis Júnior e Mendes (2007, p. 9), a biomassa microbiana é: [...] constituída por fungos, bactérias e actinomicetos que atuam em processos que vão desde a formação do solo até a decomposição de resíduos orgânicos, ciclagem de nutrientes, biorremediação de áreas contaminadas por poluentes, entre outros. No geral, a fauna do solo pode ser classificada, de acordo com o seu tamanho, em: macrofauna, mesofauna e microfauna. Veja, a seguir, algumas características/funções de cada tipo de fauna (CAR- DOSO; ANDREOTE, 2016). Macrofauna São os organismos de maior tamanho (> 4 mm), conhecidos como os engenheiros do ecossistema. Estão mais relacionados com a degradação inicial de materiais orgânicos, pois contribuem para a trituração. Exemplos: caracóis, lesmas, minhocas, cupins, grilos, formigas, centopeias, entre outros. Mesofauna São os organismos de tamanho intermediário (0,2-4 mm), que apresentam funções similares aos organismos de tamanho macro. Exemplos: ácaros e colêmbolos. https://www.youtube.com/watch?v=ScH9KJSqEEw https://www.youtube.com/watch?v=ScH9KJSqEEw 15 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Microfauna São os organismos de menor tamanho (<0,2 mm). Apresentam muitas funções no solo, como síntese de estruturas, disponibilização de nutrientes e manutenção da estrutura do solo. Exemplos: protozoários e nematoides. Toda essa variedade e abundância são vitais para as funcionalidades do am- biente edáfico, visto que os diferentes organismos apresentam diferentes ca- racterísticas, tanto de fisiologia quanto de ecologia, o que favorece e garante o bom funcionamento dos processos do solo. SOLOS Fonte: Plataforma Deduca (2023). #pratodosverem: imagem de um solo sendo revirado por uma pá. 16 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 1.1.2 DISTRIBUIÇÃO NO SOLO A distribuição dos organismos do solo está diretamente relacionada aos regi- mes alimentares e ao papel que desempenham no sistema. A seguir, veremos como os organismos podem ser classificados de acordo com esses fatores. REGIME ALIMENTAR Segundo Ceretta e Aita (2008, p. 29), [...] pelo hábito alimentar é possível avaliar as relações existentes entre os diferentes organismos e estimar sua influência nas características do solo. Frequentemente os organismos apresentam regimes alimentares mistos, porém existem também aqueles organismos com estreita especialização alimentar. Nesse contexto, podemos classificá-los em: Saprófagos Alimentam-se de materiais como restos orgânicos ou da matéria orgânica já em estado de decomposição. Como exemplos temos as minhocas e os colêmbolos. Fitófagos Alimentam-se de materiais como tecidos vegetais vivos ou a seiva deles. Seiva é o fluido orgânico aquoso que circula nos tecidos. Por exemplo, os nematoides, que podem ser benéficos ou maléficos as espécies vegetais. Necrófagos Alimentam-se de materiais mortos, como de animais, a exemplo das formigas. 17 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Coprófagos Alimentam-se de fezes ou outros excrementos de animais. Como exemplo temos os coleópteros, que são insetos maiores, como os besouros. Predadores Alimentam-se apenas de animais vivos (o oposto dos necrófagos), a exemplo das aranhas. PAPEL NO ECOSSISTEMA Considerando o seu papel no ecossistema, os organismos podem ser classifi- cados em: Epigeicos São responsáveis por fragmentar os materiais orgânicos que ingerem. Com isso, são fundamentais para a decomposição da matéria orgânica do solo. Assim, contribuem também para a disponibilização dos nutrientes no solo. Nesse cenário, esses organismos vivem e estão em maior número na superfície do solo, visto que é o local onde está a maior concentração dos materiais orgânicos. Por exemplo: as formigas, pequenos artrópodes (como besouros e aranhas) e mariposas. Anegeicos São responsáveispor criar galerias no solo, que contribuem para a movimentação de outros organismos e a estruturação do solo. Além disso, esses organismos contribuem no transporte dos materiais orgânicos para diferentes ambientes, visto que eles se movimentam e estão presentes tanto em camadas mais superficiais quanto em subsuperficiais. Esse transporte dos materiais altera a cinética da decomposição e a distribuição espacial, favorecendo a entrada de carbono nas diferentes camadas do solo. Como exemplo clássico, temos as minhocas. A grande quantidade desses organismos no solo pode interferir na sua qualidade. 18 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Endogeicos São responsáveis pela macroagregação do solo, pela produção de pellets fecais, que contribuem para aglutinar as partículas do solo. Ao construírem pequenas galerias e se movimentarem, esses organismos contribuem para a formação dos agregados do solo. Sendo assim, são fundamentais para as propriedades físicas, como a estrutura. Por exemplo: minhocas menores e cupins. Como é possível perceber, a grande maioria dos organismos está presente nos primeiros centímetros do perfil do solo. Isso é explicado devido à maior concentração de material orgânico, que é a base alimentar desses organis- mos (CARDOSO; ANDREOTE, 2016). 1.2 FATORES QUE AFETAM OS ORGANISMOS DO SOLO A diversidade de microrganismos no solo está diretamente relacionada a di- ferentes fatores do meio. De acordo com Leite e Araújo (2007), Carvalho (2010), Cardoso e Andreote (2016) e Reis e Santos (2016), esses fatores são: ATMOSFERA A atmosfera do solo consiste na quantidade de oxigênio e gás carbônico presentes, considerando tanto a composição quanto a disponibilização desses gases para os organismos. A taxa de entrada e difusão desses gases é variável, o que tende a possibilitar ambientes diferentes, tais como: • os anaeróbicos (sem oxigênio); • microaeróbicos (pequena quantidade de oxigênio); e • aeróbicos (com presença de oxigênio em quantidades satisfatórias). Sendo assim, a depender das condições da atmosfera do solo, apenas os organismos adaptados a tais condições vão conseguir se manter e desenvolver. Por exemplo, em condições de ausência de oxigênio, apenas seres unicelulares conseguem sobreviver, como as bactérias. 19 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 TEMPERATURA A temperatura do solo influencia diretamente os processos metabólicos dos organismos do solo. Ou seja, cada organismo apresenta uma temperatura considerada como ótima para seu crescimento, desenvolvimento e multiplicação. Nesse cenário, os organismos do solo podem ser classificados, a depender da temperatura ótima para se manter vivo e se multiplicar, como: Psicrófilos: são os organismos que apresentam como temperatura ótima menos de 20 ºC. Mesófilos: são os organismos que apresentam como temperatura ótima entre 20 °C e 40 °C. Termófilos: são os organismos que apresentam como temperatura ótima mais de 40 ºC. Hipertermófilos: são os organismos que apresentam como temperatura ótima mais de 60 ºC. No entanto, apenas alguns se enquadram nessa categoria. ÁGUA A água é considerada um elemento essencial para a vida na Terra. Por isso, apresenta influência direta na atividade dos organismos do solo, contribuindo para: • a movimentação dos nutrientes no solo (seja por lixiviação ou por difusão); • a mobilidade dos organismos; e • as alterações na temperatura do solo. 20 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS pH Apresenta influência nas comunidades microbianas, visto que afeta de forma direta a disponibilização dos nutrientes no solo. DISPONIBILIZAÇÃO DE NUTRIENTES EM FUNÇÃO DO PH DO SOLO Fonte: Cardoso e Andreote (2016, p. 29). #pratodosverem: gráfico que mostra a relação da disponibilidade de nutrientes pelo pH do solo. Alguns elementos ficam disponíveis apenas em uma determinada faixa de pH, que varia entre 5,5-6,5 (como o fósforo, o nitrogênio, o boro), enquanto outros tendem a apresentar picos de disponibilidade com pH mais alto (como o molibdênio e o cloro). Essa variabilidade de pH e nutrientes disponíveis vão influenciar na microbiota do solo. Por exemplo, solos que apresentam valores baixos de pH vão apresentar predominância de arqueias (ou arqueobactérias), que oxidam amônia. 21 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 FONTES NUTRICIONAIS E MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO Elementos ou nutrientes minerais que são essenciais para a vida dos organismos, tais como o nitrogênio, o fósforo, o potássio, o ferro, o zinco, dentre outros, são constituintes essenciais para o metabolismo microbiano. Uma importante fonte desses nutrientes é a matéria orgânica do solo. No geral, são esses fatores que permitem o desenvolvimento dos microrga- nismos e também a estruturação da comunidade microbiana edáfica. Sendo assim, o entendimento deles contribui para compreender a distribuição e di- versidade dos organismos no solo. 1.3 CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS 1.3.1 PROCARIOTOS Os organismos procariotos são aqueles que apresentam uma única célula, ou seja, são classificados como unicelulares. Essa célula procariótica é considera- da como a mais simples, apresentando características bem definidas, como ausência de compartimentalização e mitose (CERETTA; AITA, 2008; CARVA- LHO, 2010). Mitose é um tipo de divisão celular que ocorre apenas em células eucarióticas, pois é responsável pela formação de células-filhas em organismos multicelulares. 22 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS A ausência de compartimentalização indica que as estruturas internas que compõem a célula não são circundadas. Normalmente, apenas a membrana citoplasmática está presente na célula (CERETTA; AITA, 2008). CÉLULA PROCARIÓTICA Fonte: Ceretta e Aita (2008, p. 10). #pratodosverem: esquema de uma célula de procarioto com indicação do que a compõe. Um exemplo de organismo procarioto são as bactérias, incluindo as cianobac- térias nas suas mais diferentes morfologias. Segundo Ceretta e Aita (2008), as bactérias que existem atualmente no nosso planeta são os parentes mais pró- ximos dos primeiros organismos que existiram na face da Terra. 23 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MORFOLOGIAS DAS CÉLULAS BACTERIANAS Fonte: Revista FAPESP/SP (2019). #pratodosverem: exemplos das diferentes morfologias bacterianas. Outras características muito marcantes dos organismos procariotos, como as bactérias, são: • A presença de cromossomo único, que é o DNA característico com dupla hélice, que não é envolto por nenhuma membrana. • A presença de peptideoglicano (um amido-açúcar, também conhecido como mureína) na parede celular, que não é encontrado nas células eucarióticas (CERETTA; AITA, 2008; BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010). 24 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS A parede celular das bactérias pode apresentar uma ou mais camadas do peptideoglicano. Com isso, é possível dividir as bactérias em dois grupos, que são as bactérias gram-positivas e as gram- negativas. Essa separação é possível graças ao método de coloração de Gram. No geral, as células gram-positivas apresentam diversas camadas de peptideoglicano, enquanto as gram-negativas apresentam uma ou poucas camadas. Além das características citadas anteriormente, outra importante que contri- bui para a diferenciação entre as células procariotas e as células eucariotas é a presença do ribossomo do tipo 70S. Normalmente,esses cromossomos são menores, quando comparados com os presentes nas células eucariotas (CE- RETTA; AITA, 2008). 1.3.2 EUCARIOTOS Os organismos eucariotos são multicelulares e as células são denominadas células eucariontes, que são muito maiores e mais evoluídas do que as proca- riontes (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010). 25 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 CÉLULA EUCARIONTE E SUAS ORGANELAS Fonte: Bouzon, Gargioni e Ouriques (2010, p. 30 apud COOPER, 2001, p.34). #pratodosverem: célula eucarionte com destaque para as organelas. No geral, a organização interna da célula eucarionte é complexa, apresen- tando duas partes bem definidas, que são (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010): Citoplasma Consiste no fluido dentro da célula que circunda o núcleo celular e é delimitado pela membrana plasmática. Núcleo Consiste no compartimento delimitado pelo envoltório nuclear. Nele, além da presença do núcleo delimitado, há diversas outras organelas que são muito características, tais como retículo endoplasmático, complexo de Golgi, cloroplastos e mitocôndrias. 26 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Para saber mais sobre essas estruturas celulares e seus componentes, leia o artigo da Embrapa (2007), disponível em: http://www.cnpt.embrapa.br/biblio/ do/p_do85_2.htm. Acesso em: 10 fev. 2023. Essas células eucariontes podem ser encontradas em fungos, protozoários, plantas e também animais (CERETTA; AITA, 2008; CARVALHO, 2010). E de for- ma geral, esses seres vivos apresentam células com aspectos morfológicos e mecanismos de replicação similares. No entanto, é importante destacar que as células eucariontes não são todas iguais. Há algumas especificidades, por exemplo, as células vegetais com relação às células animais. As células vegetais apresentam parede celular rica em celulose e lignina, como também organelas como vacúolo e cloroplastos. Esses últimos são as organelas ricas em clorofila, que estão relacionadas à realização de fotossínte- se (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010). Retome o conteúdo apresentado, analise e compare as imagens referentes às células procariontes e eucariontes. Destaque o que você verifica de diferente entre elas. Além disso, as células vegetais apresentam dois tipos de parece celular, que são a primária e a secundária. Estas apresentam diferentes composições com relação aos teores de celulose, hemicelulose e lignina (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010; CARVALHO, 2010). http://www.cnpt.embrapa.br/biblio/do/p_do85_2.htm http://www.cnpt.embrapa.br/biblio/do/p_do85_2.htm 27 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 CÉLULA VEGETAL (À ESQUERDA) E CÉLULA ANIMAL (À DIREITA) Fonte: Bouzon, Gargioni e Ouriques (2010, p. 30 apud COOPER, 2001, p. 34). #pratodosverem: célula vegetal e animal lado a lado. No entanto, apesar de algumas diferenças pontuais, de uma forma geral, as principais características das células eucariontes são: • apresenta estruturas delimitadas pelas membranas; • apresenta o núcleo celular; • realiza mitose; e • apresenta ribossomo do tipo 80S. 1.3.3 VÍRUS Os vírus são uma classe diferenciada, pois não possuem células, ou seja, eles são classificados como acelulares. Sendo assim, é possível perceber que eles não apresentam a maquinaria complexa para fazer funcionar seu metabolis- mo e o seu programa genético. Mas, afinal, como eles fazem? A resposta para essa pergunta é muito simples: eles precisam das células hospedeiras (BOU- ZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010, 2010). 28 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Segundo Nogueira e Silva Filho (2015, p. 91), [...] a palavra vírus vem do latim e significa “veneno”. Isso mesmo. Veneno. Será que os vírus são veneno? Por que eles têm esse estranho nome? quando as pessoas não conseguiam associar uma determinada enfermidade com as bactérias ou outros seres vivos, logo diziam que o agente causador era um veneno. Foi então que surgiu a expressão: “veneno”, ficando até os dias de hoje. No geral, os vírus apresentam tamanhos entre 10-100 vezes menores que as bactérias, com tamanhos médios variando entre 20-300 nm. Sendo assim, eles só podem ser vistos com a utilização de microscópios eletrônicos (NO- GUEIRA; SILVA FILHO, 2015). COMPARAÇÃO ENTRE OS TAMANHOS DE DIFERENTES VÍRUS E CÉLULAS Fonte: Nogueira e Silva Filho (2015, p. 94). #pratodosverem: estruturas de vírus e células para comparação de tamanho entre eles. 29 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Bacteriófago é um tipo de vírus que ataca bactérias. No geral, os vírus apresentam uma estrutura que consiste em uma capa de proteína (denominada capsídeo, formada por capsômeros) na qual contém o seu material genético (que pode ser DNA ou RNA). Essa estrutura básica do vírus é denominada vírion, que consiste na partícula viral total ou completa. O vírion, por sua vez, pode ser nu ou envelopado (NOGUEIRA; SILVA FILHO, 2015). VÍRION – NU E ENVELOPADO Fonte: UFRGS (2020). #pratodosverem: duas estruturas dos vírus, sendo um com envelope e outra sem. 30 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Além dos exemplos de vírions citados, há também os vírus denominados bac- teriófagos (também chamados apenas de fagos), que são os vírus que infec- tam as bactérias (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010). BACTERIÓFAGO Fonte: Bouzon, Gargioni e Ouriques (2010, p. 21). #pratodosverem: tipo de vírus que infecta as bactérias, com suas estruturas indicadas. Logo, podemos entender que todos os vírus são considerados parasitas ce- lulares obrigatórios, pois eles só conseguem viver e se replicar no interior de células vivas. No entanto, para que seja possível, o vírus deve conter as infor- mações necessárias para conseguir programar e utilizar a célula hospedeira infectada. Por isso que nem todos os vírus infectam plantas, animais ou humanos. Há uma seletividade com relação a isso, devido às próprias características virais (BOUZON; GARGIONI; OURIQUES, 2010; NOGUEIRA; SILVA FILHO, 2015). 31 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 CONCLUSÃO Esta unidade teve por objetivo apresentar os conhecimentos básicos e fun- damentais sobre os organismos do solo, trazendo informações pertinentes e necessárias sobre sua natureza, diversidade e distribuição no solo. Além disso, foram abordados os fatores que afetam esses organismos no am- biente edáfico, de forma que foi possível compreender como esses fatores (pH, água, temperatura, atmosfera e nutrientes) afetam e interferem direta- mente no desenvolvimento e na multiplicação desses seres que são tão fun- damentais para a qualidade do solo. E tudo isso entendendo a biologia celular dos principais organismos que ha- bitam os solos, tais como os seres procariotos (bactérias, por exemplo, que compõem a biomassa microbiana) e os eucariotos (como os fungos e os in- setos). 32 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MATERIAL COMPLEMENTAR ALVES, P. R. L. et al. Contribuição da fauna do solo para os serviços ambientais. In: PARRON, L. M.; GARCIA, J. R.; OLIVEIRA, E. B. de; BROWN, G. G.; PRADO, R. B. (ed.). Serviços ambientais em sistemas agrícolas e florestais do Bioma Mata Atlântica. Brasília, DF: Embrapa, 2015. Disponível em: https://www.alice.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/1128021/1/final9207.pdf. Acesso em: 10 fev. 2023. AQUINO, A. M.; CORREIA, M. E. F. Invertebrados edáficose o seu papel nos processos do solo. Seropédica: Embrapa, 2005. 28p. Embrapa Agrobiologia, Documentos 201. Disponível em: https:// www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/626880/1/doc201.pdf. Acesso em: 10 fev. 2023. BARETTA, D. et al. Fauna edáfica e qualidade do solo. Tópicos Ci. Solo, [S. l.], v. 7, p. 119-170, 2011. Disponível em: https://www.researchgate.net/profile/Mauricio-Alves/publication/267333227_FAU- NA_EDAFICA_E_QUALIDADE_DO_SOLO/links/544c197f0cf2bcc9b1d6c3e2/FAUNA-EDAFICA-E- -QUALIDADE-DO-SOLO.pdf. Acesso em: 10 fev. 2023. RENNER, L. M. A importância da fauna do solo. SB Rural, UDESC, [S. l.], ano 9, n. 205, 2017. Disponí- vel em: https://www.udesc.br/arquivos/ceo/id_cpmenu/1043/rural_205_15236482339303_1043.pdf. Acesso em: 10 fev. 2023. TOMA, M. A. et al. Macrofauna. Lavras: Ed. Ufla, 2017. 32p. v. 2. (Conhecendo a vida do solo). Dispo- nível em: https://www.researchgate.net/publication/330135176_Conhecendo_a_vida_do_solo_Ma- cro_fauna_V2. Acesso em: 10 fev. 2023. https://www.alice.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/1128021/1/final9207.pdf https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/626880/1/doc201.pdf https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/626880/1/doc201.pdf https://www.researchgate.net/profile/Mauricio-Alves/publication/267333227_FAUNA_EDAFICA_E_QUALIDADE_DO_SOLO/links/544c197f0cf2bcc9b1d6c3e2/FAUNA-EDAFICA-E-QUALIDADE-DO-SOLO.pdf https://www.researchgate.net/profile/Mauricio-Alves/publication/267333227_FAUNA_EDAFICA_E_QUALIDADE_DO_SOLO/links/544c197f0cf2bcc9b1d6c3e2/FAUNA-EDAFICA-E-QUALIDADE-DO-SOLO.pdf https://www.researchgate.net/profile/Mauricio-Alves/publication/267333227_FAUNA_EDAFICA_E_QUALIDADE_DO_SOLO/links/544c197f0cf2bcc9b1d6c3e2/FAUNA-EDAFICA-E-QUALIDADE-DO-SOLO.pdf https://www.udesc.br/arquivos/ceo/id_cpmenu/1043/rural_205_15236482339303_1043.pdf https://www.researchgate.net/publication/330135176_Conhecendo_a_vida_do_solo_Macro_fauna_V2 https://www.researchgate.net/publication/330135176_Conhecendo_a_vida_do_solo_Macro_fauna_V2 UNIDADE 2 OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: 33 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS > Compreender as interações positivas e negativas entre os microrganismos do solo e entender sua estrutura organizacional no solo. > Identificar os tipos de interações entre os microrganismos e o solo que influenciam diretamente na estrutura e na fertilidade. 34 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 2 ECOLOGIA E ATIVIDADE MICROBIANA INTRODUÇÃO DA UNIDADE Esta unidade abordará as interações que ocorrem entre os organismos do solo, que podem ser divididas em dois grupos: interações positivas e intera- ções negativas. As interações positivas são aquelas nas quais um dos orga- nismos envolvidos se beneficia, enquanto para o outro a interação pode ser benéfica ou neutra. Já as interações negativas são aquelas nas quais um or- ganismo se beneficia em detrimento do outro. Nesse cenário, conhecer essa dinâmica de interações é importante para entendermos como funciona a es- trutura organizacional desses organismos no ambiente edáfico. Além dessas interações entre os organismos, há ainda sua interação com o solo e as plantas. Nesta unidade, você também vai aprender sobre o ambien- te no qual essa interação (organismo-solo-planta) ocorre de forma intensa. No geral, esse ambiente destacado se chama rizosfera, e é conhecido como um local no solo extremamente rico do ponto de vista biológico. Com essa interação, várias propriedades do solo são impactadas de forma positiva, tais como as propriedades físicas (no que tange à agregação do solo e, conse- quentemente, à estruturação) e as propriedades químicas (no que tange à fertilidade). Bons estudos! 2.1 INTERAÇÕES ENTRE OS ORGANISMOS DO SOLO No ambiente edáfico, diversas interações organismo-organismo podem ocor- rer. E estas podem ser benéficas, neutras ou maléficas. Com isso, didatica- mente, podemos dividir as interações em dois grupos: as interações positivas e as interações negativas (CARDOSO; ANDREOTE; 2016). Veremos cada um deles, em detalhes, a seguir. 35 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 2.1.1 INTERAÇÕES POSITIVAS As interações positivas são aquelas em que “pelo menos um dos organismos envolvidos é beneficiado e nenhum deles é prejudicado” (CARDOSO; ANDRE- OTE, 2016, p. 39). Ou seja, temos os organismos A e B, onde A é beneficiado com a interação; e B pode ser beneficiado ou se manter neutro. Nesse cenário, podemos ter as seguintes interações positivas: Mutualismo (ou simbiose) Consiste na “interação obrigatória que traz benefícios para ambos os organismos. Nessa interação os dois organismos são metabolicamente dependentes entre si” (CERETTA; AITA, 2008, p. 41, grifo meu). Com essa interação, há vantagens ecológicas, tais como fontes de nutrientes, além de estresses ambientais. Um exemplo clássico dessa interação, que demonstra a obrigatoriedade, é a relação do cupim com o protozoário que vive em seu trato digestivo. Você sabia que sem o protozoário, o cupim não conseguiria metabolizar as partículas que consomem? Pois então, o cupim é totalmente dependente desse organismo, o que configura a relação como obrigatória. CUPIM À ESQUERDA E O PROTOZOÁRIO À DIREITA Fonte: Negreiros (2017). #pratodosverem: duas imagens, lado a lado, onde uma mostra o cupim e a outra mostra o protozoário que habita o trato intestinal do cupim. Outro exemplo são os líquens, que são bastante conhecidos, e são encontrados na natureza, fixados em superfícies como árvores e rochas. Esse organismo vivo é uma espécie de fungo que se associa a um organismo fototrófico, uma alga ou uma espécie de bactéria (cianobactéria). Nessa interação, o organismo fototrófico consiste em um 36 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS produtor primário (ou seja, fornece os nutrientes para o fungo), enquanto o fungo contribui com a fixação e a proteção desse produtor primário. Cooperação (ou protocooperação) Nessa interação, os dois organismos envolvidos se beneficiam. E qual é a diferença desta para o mutualismo? A resposta é: esta interação não é obrigatória. Ela é facultativa. Sendo assim, na ausência da interação, nenhum dos dois organismos é prejudicado. Um exemplo desse tipo de interação é a [...] associação entre as bactérias do gênero Cellulomonas e Azotobacter. A primeira ao se beneficiar do N fixado via FBN pela Azotobacter degrada a celulose em compostos mais biodegradáveis que podem ser usados pela Azotobacter. (CERETTA; AITA, 2008, p. 42). Comensalismo Nesse tipo de interação, “apenas um organismo se beneficia, sendo essa relação positiva para o mesmo e neutra para o outro organismo envolvido na interação” (CARDOSO; ANDREOTE, 2016, p. 39, grifo meu). Porém, na ausência da interação, um dos organismos tende a ser prejudicado, e quando há a interação, um deles é estimulado. Um exemplo desse tipo de interação é dado por Ceretta e Aita: Isso ocorre entre as bactérias oxidantes de amônia e as amonificadoras. As amonificadoras ao atacarem compostos ricos em nitrogênio liberam ao solo amônia. A amônia é o substrato que as bactérias oxidantes de amônia (Nitrossomonas) utilizam para obter energia. (CERETTA; AITA, 2008, p. 42). Ou seja, nessa interação, um organismo tende a produzir compostos importantes e que são utilizados por outro organismo em benefício próprio. Dessa forma, apenas o organismo que utiliza os compostos é beneficiado. Alguns autores incluem ainda como interação positiva o ‘neutralismo’. No en- tanto, as interações neutras tendem a ocorrer apenas quando as populações estão muito distantes entre si. Sendo assim, ainda não há um consenso sobre esse tipode interação no ambiente edáfico (MOREIRA; SIQUEIRA; 2006; CAR- DOSO; ANDREOTE, 2016). 37 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 2.1.2 INTERAÇÕES NEGATIVAS As interações negativas são aquelas que ocorrem “[...] quando pelo menos um dos organismos envolvidos é prejudicado, podendo ou não ocorrer benefícios para a outra parte envolvida.” (CARDOSO; ANDREOTE, 2016, p. 39). Ou seja, temos os organismos A e B, onde A pode ser beneficiado (ou não) com a inte- ração; e B é prejudicado de alguma forma. São interações negativas: Predação Como o próprio nome já deixa claro, esse tipo de interação consiste no processo no qual um organismo consome o outro. Ou seja, o organismo A ataca e consome a sua presa B. Um exemplo comum que ocorre no solo: os nematoides e protozoários que se alimentam de bactérias e fungos, o que contribui para o equilíbrio das populações. Parasitismo Essa interação é considerada como uma das mais complexas, visto que é difícil determinar a linha limítrofe entre o parasitismo e a predação. Nesse caso, um dos organismos vive às custas do outro, ou seja, ele tende a se beneficiar do outro, seja para proteção ou para a absorção de nutrientes, por exemplo. No entanto, a depender do grau de parasitismo, pode-se levar o organismo parasitado à morte. Como exemplo, podemos indicar o fungo Rhizoctonia solani (Figura 2), o qual é parasita dos fungos dos gêneros Mucor e Pythium. 38 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS DETALHES DO FUNGO RHIZOCTONIA SOLANI Fonte: Almeida (2021). #pratodosverem: quatro imagens que mostram em detalhes o fungo da espécie Rhizoctonia solani. Além disso, o fungo Rhizoctonia solani também é importante na fitopatologia, visto que ele causa doenças em plantas cultivadas. Competição Consiste na interação na qual os [...] diferentes organismos dentro de uma população ou comunidade utilizam os mesmos recursos para sobreviver. No solo, as populações competem principalmente por substratos de carbono (principalmente glicose), nutrientes, fatores de crescimento, O2, água e espaço. (CERETTA; AITA, 2008, p. 43). Antagonismo (ou amensalismo) Nesse tipo de interação, um dos organismos envolvidos “produz substâncias que podem inibir o crescimento de outro organismo” (CARDOSO; ANDREOTE, 2016, p. 40). Um exemplo desse tipo de interação são os organismos, como as bactérias, que podem acidificar o solo e, dessa forma, deixam o ambiente impróprio para a sobrevivência de outros organismos que não suportam pH mais baixo. 39 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 É importante destacar que as interações, positivas e negativas, ocorrem de forma simultânea no ambiente edáfico. A separação aqui é apenas didática. Veja a seguir um exemplo esquemático de todas as interações que vimos até aqui, tanto as positivas quanto as negativas. RESUMOS DAS INTERAÇÕES ENTRE OS ORGANISMOS Fonte: Ceretta e Aita (2008, p. 41). #pratodosverem: sequência de imagens que demonstram como ocorrem as interações. Todas essas interações são extremamente importantes para a dinâmica, o equilíbrio e a estruturação organizacional dos organismos no solo. 2.1.3 ESTRUTURA ORGANIZACIONAL DOS MICRORGANISMOS DO SOLO A estrutura organizacional dos organismos, de forma geral, ocorre no que cha- mamos de populações. Estas são definidas como “um conjunto de organis- mos da mesma espécie, que se distribuem em diferentes frequências, dando origem a uma curva assintótica, que é padrão na descrição da estrutura das populações que existem em solos” (CARDOSO; ANDREOTE, 2016, p. 41). 40 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Diante dessa definição importante e necessária, essa estrutura organizacio- nal pode ser demonstrada graficamente da seguinte forma: DEMONSTRAÇÃO DAS CURVAS DE DISTRIBUIÇÃO DAS POPULAÇÕES MICROBIANAS Fonte: Cardoso e Andreote (2016, p. 41). #pratodosverem: imagem gráfica exemplificando como ocorrem as curvas assintóticas das populações microbianas no ambiente edáfico. Como podemos observar, nós temos um grupo de populações que apre- sentam uma alta frequência. Por outro lado, temos também um grupo que apresenta frequência mais baixa, dando origem à ‘biosfera rara’ (LYNCH; NEU- FELD, 2015). A biosfera consiste na junção dos elementos que contribuem e/ou dão condições para a existência da manutenção da vida. Sendo assim, quando se fala em “biosfera rara”, indicam-se condições inadequadas para a sobrevivência dos organismos. 41 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 No geral, esse comportamento apresentado no gráfico é comum em todos os solos; o ponto de diferenciação são os ângulos das curvas. Sendo assim, fica o questionamento: se ocorre em todos os solos, por que, então, temos as indicações ‘solos I, II e III’? A resposta para essa pergunta é simples: porque nós temos variações de ma- nejos nos solos (como manejos mais conservacionistas, manejos mais inten- sivos e solos com ausência de manejo), o que impacta diretamente nas popu- lações dos organismos. Como os manejos do solo afetam diretamente as populações, o ideal é que sejam realizadas práticas de manejo mais conservacionistas, justamente para a manutenção desses organismos do solo, que desempenham papéis tão importantes para a qualidade do ambiente edáfico (CERETTA; AITA, 2008). De acordo com Cardoso e Andreote (2016), podemos caracterizar os solos I, II e III da seguinte forma: Solo I Possivelmente é um solo sob vegetação mais natural, por exemplo, em áreas de florestas e matas. Isso se justifica devido à maior quantidade de populações. Solo II Provavelmente é um solo sob sistemas de cultivos que empregam manejos conservacionistas, pois, apesar da curva com menores valores quando comparada com o solo I, ainda apresenta um bom comportamento (diferentemente do solo III). 42 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Solo III Possivelmente é um solo sob sistemas de cultivo e manejo mais intensivos, visto que a curva apresenta menor quantidade de organismos. Nesse cenário, devem ser realizadas práticas que não são conservacionistas do solo. Portanto, podemos dizer que a diversidade biológica é de extrema importân- cia, tanto para entendermos as oscilações das populações em decorrência das interações naturais que ocorrem quanto para compreendermos a relevância do manejo, seguindo práticas de conservação do solo. Ou seja, a dinâmica e a diversidade dos organismos estão diretamente relacionadas às questões na- turais e antrópicas (CARDOSO; ANDREOTE, 2016). 2.2 INTERAÇÕES DOS ORGANISMOS COM O SOLO 2.2.1 RIZOSFERA A rizosfera é definida como “região do solo que é influenciada pela raiz da planta, ambiente esse rico em nutrientes e consequentemente em microrga- nismos” (CARDOSO; ANDREOTE, 2016, p. 47). RIZOSFERA Fonte: Nerastri (2020). #pratodosverem: imagem ilustrativa da região do solo denominada rizosfera. 43 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Segundo Pereira (2000), essa área do solo é o local de maior interação entre organismos-solo-planta. Por isso, é considerada como a mais ativa, uma vez que há a exsudação de vários compostos orgânicos, que, além de estimula- rem os organismos do solo, contribuem para as diferentes propriedades físi- cas e químicas do solo (BAIS et al., 2016). No entanto, é importante frisar que esse ambiente é mutável, de forma que a sua composição e a sua estrutura podem ser diretamente influenciadas pela composição e pelaumidade do solo, por exemplo (PEREIRA, 2000). Na região da rizosfera, a população microbiana supera as regiões não influenciadas pelas raízes das espécies vegetais em 10 a 100 vezes. Ou seja, existem de 10 a 100x mais organismos na região da rizosfera do que fora dela. Impressionante, não é mesmo? Fonte: Ceretta e Aita (2008). Segundo Cardoso e Andreote, didaticamente, a região da rizosfera pode ser separada em três zonas diferentes, quais sejam: Endorizosfera Que consiste na área próxima ao córtex e à endoderme. Rizoplano Que consiste na zona adjacente à raiz, incluindo ainda a epiderme. Ectorizosfera Que consiste na área fora a partir da zona do rizoplano. 44 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS ZONAS DA RIZOSFERA Fonte: Nerastri (2020). #pratodosverem: imagem ilustrativa das zonas que compõem a rizosfera. De forma geral, os organismos do solo exercem diferentes efeitos sobre as espécies vegetais, contribuindo, inclusive, no desenvolvimento e na produção das plantas. Esse fato consiste no que chamamos de retroalimentação, que segundo Pereira (2000), Cardoso e Andreote (2016) e Nerastri (2020), pode ser explicada da seguinte maneira: 1. as plantas liberam os exsudados; 2. os exsudados contribuem para o crescimento e desenvolvimento dos organismos; e 3. os organismos contribuem com melhorias nas propriedades do solo e fomentam as condições ideais para o bom crescimento das plantas. 45 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 RETROALIMENTAÇÃO plantas organismos exsudados Fonte: elaborado pelo autor (2023). #pratodosverem: três círculos são conectados por setas, formando um ciclo que se retroalimenta. Em cada círculo está escrito “plantas”, “exsudados” e “organismos”, respectivamente. Sendo assim, podemos dizer que existe uma relação clara de causa-efeito. E assim, fica clara a complexidade da rizosfera e a importância da interação, tanto para os organismos quanto para o solo e as plantas, não é mesmo? INTERAÇÃO DE CAUSA-EFEITO Fonte: Cardoso e Andreote (2016, p. 49). #pratodosverem: imagem ilustrativa da interação entre os organismos do solo e as raízes, na região denominada rizosfera. 46 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 2.2.2 AGREGAÇÃO E ESTRUTURA DO SOLO Os agregados do solo podem ser definidos como as partículas secundárias, que são formadas pelas partículas primárias do solo (areia, silte e argila); e a matéria orgânica é um dos principais agentes cimentantes, além dos óxidos de ferro e alumínio (TISDALL; OADES, 1982). AGREGADOS DO SOLO Fonte: Embrapa Wheat (2018). #pratodosverem: imagem mostrando agregados do solo de diferentes tamanhos. Os agregados do solo estáveis ao longo do perfil constituem a estruturação do solo. Por isso que, de acordo com Moreira e Siqueira (2006), a manutenção desses agregados é tão importante para a manutenção da estrutura e, conse- quentemente, da qualidade do solo. Dessa forma, os organismos do solo apresentam papel fundamental na agre- gação, visto que eles atuam na formação dos agregados de diferentes formas: • tanto como agentes ligantes diretos, tais como as hifas de fungos; • quanto pela liberação de polissacarídeos no meio, que funcionam como uma verdadeira ‘cola’ das partículas. 47 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 INTERAÇÃO DE CAUSA-EFEITO Fonte: Cardoso e Andreote (2016, p. 49). #pratodosverem: imagem ilustrativa da interação entre os organismos do solo e as raízes, na região denominada rizosfera. Os organismos do solo contribuem, portanto, para formação dos agregados e, em contrapartida, tendem a ser protegidos no interior dessas partículas se- cundárias (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Além disso, já se sabe que solos com agregados estáveis, com porosidade diversa, são essenciais para a manuten- ção da diversidade e também da alta atividade microbiológica do solo (TIS- DAL; OADES, 1982). Os microrganismos, ao favorecerem a manutenção e estabilidade dos agregados, contribuem ainda para a manutenção do carbono orgânico sequestrado no interior desses agregados. Isso é relevante tanto para a qualidade do solo quanto para auxiliar na regulação do clima. Dessa forma, podemos inferir que, para a agregação e a estruturação, há uma interação organismos-solo muito positiva, tanto para o solo quanto para os organismos. 48 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 2.2.3 FERTILIDADE DO SOLO A fertilidade do solo consiste em um ponto fundamental para a produtivida- de agrícola, pois ela contempla os nutrientes que são essenciais para a vida das espécies vegetais (IPNI, 1998). Você sabe quais são os nutrientes essenciais para as plantas, que são contemplados na fertilidade do solo? Ao todo, são treze nutrientes, separados em: • primários (nitrogênio, fósforo e potássio); • secundários (cálcio, magnésio e enxofre); e • micronutrientes (boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco). De forma geral, os organismos do solo apresentam interação direta com a fertilidade, pois eles são responsáveis pelo processo de degradação dos ma- teriais orgânicos e, consequentemente, contribuem para a ciclagem dos nu- trientes, que é tão importante para o crescimento, o desenvolvimento e a pro- dução pelas plantas. Além disso, os organismos participam ativamente dos ciclos biogeoquímicos de nutrientes essenciais para as plantas, tais como o nitrogênio e o fósforo (CARDOSO; ANDREOTE, 2016). Existe uma relação direta e muito clara entre os organismos, o solo e as plantas, como nós vimos até aqui. Para entender mais sobre esse assunto, assista ao vídeo disponível no link: https://www. youtube.com/watch?v=YfQkLs2wVrg. Acesso em: 15 fev. 2023. Nele, você vai conseguir entender ainda mais essas interações e ainda a importância delas. https://www.youtube.com/watch?v=YfQkLs2wVrg https://www.youtube.com/watch?v=YfQkLs2wVrg 49 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 É importante deixar claro que os organismos do solo atuam de duas formas: 4. liberando os nutrientes no solo, após a decomposição — processo deno- minado mineralização; e 5. imobilizando os nutrientes, com vistas a seu consumo próprio — proces- so denominado imobilização. Normalmente, essa imobilização é realizada pela biomassa microbiana, que engloba os fungos e as bactérias (IPNI, 1998; BATISTA et al., on-line). EXEMPLO DE MINERALIZAÇÃO E IMOBILIZAÇÃO Fonte: IPNI (1998, p. 41). #pratodosverem: ilustração de um exemplo de imobilização e mineralização do nitrogênio. São os organismos do solo que promovem essas alterações na forma do elemento disponível no solo. Então, você deve estar se perguntando: mas, então, quando os nutrientes são liberados? E todos os elementos são imobilizados? A resposta para a primeira pergunta é: os nutrientes são liberados quando há excesso para os organismos do solo, ou seja, primeiro eles utilizam o que pre- cisam para o seu próprio metabolismo, e o excedente eles disponibilizam na solução do solo. Com isso, as espécies vegetais podem absorver e utilizar no seu processo de crescimento e/ou desenvolvimento. Sobre a segunda pergunta, normalmente, os organismos tendem a imobili- zar elementos como o nitrogênio, o carbono, o fósforo e o enxofre. No entanto, os organismos liberam no solo quando há excesso, da mesma forma como explicado anteriormente. Além do excedente, os nutrientes podem ser libe- rados também quando esses organismos morrem e seus corpos se decom- põem (IPNI, 1998). 50 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017,Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS CONCLUSÃO Esta unidade objetivou apresentar as interações que existem, tanto entre os organismos quanto destes com o solo e as plantas. Nesse sentido, nós trata- mos das interações positivas e negativas entre os organismos, que são classi- ficadas dessa forma, pois a primeira consiste nas interações que não trazem nenhum tipo de malefício a um dos organismos envolvidos, enquanto a se- gunda traz interações nas quais há beneficiamento de um em detrimento do outro. Além disso, vimos que são essas interações que contribuem para a organização e a dinâmica das populações microbianas no solo. Já com relação às interações organismo-solo-planta, estudamos que existe uma região do solo que tem total influência das raízes e, com isso, há uma elevada taxa de atividade dos organismos. E essa atividade, assim como os exsudados liberados por eles, contribuem para diversas propriedades do solo, tais como as propriedades físicas (como a agregação) e as propriedades quí- micas (como a fertilidade). 51 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MATERIAL COMPLEMENTAR Para saber mais sobre este tema, leia os artigos a seguir D’ANDRÉA, A. F. et al. Atributos biológicos indicadores da qualidade do solo em sistemas de ma- nejo na região do cerrado no sul do Estado de Goiás. R. Bras. Ci. Solo, [S. l.], v. 26, p. 913-923, 2002. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbcs/a/C483nhwGWSJtbCCvNyZkPbj/?format=pdf&lang= pt. Acesso em: 15 fev. 2023. FRAGA, M. E. et al. Interação microrganismo, solo e flora como condutores da diversidade na Mata Atlântica. Acta Botanica Brasilica, [S. l.], v. 26, n. 4, p. 857-865, 2012. Disponível em: https:// www.scielo.br/j/abb/a/F8VxTNSftM4ZVX5dS3kzLFg/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 15 fev. 2023. MARCHETTI, M. M.; ANA BARP., E. A. Efeito rizosfera: a importância de bactérias fixadoras de nitrogênio para o solo/planta – revisão. Ignis, Caçador, v. 4, n. 1, p. 61-71, 2015. Disponível em: https:// periodicos.uniarp.edu.br/index.php/ignis/article/view/767/474. Acesso em: 15 fev. 2023. PEREIRA, M. G. et al. Interações entre fungos micorrízicos arbusculares, rizóbio e actinomicetos na rizosfera de soja. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v. 17, n. 12, p. 1249–1256, 2013. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbeaa/a/ctvxjhxz8tDFS3BkxQ63YJJ/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 15 fev. 2023. TODA, F. E. et al. Biomassa microbiana e sua correlação com a fertilidade de solos em dife- rentes sistemas de cultivo. Colloquium Agrariae, [S. l.], v. 6, n. 2, p. 1-7, 2010. Disponível em: https:// revistas.unoeste.br/index.php/ca/article/view/507/499 Acesso em: 15 fev. 2023. https://www.scielo.br/j/rbcs/a/C483nhwGWSJtbCCvNyZkPbj/?format=pdf&lang=pt https://www.scielo.br/j/rbcs/a/C483nhwGWSJtbCCvNyZkPbj/?format=pdf&lang=pt https://www.scielo.br/j/abb/a/F8VxTNSftM4ZVX5dS3kzLFg/?format=pdf&lang=pt https://www.scielo.br/j/abb/a/F8VxTNSftM4ZVX5dS3kzLFg/?format=pdf&lang=pt https://periodicos.uniarp.edu.br/index.php/ignis/article/view/767/474 https://periodicos.uniarp.edu.br/index.php/ignis/article/view/767/474 https://www.scielo.br/j/rbeaa/a/ctvxjhxz8tDFS3BkxQ63YJJ/?format=pdf&lang=pt https://revistas.unoeste.br/index.php/ca/article/view/507/499 https://revistas.unoeste.br/index.php/ca/article/view/507/499 52 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS UNIDADE 3 OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: 53 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS > Compreender a matéria orgânica e a relação com os microrganismos do solo. > Conhecer a biomassa microbiana, que é considerada a porção viva da matéria orgânica do solo. 54 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 3 CONHECENDO A MATÉRIA ORGÂNICA E A RELAÇÃO COM OS MICRORGANISMOS DO SOLO INTRODUÇÃO DA UNIDADE Nesta unidade, trataremos da matéria orgânica (MO), que consiste em todo o material orgânico presente no solo, seja de origem animal ou vegetal, nos mais diversos estágios de decomposição. Aqui, você vai aprender a relação que existe entre a MO e os organismos do solo. Nesse cenário, você compreenderá os conceitos fundamentais sobre o tema, além de conhecer parâmetros importantes da MO, tais como sua dinâmica, manutenção, decomposição e frações (ou compartimentalização). Todos es- ses parâmetros estão diretamente relacionados aos organismos do solo, visto que eles são diretamente responsáveis por todo o processo de decomposição. Além disso, nesta unidade, você vai conhecer a biomassa microbiana, que é considerada a porção viva da MO, composta por fungos e bactérias. Por fim, você vai compreender que essa biomassa funciona como um importante indicador da qualidade da MO, a partir da análise do quociente microbiano (qMIC). Bons estudos! MATÉRIA ORGÂNICA (MO) E OS MICRORGANISMOS DO SOLO Antes de aprofundarmos no tema, nós precisamos definir o que é matéria orgânica do solo e entender sua importância. No geral, a matéria orgânica do solo pode ser definida como [...] todo o carbono orgânico presente no solo na forma de resíduos frescos ou em diversos estágios de decomposição, compostos humificados e materiais carbonizados (ex.: carvão em solos de savana), associados ou não à fração mineral; assim como a porção viva, composta por raízes e pela micro, meso e macrofauna. (ROSCOE; MACHADO, 2002, p.13). 55 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MATÉRIA ORGÂNICA Fonte: © rawpixel.com, Freepik (2023). #pratodosverem: imagem da mão de uma pessoa cultivando uma planta. Detalhe na mão cheia de solo preto rico em matéria orgânica. Segundo Leite, “[...] a matéria orgânica é um componente importante do solo, afetando diversos processos físicos, químicos e biológicos e, por meio desses, desempenhando importantes funções.” (LEITE, 2004, p. 9). Ainda segundo o autor, sem a matéria orgânica (MO), os solos seriam apenas uma mistura estéril (ou seja, improdutivos) de minerais do intemperismo das rochas. Dessa forma, a MO é um importante pool de carbono e nutrientes, e é fundamental na sustentabilidade e produtividade dos ecossistemas (sejam eles agrícolas ou não). Na tradução literal, o termo “pool” significa piscina. No entanto, a ciência do solo entende pool como um (grande, importante, relevante) reservatório. Agora que já sabemos o que a MO e sua importância, vamos seguir enten- dendo a sua dinâmica, manutenção, mineralização e compartimentalização. 56 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS 3.1 DINÂMICA E MANUTENÇÃO DA MO A dinâmica da matéria orgânica (MO) indica as transformações que ocorrem nos resíduos orgânicos. A palavra “dinâmica” representa, de forma geral, um movimento de um de- terminado fator a partir de estímulos. No caso da MO não é diferente: a dinâ- mica consiste nos movimentos de transformações que ocorrem no solo e que podem ocorrer em sequência, conforme demonstrado a seguir: DINÂMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA DO SOLO MOS Decomposição Móleculas compostas em moléculas simples Humificação Móleculas amorfas, elevado peso molecular, alta estabilidade Translocação Ácidos orgânicos de BPM e substâncias húmicas Interação Com minerais de argila Estabilização Decrécimo do potencial de perda (erosão lixiviação e respiração) Mineralização Liberação de compostos inorgânicos (H2S, NH4 +, CO2, NO3 -) Fonte: Fontana (2009, p. 3). #pratodosverem: imagem ilustrativa dos processos relacionados à dinâmica da matéria orgânica do solo. Lê-se MOS ao centro da imagem e os processos: decomposição,humificação, translocação, interação, estabilização e mineralização ao redor da MOS, com setas indicativas. Segundo Zech et al. (1997) e Fontana (2009), nesse cenário, podemos enten- der esses processos da seguinte forma: Decomposição Consiste na quebra das moléculas mais complexas em moléculas mais simples. 57 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Humificação Corresponde à transformação dos compostos em substâncias de alto peso molecular e mais estáveis. Translocação É o movimento dos compostos (como os ácidos orgânicos de BPM — baixo peso molecular, menos estáveis) nos horizontes do solo. Esse movimento pode ser realizado pelos organismos do solo (i.e., minhocas e cupins). Interação Ligação dos compostos orgânicos com os minerais de argila, formando os complexos organominerais. Estabilização Processo que promove a diminuição do potencial de perda dos compostos orgânicos. Mineralização Processo de liberação dos elementos para a solução do solo. No geral, essa dinâmica da MO é governada pela adição dos resíduos orgâni- cos (que podem ser de origem vegetal e/ou animal) e pela constante transfor- mação deles sob a ação dos mais diversos fatores (físicos, biológicos, químicos e de manejo do solo) (FELLER, 1997). 58 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS FOLHAS DE ÁRVORES EM DECOMPOSIÇÃO Fonte: © wirestock, Freepik (2023). #pratodosverem: fotografia de um solo com folhas seca e em decomposição, ao fundo, há uma paisagem de árvores e um céu azul. Os fatores que influenciam a dinâmica da matéria orgânica podem ser: temperatura, organismos do solo, umidade, pH, quantidade de nutrientes disponíveis, teor de argila do solo, relação carbono/ nitrogênio dos resíduos e acidez do solo. Além desses, os fatores de formação (material de origem, clima, relevo, organismos do solo e tempo) também apresentam papel importante no controle da dinâmica da MO, visto que mantêm relação direta com processos importantes, como a decomposição, mineralização e humificação da MO (FONTANA, 2009). 3.2 DECOMPOSIÇÃO E MINERALIZAÇÃO DA MO A decomposição da MO consiste na despolimerização das moléculas. Ou seja, podemos dizer que a decomposição consiste na quebra dos resíduos orgâ- nicos, transformando-os em materiais solúveis, para serem absorvidos pelas células microbianas (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006; FONTANA, 2009). 59 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Despolimerização Quebra de moléculas mais complexas em moléculas mais simples. No geral, podemos destacar que o processo de decomposição acontece se- guindo fases, conforme destacado no quadro a seguir. FASES DO PROCESSO DE DECOMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS ORGÂNICOS Fase Aspectos funcionais/Características Redução do tamanho das moléculas/ partículas A fauna do solo é responsável pela fragmentação dos resíduos, é importante para reduzir o tamanho das partículas para o ataque inicial. Ataque inicial dos organismos do solo Os subprodutos orgânicos do ataque inicial são atacados por vários organismos do solo, avançando no processo de decomposição das moléculas. Ataque intermediário Começa a ocorrer a decomposição gradual das moléculas mais resistentes, tais como a lignina. Aqui, o processo é realizado por actinomicetos e fungos especialistas. Ataque final Fonte: Moreira e Siqueira (2006, p. 208). À medida que acontece a decomposição, ocorre também a mineralização, que consiste na conversão dos elementos químicos da sua forma orgânica para a forma mineral — forma absorvível pela planta (FONTANA, 2009). No processo de decomposição dos resíduos orgânicos do solo, os organismos, nos seus mais diferentes tamanhos, apresentam papel-chave, visto que [...] os microrganismos atuam como transformadores, enquanto os macroorganismos, representados especialmente por invertebrados macroscópicos, atuam como reguladores (engenheiros) do processo. Desse modo, seres micro e macroscópicos atuam de modo interativo formando uma intensa cadeia trófica onde os reguladores tem a função de trituradores dos materiais orgânicos, atuando também como predadores e 60 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS parasitas, enquanto fungos, bactérias e actinomicetos são essencialmente decompositores primários. (MOREIRA; SIQUEIRA 2006, p. 206). Nesse cenário, é possível perceber que existem diferentes grupos de organis- mos envolvidos no processo de decomposição da MO. Trituradores Ácaros, formigas, mariposas. FORMIGAS Fonte: © wirestock, Freepik (2023). #pratodosverem: detalhe de três formigas vermelhas no tronco de uma árvore. Trituradores/decompositores Besouros, ácaros, moscas, minhocas, fungos, bactérias, actinomicetos. BESOURO Fonte: © wirestock, Freepik (2023). #pratodosverem: fotografia de um besouro de colaspis da uva empoleirado na haste da grama. 61 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Decompositores/trituradores Fungos, actinomicetos, bactérias, minhocas, colêmbolos. MINHOCA Fonte: © Outaki, Pixabay (2023). #pratodosverem: detalhe de minhoca sobre o chão de terra. Apenas decompositores Fungos, bactérias, actinomicetos. FUNGOS Fonte: © wirestock, Freepik (2023). #pratodosverem: detalhe de fungos no chão de uma floresta. Diante do exposto, fica claro que há a formação de uma verdadeira cadeia de alimentação (ou cadeia trófica), com diferentes organismos envolvidos e suas funções. 62 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS CADEIA TRÓFICA DOS ORGANISMOS DECOMPOSITORES Ácaros Predadores Mamíferos e pássaros Insetos predadores OligoquetasProtozoáriosNematóidesÁcarosCalêmbolas Ácaros predadores Nematóides predadores Nematóides Fungos Bactérias ExsudatosRestosRaízes Plantas Fonte: Moreira e Siqueira (2006, p. 207). #pratodosverem: ilustração da cadeia trófica dos organismos decompositores do solo. Os processos de decomposição e mineralização não são simples e nem estáticos. Pelo contrário, eles são complexos e dependentes dos diversos organismos presentes no solo, com as suas mais diversas funções e especialidades. 3.3 FRAÇÕES HÚMICAS E NÃO HUMIFICADAS De forma geral, tanto as frações húmicas como não húmicas compõem a matéria orgânica do solo. Mas, então, qual a diferença entre essas frações? As substâncias húmicas representam uma parte da matéria orgânica 63 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 [...] composta por substâncias orgânicas amorfas, heterogêneas e com comportamento químico similar, de estruturas químicas complexas, de natureza particular, sem composição específica, de maior estabilidade do que os materiais que as originaram e com ausência de vestígios microscopicamente visíveis dos tecidos ou células originais. (FONTANA, 2009, p. 4). Outra definição de substâncias húmicas pode ser verificada em Moreira e Siqueira (2006, p. 233), que afirmam que essas substâncias são “moléculas recalcitrantes [...], combinadas através de reações de polimerização e ressíntese, com compostos fenólicos”. Os termos “substâncias húmicas”, “frações húmicas” e “húmus” são sinônimos. As substâncias formadas pelo processo de humificação são basicamente oriundas do processo de transformações dos compostos como celulose, pro- teínas, lignina, dentre outros. De acordo com Fontana (2009, p. 4), essas trans- formações são “[...] a perda de polissacarídeos e componentes fenólicos, modi- ficação das estruturas de lignina, e enriquecimento em estruturas aromáticasnão lignínicas recalcitrantes.” Nesse contexto, os organismos do solo apresentam papel fundamental no processo de formação do húmus, como demonstra a figura a seguir. 64 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS ILUSTRAÇÃO DA PARTICIPAÇÃO DOS ORGANISMOS DO SOLO NA FORMAÇÃO DO HÚMUS Fonte: Moreira e Siqueira (2006, p. 206). #pratodosverem: desenho esquemático e ilustrativo da participação dos organismos do solo na formação das substâncias húmicas no solo. As substâncias humificadas apresentam efeitos diretos, profundos e impor- tantes nas propriedades do solo, influenciando tanto as características edáfi- cas quanto as plantas e os organismos do solo. Segundo Moreira e Siqueira (2006), essas substâncias afetam, principalmente: Propriedades físicas Melhora a agregação e, consequentemente, a estrutura, porosidade, aeração, umidade e permeabilidade do solo. Propriedades químicas Melhora a CTC e o efeito tampão, além da retenção dos nutrientes no solo (reservatório de nitrogênio, fósforo e enxofre). Propriedades biológicas Melhora a atividade e diversidade dos organismos do solo. 65 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 As substâncias húmicas podem ser separadas em três constituintes princi- pais, que são: os ácidos fúlvicos, os ácidos húmicos e a humina (MOREIRA; SI- QUEIRA, 2006). Esses constituintes são classificados dessa forma com base na solubilidade, cor, reatividade no solo e estabilidade química que apresentam (FONTANA, 2009). Já as substâncias orgânicas não humificadas são aquelas menos complexas, ou seja, mais facilmente decompostas, que são oriundas de atividades distin- tas no solo, tais como metabolismo secundário de plantas e organismos do solo. Nesse sentido, há diversas substâncias não húmicas no solo oriundas de dife- rentes atividades, tais como: da fisiologia e nutrição vegetal (liberando flavo- noides, ácidos ferúlicos, dentre outros), de atividades antifúngicas (liberando ácidos fenólicos e salicílicos) e de atividade antibacteriana (liberando ácidos fenólicos, taninos, flavonoides) (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Logo, podemos inferir que a principal diferença entre as substâncias húmicas e não húmicas consiste nessa complexidade dos compostos e, consequente- mente, a facilidade ou não do processo de decomposição (MOREIRA; SIQUEI- RA, 2006; FONTANA, 2009). 3.4 BIOMASSA MICROBIANA: A PORÇÃO VIVA DA MO 3.4.1 CONCEITOS E DEFINIÇÕES No geral, a composição do solo pode ser separada em: 50% de materiais sóli- dos (basicamente minerais), 25% de água e 25% de ar. Desses 50% de sólidos, em média, 5% representam os materiais orgânicos do solo. Parece pouco, mas essa porcentagem indica o que chamamos de fração orgânica do solo. 66 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS COMPOSIÇÃO MÉDIA DOS SOLOS Fonte: Molina Júnior (2017, p. 44). #pratodosverem: ilustração em gráfico de “pizza” demonstrando a composição média dos solos. A fração orgânica do solo consiste em uma mistura complexa de diferentes tecidos (mortos ou não) e de substâncias (orgânicas ou inorgânicas) transfor- madas ou em estado original, que influenciam diretamente nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo. De forma geral, essa fração é muito importante para a qualidade do solo. Além disso, a biomassa microbiana consiste em um indicador muito sensí- vel de mudanças no ecossistema, ou seja, mudanças de manejo do solo, por exemplo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Vamos, então, considerar esses 5% como o todo. Nesse cenário, podemos dizer que 95-98% (em média, variando entre 4,6-4,9%) de todo o carbono orgânico desse material consiste em matéria orgânica morta, humificada ou não. En- quanto a porção viva, que consiste na biomassa microbiana, não ultrapassa de 1-5% dessa fração orgânica do solo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Assim, podemos entender que a fração orgânica viva do solo [...] é protoplasma microbiano, representando a microbiomassa, definida como a parte viva da matéria orgânica do solo, composta por todos os organismos menos que 5x10³ µm³, representada por fungos, bactérias, actinomicetos, levetudas e representantes da microfauna, como os protozoários. (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006, p. 192). 67 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Ou seja, a biomassa microbiana pode ser definida, basicamente, “como a par- te viva e mais ativa da matéria orgânica” que é constituída por organismos que “atuam em processos que vão desde a formação do solo [...] até a decom- posição de resíduos orgânicos, ciclagem de nutrientes” (REIS JÚNIOR; MEN- DES, 2007, p. 9). Para saber mais sobre a biomassa microbiana e como podemos estudá-la nos solos, assista ao vídeo do grupo de pesquisa Forest Soils, da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB). Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=ci1khpmWbPs. Acesso em: 20 fev. 2023. Diante dessas definições, podemos entender que a biomassa microbiana consiste em uma fração da MO não protegida. Ou seja, uma fração que não apresenta proteção estrutural, como os agregados estáveis, e nem proteção coloidal, como os complexos organominerais. De acordo com Moreira e Siqueira (2006), a biomassa microbiana apresenta como funções principais: • decomposição dos resíduos vegetais; • liberação de enzimas no meio; • agregação temporária (ou seja, formação de agregados temporários); e • fonte de nutrientes (pelo processo de mineralização e imobilização). DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS VEGETAIS Fonte: © pvproductions, Freepik (2023). #pratodosverem: planta pequena brotando entre folhagens em decomposição. https://www.youtube.com/watch?v=ci1khpmWbPs https://www.youtube.com/watch?v=ci1khpmWbPs 68 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS Durante o processo de decomposição, uma parte do carbono e de outros nutrientes pode ficar imobilizada na biomassa microbiana, o que deixa essa fração orgânica rica em nutrientes. Esses nutrientes ficam disponíveis na solução do solo quando estão em excesso para a biomassa ou quando os organismos morrem e seus corpos são decompostos. Fonte: IPNI (1998). Essa parte viva do solo consiste na responsável pela quase totalidade da ativi- dade microbiológica, apresentando papel relevante nas mais diversas trans- formações bioquímicas que ocorrem nos solos (REIS JÚNIOR; MENDES, 2007). 3.4.2 IMPORTÂNCIA A biomassa microbiana consiste em um dos componentes do solo que con- trola a decomposição dos resíduos orgânicos, a acumulação da matéria orgâ- nica e, ainda, as transformações que envolvem os nutrientes. Como a biomassa microbiana atua diretamente nos processos de decom- posição e imobilização, para Reis Júnior e Mendes (2007), ela é considerada como fonte e também dreno dos nutrientes no solo. Diante desse cenário, podemos verificar que a biomassa microbiana desem- penha inúmeras funções importantes no solo. Entre elas, Leite (2004), Moreira e Siqueira (2006), destacam: • fonte e dreno de nutrientes; • participação ativa nos processos de transformação de elementos importantes no solo, como o carbono, nitrogênio, enxofre e fósforo; • imobilização de metais pesados, retirando-os do solo; • participação direta na decomposição dos resíduos orgânicos; • participação direta na formação dos agregados do solo e, com isso, contribuem para a formação da estruturação do solo. 69 MICROBIOLOGIA DOS SOLOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Como podemos ver, a importância da biomassa microbiana é clara, visto que ela desempenha importantes papéis no solo. Dessa forma, é essencial a re- alização de
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