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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA CAMPUS VIDEIRA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL MICROBIOLOGIA DE AMBIENTE AQUÁTICO Prof. Sabrina Salamoni � Distribuição da água no planeta .97,4% salgada .1,8% congelada – regiões polares .0,8% disponível � Microbiologia de Ambientes Aquáticos . Água doce – lagoas, lagos, brejos, córregos, rios... . Estuário – interface entre água doce e ambiente marinho . Oceanos – correspondem a 70% da superfície da Terra � As características químicas e físicas de um ambiente influenciam no crescimento, na atividade, nas interações e na sobrevivência do organismo. Estes parâmetros determinam o nicho que o organismo pode ocupar no ambiente. Nicho ecológico Inclui não somente o local onde o organismo vive, mas também seu papel funcional dentro do ecossistema. � Organismos .Autóctonos Organismos nativos ou indígenas. São capazes de sobreviver, crescer,exercer atividade metabólica, ocupando um nicho dentro população microbiana em um dado ecossistema. .Alóctonos Organismos transientes, não ocupam nicho funcional. � . Organismos fototróficos predominam, na maioria, nos ambientes aquáticos – produtores primários Em relação a disponibilidade de oxigênio .Zona óxica : disponibilidade de oxigênio e predomínio de cianobactérias e algas .Zona anóxica: Bactérias fototróficas anoxigênicas – ausência O2 Em relação a incidência de luz solar .Zona Fótica – luminosidade, luz solar penetra .Zona afótica ou disfótica - baixas incidência de luz solar � .Produção fotossintética significativa nas camadas superficiais onde há disponibilidade de luz. .A matéria orgânica não consumida na camada superficial, sedimenta para camadas mais profundas onde é decomposta por microrganismos facultativos . (conversão de metabolismo aeróbio para fermentativo e metanogênico) .Se a matéria orgânica é escassa, a quantidade de substrato pode ser insuficiente para os quimiorganotróficos consumirem o oxigênio. � Água Doce .Ambiente limnitico- Limnologia .Caracterização com base nas características químicas e físicas. Ambientes Lênticos – águas paradas (lagoas, lagos) Ambientes Lóticos - fluxo de água (rios, córregos, riachos) � . Camada superior, interface entre hidrosfera e atmosfera NEUSTON .Alta tensão superficial. .Ambiente favorável para organismos fotoautotróficos devido a disponibilidade de CO2 da atmosfera e radiação solar. .Disponibilidade de nutrientes e metais. .População microbiana de 10 a 100 vezes maior que nas camadas mais profundas. .Microbiota – algas, bactérias, fungos, protozoários � .Cianobactérias: Aphanizomeron, Anabaena, Microcystis .Algas: Chromulina, Botrydiopsis, Codosiga, Navicula, Naulococcus, Protespongia, Shaeroeca. .Bactérias: Pseudomonas, Caulobacter, Neuskia, Hypomicrobium, Achromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Brevibacterium, Micrococcus. .Fungos : Cladosporium e leveduras .Protozoários: Vorticella, Arcella, Acineta, Diffllugia, Clathrulina � C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\Microcystis2c.jpg Microcystis sp. C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\anabae03.jpg Anabaena sp. Chlamydomonas sp. Chlorella sp. � LAGOS .Dividido em três zonas conforme penetração de luz: litoral, zona limnética e zona profunda .Zona litorânea – luz penetra até o final, plantas submersas ou parcialmente, algas epifíticas .Zona limnética – “ambiente aberto”, produtores primários dominantes (algas planctônicas), profundidade até nível de compensação de luz .Zona profunda – produtores secundários (púrpuras e verdes)e na maioria dependentes do transporte de compostos das camadas superiores. � Zona Fótica Zona Afótica Epilimniona Zona Limnética Zona Litoral Hipolimniona � . Fotossíntese ocorre abaixo da zona de compensação,mas em taxa mais baixa que o consumo de oxigênio . Microrganismos exibem diferente espectro de absorção de luz. . Bactérias verdes e púrpuras crescem na interface sedimento água, região anóxica. � Fig-20-09 Profundidade X Disponibilidade de O2, temperatura e H2S � Classificação conforme taxa de produtividade e disponibilidade de nutrientes Oligotróficos - baixa concentração de nutrientes, com hipolimnio maior que epilimnio, baixa produtividade primária Eutróficos – alta concentração de nutrientes, alta taxa produção primária, , concentração de oxigênio sob flutuação (decomposição aeróbia) � RIOS . Diferenciam-se dos ambientes lênticos pelo fluxo de águas . Fluxo forte e fluxo fraco . Fluxo –permite transferência química . Caracterizado por alto grau de oxigenação e baixas temperaturas . Maioria dos microrganismos estão aderidos à superfície de partículas, solo, e os nutrientes são rapidamente absorvidos. � RIOS . Recebem alta concentração de matéria orgânica na forma de esgoto e poluentes industriais. . Mesmo que bastante misturado, em decorrência do fluxo de água e turbulências, as grandes quantidades de MO podem levar a um déficit devido a respiração. . A depleção de oxigênio em um corpo d´água é indesejável porque diversos animais aquáticos morrem em condições anóxicas. � Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) . Capacidade de consumo de oxigênio em um corpo de água é denominada sua demanda bioquímica de oxigênio. A determinação da DBO permite avaliar a quantidade de matéria orgânica existente na água passível de ser oxidada pelos microrganismos ali presentes. � Cianobactérias – Microcystis, Anabaena, Aphanizomeron Algas – Chloropyta, Euglenophyta, Chrysophyta, Pyrrophyta Algas verdes, dinoflagelados e diatomáceas dominantes Bactérias quimiorganotróficas – Achromobacter, Flavobacterium, Brevibacterium, Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Vibrio, Caulobacter Quimiolitotróficos – importantes na ciclagem de nitrogênio, enxofre e ferro. Bactérias fotoautotrófica anaeróbias encontradas na superfície dos sedimentos. Fungos – geralmente alóctonos – encontrados nos debris Protozoários – Paramecium, Didinium, Vorticella, Stentor � ESTUÁRIO . Mais produtivo que água doce a ambiente marinho . Variações temperatura, salinidade, pH, matéria orgânica . Há gradiente de salinidade . Difícil distinção autóctones e alóctones . Alta produtividade - fotossíntese excede respiração � Ambiente Marinho . Oceanos ocupam 71% da superfície terrestre . Profundidade média- 4000 e máxima 11000 m . 50% da luz que incide sobre a terra é consumida pela evaporação das águas . Água evaporada precipita na forma de chuva ou neve Precipitação direta ou indireta . Indireta “passa pela ambiente terrestre e transporta nutrientes” � .Diferença em relação a salinidade, temperatura e disponibilidade de nutrientes Salinidade média 3,3 a 3,7% Temperatura média – 20 C, 100 metros 0-5C pH- 8,3 a 8,5 . As concentrações de nutrientes em mar aberto são limitadas, em especial em relação ao nitrogênio, fósforo e ferro. . Oceanos contém a maioria elementos químicos,mas em baixas concentrações . Maior concentração de H, O, Na, Cl, Mg, Ca e K . N, P e Fe – concentração traço menos que 1 ppm. � . Superfície de sedimento marinho - relativa alta concentração de O2, NO3 Fe (III) .Parêmetros mudam drasticamente abaixo da superfície O2 – zera, aumento H2S, reduz Fe (III), CO2 substitui CH4, e NO3 NO2 convertido em NH4 . Bactérias marinhas - menores, oligotróficas, barotolerantes � Estratificação .Zona litoral ou interdital .Zona Subtropical ou Neritica < 200 metros .Pelágica – mar aberto Epipelágica – 0-200 metros (eufótica e quente) .Batipelágica - 200 – 600 metros (disfótica e fria) .Hadal > 600 metros (fria e alta pressão) .Bentica – fundo . Superfície – Pleuston (equivale Nesuton) .Algas, bactérias (Pseudomonas, Erythrobacter, Eruthromicrobium) � Produtores primários – cianobactérias (Thricodesmium) , diatomáceas (Rhizosolenia) e Phaeophyta (Sargassum) C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\rhizosolenia3_bgw.jpg C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\trichodesmium-l.jpg Rhizosolenia Tricodesmium � C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\pyrrophyta.jpg Phyrrophyta C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\pyrrophytaCeratium3.jpg C:\Users\sabrina\Documents\unoesc\Microbiologia Ambiental\phaeophyta2_sargassum.jpg Phaeophyta � Regiões oceânicas litorâneas apresentam maior disponibilidade de nutrientes se comparada ao mar aberto. Apresenta maior densidade de microrganismos fototróficos, bactérias quimiorganotóficos e animais aquáticos. Baias e enseadas que recebem concentração elevada de nutrientes provenientes de esgotos ou efluentes industriais podem apresentar população numerosa de fitoplancton e bactérias. � Aeróbias e anaeróbias facultativas Gram negativas - Pseudomonas, Vibrio, Flavobacterium, Spirillum, Alcaligenes, Cytophaga Gram positivas - Bacillus, Desulfovibrio Quimiolitotróficas – Nitrosococcus, Nitrosomonas, Nitrobacter, Nitrospira Levedura – Candida, Cryptococcus, Saccharomyces, Rhodotorula Algas – Chlorophyta, Euglenophyta, Phaeophyta, Pyrrophyta Fitoplancton 10 a 15 metros verde Dourada (crisofitas) e vermelha maiores (rodofitas) > profundidades 1500 espécies algas marrons na zona litoral e sublitoral –até 220 m Diatomáceas zona pelágica e litoral dinoflagelados � MAR ABERTO .Apesar da pequena concentração de nutrientes inorgânicos e de carbono orgânico, número significativo 105-106 células procarioticas 104 células eucariótica por ml. . Bactérias utilizam pigmento denominado rodopsina para converter energia luminosa em ATP (Archae halofílica extrema – Halobacterium) .Eubactérias prevalecem nas regiões menos profundas (< 1000m) e Archae nas regiões mais profundas (> 1000 m) � . Atividade de produtores primários limitada em virtude da deficiência de nutrientes . Mas aberto .Pochlorococcus – Procariotos fototróficos oxigênicos, com clorofila a e b, a d, filogeneticamente associado cianobactérias -Densidade 105 mL, 40 % biomassa fototroficos marinhso e 50% da produçãoprimária - Distribuídos em diferentes profundidades . outros fototróficos - Oceanos tropicais e subtropicais- cianobactérias como o gênero Trichodesmium, também fixa nitrogênio e eucariotos (algas) � Não fototróficos Microrganismos heterotróficos oligotróficos – Pelagibacter Utilizam energia luminosa para produzir ATP (proteorrodposcna) Não são fototróficos , pois são desprovidos de clorofila Fototróficos anoxigênicos Incluem organismos como os pertencentes aos gêneros Erytrobacter, Roseobacter, Dependem de carbono orgânico � Fig-20-13 Densidade e Diversidade de Archae e Bactérias conforme a profundidade �
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