Κατέβασμα παρουσίασης
Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε
ΔημοσίευσεἸωσαΦάτ Νικολάκος Τροποποιήθηκε πριν 8 χρόνια
1
Περιβαλλοντική μικροβιολογία Φυσικά οικοσυστήματα των μικροοργανισμών
2
Έδαφος, υδάτινο περιβάλλον, ακραία οικοσυστήματα Οι μικροοργανισμοί εμφανίζονται όπου υπάρχει ζωή Ανιχνεύονται και σε περιβάλλοντα που δεν είναι ευνοϊκά για άλλες μορφές ζωής (αναερόβιες συνθήκες, οξύτητα, υψηλή αλατότητα) Τα βακτήρια βρίσκονται παντού διότι: Έχουν μικρό μέγεθος και μεταφέρονται εύκολα Διαθέτουν εναλλακτικές μεταβολικές οδούς παραγωγής ενέργειας (αερόβια αναπνοή, αναερόβια, οξείδωση ανόργανων μορίων) Διαθέτουν τεράστια μεταβολική δυνατότητα Αρκετά βακτηριακά γένη παρουσιάζουν ανθεκτικότητα σε μη ευνοϊκές συνθήκες
3
Ποικιλία μικροοργανισμών Στα περισσότερα οικοσυστήματα ανιχνεύονται πολλά είδη μ.ο. σε χαμηλούς πληθυσμούς. Σε δύσκολες συνθήκες επικρατούν λίγα είδη σε μεγάλους πληθυσμούς Συχνά ανιχνεύονται τα ίδια γένη σε διαφορετικούς βιότοπους π.χ. ριζόβια, Pseudomonas aeruginosa Επίσης μ.ο. που ανήκουν σε μία ομάδα με τις ίδιες φυσιολογικές ιδιότητες π.χ. μεθανογόνα βακτήρια
4
Οι ντόπιοι και οι περαστικοί… Στα φυσικά περιβάλλοντα, οι μ.ο. χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Στα φυσικά περιβάλλοντα, οι μ.ο. χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Μόνιμη μικροχλωρίδα (autochthonous):μόνιμο συστατικό του συγκεκριμένου περιβάλλοντος Περιστασιακή μικροχλωρίδα (allochthonous): εισάγεται τυχαία στο οικοσύστημα και εξαρτάται από τη μεταφορά. Εάν δεν υπάρχει το κατάλληλο υπόστρωμα, τότε πεθαίνει ή παραμένει σε ανθεκτικές μορφές
5
Χερσαία οικοσυστήματα Έδαφος: πολύπλοκο μίγμα ανόργανων και οργανικών συστατικών Καλλιεργούμενα εδάφη: ανόργανα συστατικά 50% του όγκου, οργανικά 10-15%, αέρας και νερό που κατανέμεται με ένα σύστημα πόρων Ανόργανα εδάφη: προκύπτουν από την αποσάθρωση των πετρωμάτων μέσω φυσικών, χημικών και βιολογικών διεργασιών που συμμετέχουν μ.ο. (φύκη, λειχήνες, μύκητες, βακτήρια) παράγοντας οργανικά οξέα που τα διαβρώνουν Οργανικά εδάφη: προκύπτουν από την αποικοδόμηση της οργανικής ύλης
6
Ανόργανα εδάφη
7
Οργανικά εδάφη
8
Δομή του εδάφους Χαρακτηρίζεται από σωματίδια που περιέχουν ανόργανα και οργανικά χαρακτηριστικά και έχουν πολύ μικρούς πόρους– μερικές φορές αδύνατη και η διέλευση των μ.ο. Συνεχής αποσάθρωση διαφοροποίηση της εξωτερικής επιφάνειας από τα υποκείμενα στρώματα. Μικρά σωματίδια με αρνητικό φορτίο έλκει τα θετικά ιόντα, που είναι θρεπτικά συστατικά για τα φυτά γόνιμα εδάφη, παρουσία φυτών Η εγκατάσταση τω πρώτων φυτών επηρεάζει την δομή του εδάφους. Έντονη μικροβιακή δραστηριότητα γύρω από τη ρίζα, αποικοδόμηση των φυτικών συστατικών
9
Δομή του εδάφους (O) Επιφανειακή ζώνη: εναπόθεση των οργανικών συστατικών φυτικής προέλευσης (Α) ζώνη: περιέχει οργανικά (χουμικά) και ανόργανα συστατικά (Β) ζώνη: περιέχει λιγότερα οργανικά και κυρίως ανόργανα. Συσσωρεύονται από τις ανώτερες ζώνες (C): περιέχει συστατικά των πετρωμάτων που δεν έχουν αποσαρθρωθεί πλήρως και δεν επηρεάζονται άμεσα από βιολογικές διεργασίες
10
Δομή του εδάφους
11
Διαστρωμάτωση του εδάφους Οι ζώνες διαφέρουν ως προς την περιεκτικότητα σε ανόργανα στοιχεία, οργανική ύλη, υφή, χρώμα κ.α. Στους διαφορετικούς τύπους εδαφών επηρεάζεται η κατανομή τους Χουμικές ενώσεις: μίγμα λιγνίνης και προϊόντα μ.ο. Σταθερές ενώσεις δεν διασπώνται εύκολα. Η αποικοδόμηση είναι χρονοβόρα διαδικασία και εξαρτάται από τις συνθήκες
12
Φυσικο-χημικές συνθήκες Νερό Νερό o Το περιεχόμενο σε νερό του εδάφους δεν αντιστοιχεί στην ποσότητα που μπορούν να προσλάβουν οι μ.ο. ή τα φυτά o Πρόσληψη νερού από το έδαφος: πολύπλοκη διαδικασία που επηρεάζεται από παράγοντες που ελέγχουν την προσροφητικότητα και τη διαλυτότητα o Υδατικό δυναμικό: έργο που πρέπει να καταβάλει ένας μ.ο. για να παραλάβει νερό από το έδαφος
13
Φυσικο-χημικές συνθήκες Επιφάνεια προσκόλλησης των μ.ο. Επιφάνεια προσκόλλησης των μ.ο. o Αποικίζουν ένα πολύ μικρό μέρος της επιφάνειας του εδάφους o Σημαντικό ρόλο παίζουν τα αργιλώδη σωματίδια, στην διαδικασία προσκόλλησης o Εργαστηριακές τεχνικές για την απομόνωση μ.ο. από το έδαφος – δυσκολία o Για την προσκόλληση χρησιμοποιούν είτε ειδικά εξαρτήματα (σμήριγγες, ινίδια), είτε εκκρίνουν κολλώδεις ουσίες (πολυσακχαρίτες)
14
Προσκόλληση μο στα σωματίδια του εδάφους
15
Φυσικο-χημικές συνθήκες Ανταλλαγή αερίων Ανταλλαγή αερίων o Οι πόροι του εδάφους γεμίζουν από νερό ή από αέρα o Αργή η ανταλλαγή αερίων με τον ατμοσφαιρικό αέρα διαφορετική σύσταση στους θύλακες o Το Ο 2 βρίσκεται σε ίχνη, ενώ αυξάνεται το CO 2. Στο έδαφος η pCO 2 : 0.002-0.02 atm, ενώ στην ατμόσφαιρα 0.0003 atm
16
Πόροι του εδάφους
17
Φυσικο-χημικές συνθήκες Τα υποστρώματα των μο στο έδαφος Τα υποστρώματα των μο στο έδαφος o Προέρχονται από την πρωτογενή παραγωγή. Τα φυτοφάγα ζώα μεταβολίζουν συγκεκριμένες ενώσεις και τα κύρια συστατικά των φυτών διασπώνται από τους μο o Εναπόθεση νεκρής οργανικής ύλης: 1.5 * 10 12 τόνοι /έτος o 1 ο έτος: αποικοδόμηση 40-60% κυτταρίνης+ πρωτεϊνών. Επόμενα 5 χρόνια: 20%. Επόμενα 5 χρόνια: 20%. Κάποιες αρωματικές ενώσεις (τανίνες, μελανίνη): χιλιάδες χρόνια Κάποιες αρωματικές ενώσεις (τανίνες, μελανίνη): χιλιάδες χρόνια
18
Οι μικροοργανισμοί του εδάφους Βακτήρια, πρωτόζωα, μύκητες φύκη Η παρουσία τους εξαρτάται από: τον τύπο του εδάφους, εποχιακή διακύμανση, βάθος, θερμοκρασία, υγρασία κ.α. Δύσκολη η εκτίμηση των πληθυσμών με καλλιεργητικές μεθόδους (ανομοιογένεια, απουσία γενικευμένου υποστρώματος, μη αποκόλληση) Μοριακές τεχνικές βασισμένες στην ανίχνευση μορίων DNA – μη καλλιεργητικές τεχνικές
19
Απομόνωση μο από το έδαφος με καλλιεργητικές τεχνικές
20
Μελέτη της μικροβιακής κοινότητας με μη-καλλιεργητικές τεχνικές (απομόνωση DNA)
21
Βακτήρια Επικρατούν τα Gram+ βακτήρια Κορυνοειδή, Arthrobacter spp., Bacillus spp., Micrococcus spp:~70% Μεταξύ των Gram-: Pseudomonas spp., Flavobacterium spp., Alcaligenes spp. Αναερόβια βακτήρια: Clostridium spp Acinetobacter spp., Agrobacterium spp., Brevibacterium spp., Cellulomonas spp., Corynebacterium spp., Nocardia spp., Streptomyces spp.
22
Βακτήρια του εδάφους Pseudomonas aeruginosa Bacillus spp.
23
Βακτήρια του εδάφους
25
Βακτήρια O αριθμός τους εξαρτάται από: το οργανικό φορτίο του εδάφους, την υγρασία, τη θερμοκρασία, το pH Bacillus spp.: σε στρες θερμοκρασίας, υγρασίας λόγω ενδοσπορίων Υψηλότεροι πληθυσμοί κοντά στη ριζόσφαιρα Αναερόβια απαντώνται όχι στα βαθύτερα στρώματα αλλά και στην επιφάνεια Ειδικές κατηγορίες : αζωτοδεσμευτικά, νιτροποιά, θειο-οξειδωτικά κ.α. αποτελούν ένα μικρό μέρος του συνόλου Κυανοβακτήρια: οι πρώτοι αποικιστές ιδιαίτερα σε αλκαλικές συνθήκες
26
Ακτινομύκητες ή ακτινοβακτήρια Streptomyces spp.
27
Κυανοβακτήρια
28
Μύκητες, Φύκη, Πρωτόζωα Ατελείς μύκητες: Penicillium spp., Aspergillus spp., Cephalosporium spp., Cladosporium spp. Μυκοριζικοί μύκητες Εύκολη η απομόνωσή τους λόγω των κονιδίων Φύκη: 1% της συνολικής βιομάζας Πρωτόζωα: 1% της συνολικής βιομάζας Απομόνωση σε τρυβλία: υπερτερούν τα βακτήρια σε αριθμό (πιο γρήγορα). Η βιομάζα των μυκήτων είναι 10Χ αυτής των βακτηρίων. Η μεταβολική δραστηριότητα των βακτηρίων είναι μεγαλύτερη
29
Μύκητες
30
Μύκητες
31
Μύκητες
32
Πρωτόζωα
33
Φύκη
34
Φύκη
35
Συμβίωση λειχηνών- κυανοβακτηρίων-μυκήτων σε ημιάγονο έδαφος
36
Συνθήκες επιβίωσης σε ένα σκληρό περιβάλλον… Μεταφέρονται με τα σωματίδια της σκόνης μέσω του αέρα Έχουν αναπτύξει διάφορους μηχανισμούς για την επιβίωσή τους στο έδαφος: ενδοσπόρια (Bacillus spp., Clostridium spp.), σπόρια (μύκητες, ακτινοβακτήρια)
37
Ενδοσπόρια του Bacillus anthracis
38
Σπόρια μυκήτων (κονίδια)
41
Ποια είναι η τύχη των παθογόνων στο έδαφος; Τα περισσότερα εξαφανίζονται γρήγορα Τα εντεροβακτήρια π.χ. Shigella spp. επιβιώνουν 6-39 ημέρες, Salmonella spp. 6 εβδομάδες. Proteus spp. υπο- 10Χ σε 6 ημέρες 10Χ σε 6 ημέρες Clamydia spp., Coxiella burnetti επιζούν για μήνες ή για χρόνια Φυτοπαθογόνα: Pseudomonas solanacearum, επιζεί για 2 χρόνια Xanthomonas campestis για 2 εβδομάδες
42
Γεμάτο διαφορετικά μικρο- περιβάλλοντα !!! Μικρο-περιβάλλον: Ο μικροχώρος που ζουν τα κύτταρα το ένα δίπλα στο άλλο και γίνονται όλες οι μεταβολικές τους αντιδράσεις και ανταλλαγές Κάποιοι περιβαλλοντικοί παράγοντες π.χ. θερμοκρασία, πίεση μπορεί να είναι ίδιοι στο μικρο- και στο μακρο- περιβάλλον που το περιβάλλει, ενώ άλλοι διαφέρουν π.χ. τα θρεπτικά συστατικά, το pH, η υγρασία Δεν είναι εύκολο να προσδιοριστούν όλοι οι παράμετροι σε ένα μικρο-περιβάλλον λόγω τεχνικών δυσκολιών (χημική σύσταση ή μερική πίεση του O 2 γύρω από μία αποικία) Σε ένα μικρο-περιβάλλον τοπικές περιβαλλοντικές μεταβολές μπορεί να επηρεάσουν την αναλογία των μο χωρίς αυτό να επηρεάσει τις συνθήκες στο μακρο- περιβάλλον, π.χ. οι συνθήκες O 2 μπορεί να διαφέρουν δραστικά σε πολύ μικρές αποστάσεις
43
Μικρο-περιβάλλον
44
Έδαφος-νερό: μακρο-περιβάλλοντα Η έννοια του μικροπεριβάλλοντος έχει μεταβάλλει πολύ τις διαφορές μεταξύ του εδαφικού και υδάτινου οικοσυστήματος Έδαφος – Λάσπη του βυθού: περιέχουν μικρο-περιβάλλοντα που εναλλάσσονται η στερεά και η υγρή φάση με διαφορετική αναλογία, όπου ζει μία μεγάλη ποικιλία μο, από το άνυδρο ερημικό έως το θαλάσσιο υδάτινο Σε ομογενή περιβάλλοντα (υδάτινη φάση ωκεανών) υπάρχει μεγαλύτερη ομοιογένεια μεταξύ των μο
45
Διαβάθμιση φυσικο-χημικών συνθηκών στη φύση για τους μο σε αντίθεση με τις εργαστηριακές συνθήκες Συνθήκες Ο 2 : στο έδαφος οι πιο μεγάλοι πόροι μπορεί να περιέχουν αέρα και να αναπτύσσονται αερόβιοι μο, δίπλα όμως πιο μικροί πόροι μπορεί να είναι γεμάτοι νερό αναερόβιο περιβάλλον λόγω της μικροβιακής δραστηριότητας και της μικρής διαλυτότητας του οξυγόνου στο νερό Προσκόλληση σε επιφάνεια: στη φύση οι μο προσκολλώνται σε επιφάνειες και αυξάνονται γεγονός που καθορίζει την οικολογική συμπεριφορά τους. Στο έδαφος υπάρχουν σωματίδια διαφόρων μεγεθών. Η διάμετρος του σωματιδίου ως προς τον λόγο επιφάνεια/μονάδα μάζας του σωματιδίου που διατίθεται για ανάπτυξη μο είναι αντίστροφα μεγέθη
46
Διαβάθμιση φυσικο-χημικών συνθηκών στη φύση για τους μο σε αντίθεση με τις εργαστηριακές συνθήκες Κατανομή θρεπτικών συστατικών: σε πολλά περιβάλλοντα είναι κάθετη π.χ. στάσιμα νερά, έδαφος Στάσιμα νερά: τα θρεπτικά συστατικά διαχέονται από τον πυθμένα προς την επιφάνεια διαβάθμιση συγκέντρωσης διαλ. οργανικών οξέων, H 2 S, O 2, CO 2 Έδαφος: η στερεά ύλη αποικοδομείται στην επιφάνεια του εδάφους αερόβια ή αναερόβια (συνθήκες αερισμού και υγρασίας) και μεταφέρεται προς τα κάτω. Επηρεάζεται η κατανομή των μικροβιακών πληθυσμών. Το έδαφος όμως είναι ετερογενές και οι διαβαθμίσεις αυτές δεν είναι εύκολα αναγνωρίσιμες όπως στα υδάτινα οικοσυστήματα!
47
Ο κόσμος του εδάφους
48
Ευχαριστώ!!!!
Παρόμοιες παρουσιάσεις
© 2024 SlidePlayer.gr Inc.
All rights reserved.