Facultatea de Biologie

Sectia de Ecologie şi Protecţia Mediului

PROGRAMA ANALITICĂ

pentru examenul de finalizare a studiilor

iunie 2013, februarie 2014

I. Fundamentele teoretice ale Ecologiei Sistemice

Elemente ale bazei teoretice a Ecologiei Sistemice

- Alternative pentru perceperea şi interpretarea mediului fizic, chimic şi biologic;

- Ierarhia sistemelor ecologice, distributia spaţială a ecosferei;

- Conexiunile sistemelor ecologice cu ierarhia sistemelor biologice

Sistemele populaţionale – componente elementare ale speciei şi unităţi în ierarhia

organizatorică

- Însuşiri generale ale sistemelor populaţionale

- Parametrii de structură a populaţiilor (caracterizare, semnificatie ecologica) şi modalităţi de

evaluare a dinamicii lor

- Bugetul energetic

Ecosistemele - sisteme ecologice elementare

- Structura ecosistemului;

- Funcţii şi procese la nivelul ecosistemelor;

- Categorii de sisteme ecologice şi particularităţile lor structurale şi funcţionale;

- Particularităţile şi legităţile fluxului de energie şi circuitelor biogeochimice;

- Ecosistemele - unităţi productive elementare de resurse şi servicii;

- Sistemele ecologice-sisteme dinamice nelineare

Capitalul natural şi biodiversitatea în sens larg;

- Criza ecologica: semnificaţie, metode de abordare şi soluţionare;

- Dezvoltarea durabilă: semnificaţie, coordonate cheie

II. Managementul Sistemelor Ecologice

Abordarea holistă în managementul sistemelor ecologice

- Limitele abordării sectoriale în managementul sistemelor ecologice

- Tendinţe în managementul sistemelor ecologice – managementul ecosistemic si adaptativ

- Conservarea biodiversităţii: semnificaţie, fundamente teoretice, implicaţii practice

Managementul biodiversităţii

- Strategii de conservare a biodiversităţii

- Elementele structurale ale reţelei ecologice: componente, criterii de selecţie, funcţii;

- Reţeaua Natura 2000: structura, bază legală;

- Tendinţe în managementul ariilor protejate şi speciilor;

Bibliografie

1. Botnariuc Nicolae, Evoluţia sistemelor biologice de nivel supraindividual, Editura

Universităţii, Bucureşti, 1999, pag 9-40 (Ed. Acad. Rom., 2001).

2. Botnariuc Nicolae, Vădineanu Angheluţă, Ecologie, Editura Didactică şi Pedagogică,

Bucureşti, 1982 – pag 19-178; 205-255.

3. Postolache Carmen, Postolache Cristian, Introducere în Ecotoxicologie, Editura Ars Docendi,

2000 –pag 49-70

4. Vădineanu Angheluţă, Dezvoltarea durabilă, volumul 1, Editura Universităţii, Bucureşti, 1998

– pag 20-40, 55-208.

5. Vădineanu Angheluţă (coord.), Managementul dezvoltarii, Editura Ars Docendi, Bucureşti,

2004 – pag 28-40; 52-90; 207-271.

6. Pentru aspectele de Microbiologie consultati materialul de mai jos:

Suport Curs – MICROBIOLOGIE

Obiectul de studiu al Microbiologiei îl constituie microorganismele (organismele de

dimensiuni microscopice: bacterii si microorganisme eucariote) din punct de vedere

structural, biochimic, genetic, ca şi al relaţiilor acestora cu mediul lor de viaţă (abiotic şi

biotic). O serie de ramuri ale microbiologiei au ca obiect de studiu chiar aceste relatii ale

microorganismelor cu mediul lor de viata, biotic si abiotic si implicit semnificatiaa lor

ecologica, impactul lor asupra mediului; de ex.: Microbiologia solului, Geomicrobiologia si

Microbiologia petrolului, Hidromicrobiologia, Ecologia microorganismelor, Microbiologia

mediului, Biotehnologia (biotehnologii de bioremediere).

În ultimul timp s-au făcut progrese considerabile prin aplicarea tehnicilor microanalitice şi

care utilizeaza marcarea cu fluorocromi, radioizotopi, totuşi majoritatea studiilor se fac în laborator

şi de obicei pe culturi pure. Asemenea studii au fost şi sunt de mare importanţă, ca şi cele care au

furnizat informaţii detaliate despre activităţile metabolice potenţiale ale microorganismelor izolate

din mediile naturale, despre rolul lor în productivitatea biologică a ecosistemelor, în degradarea

materiei organice moarte şi în ciclurile biogeochimice. În mediile naturale microorganismele

formează asociatii +/- stabile (în număr foarte mare), interacţiunile posibile fiind foarte versatile.

Majoritatea speciilor din natură nu sunt cunoscute, iar multe sunt necultivabile deoarece sunt foarte

dependente de mediul biotic şi abiotic în care trăiesc; de altfel, în prezent se consideră că nici nu

este necesar să fie cunoscute toate, identificate, studiile actuale fiind orientate mai mult în sens

pragmatic, către microorganismele utile, cu capacitate mare de sinteză de produşi utili sau cu

capacitate mare de degradare a substanţelor complexe, greu biodegradabile, inclusiv a substanţelor

xenobiotice, considerate refractare la atacul microbian.

Conceptul ecologic de diversitate biologica/ biodiversitate

Termenul de ‘biodiversitate’ semnifica diversitatea tuturor organismelor vii, terestre si acvatice,

si include diversitatea in interiorul fiecarei specii (echivalenta cu diversitatea genetica), diversitatea

speciilor unui ecosistem (diversitatea taxonomica) si diversitatea ecosistemelor (diversitatea

ecologica) (di Castri,1995). Cea mai scurta definitie a biodiversitatii este: totalitatea genelor,

speciilor si ecosistemelor dintr-un areal. Biodiversitatea se gaseste intr-o dimanica continua si este

definita ca un ansamblu de interactiuni genetice in interiorul fiecarei specii, al speciilor si al

diversitatii ecologice.

Referitor la diversitatea taxonomica, trebuie luate in considerare si proportia dintre

populatiile diferitelor specii, ca si distributia lor in spatiu si timp.

Biodiversitatea, răspândirea şi rolurile majore ale microorganismelor in natura

Lumea microorganismelor este foarte heterogenă, vastă, aparte de restul sistemelor

biologice. Microorganismele sunt extrem de răspândite în natură, în sol, în ape, în aer, în unele

alimente (inclusiv cele congelate), în organismele umane, animale şi vegetale, în materia organică

aflată în descompunere. De ex., un om este purtător pe tegumente, mucoase şi în cavităţile corpului

a unui număr de 1014

bacterii, număr cu un ordin de mărime mai mare decât numărul estimat al

celulelor care alcătuiesc organismul uman. Din aceasta perspectivă, biomasa microbiană este

imensă.

Există microorganisme care pot utiliza pentru metabolismul lor sulf, CO2, hidrocarburi, acizi

organici şi anorganici, alcooli, fenoli, cresoli etc. sau care suportă condiţii neobişnuite de

temperatură, salinitate, presiune hidrostatică, radiaţii etc. Aşa se explică de ce microorganismele

ocupă habitate foarte variate, chiar şi dintre cele mai puţin favorabile vieţii: izvoare termale (90º),

sulfuroase, zone abisale (11000m), mari arctice, roci şi zăcăminte subterane (4000m), mine, peşteri,

vârfurile munţilor, deşerturi, în aer până la altitudinea de 12000m. Aceste fapte semnifică

mecanisme de producere a energiei deosebite şi foarte eficiente, o adaptabilitate şi o

plasticitate metabolică, cu totul excepţionale.

Studiile de ecologie microbiana au demonstrat că majoritatea speciilor de microorganisme în

general şi de bacterii în special, sunt benefice pentru om şi celelalte vieţuitoare de pe pământ, ca şi

pentru mediu în general, astfel:

1) Microorganismele capabile de fotosinteză, fiind deci producători primari, au un rol

important, precumpănitor în mediul acvatic (mări şi oceane);

Bacteriile fotosintetizante. La celulele procariote aparatul fotosintetic este mai puţin

evident şi localizat la nivelul membranei plasmatice care prezintă invaginări extinse în

citoplasmă, ca vezicule, cu sau fără legătură cu membrana şi sisteme lamelare. Deci la bacterii,

membrana plasmatică este inclusă ca entitate structurală a sinergonului fotosintetic. Bacteriile

fotosintetizante se clasifică astfel:

A. Bacteriile sulfuroase roşii = Fam. Chromatiaceae (Thiorhodaceae)

B. Bacteriile nesulfuroase roşii = Fam. Rhodospirillaceae (Athiorhodaceae)

C. Bacteriile sulfuroase verzi = Fam. Chlorobacteriaceae (G. Chlorobium)

D. Bacteriile albastre-verzi = Cyanobacteria

În primele trei grupe sunt clasate bacterii fotosintetizante anaerobe, care captează

lumina cu ajutorul pigmentului bacterioclorofilă. Spre deosebire de acestea, a patra grupa -

cianobacteriile fac fotosinteză oxigenică, prezintă un aparat fotosintetic asemănător cloroplastului

din celulele eucariote, respectiv saci membranoşi turtiţi numiţi tilacoizi, separaţi de membrana

plasmatică, ce conţin centrii de reacţie ai reacţiilor fotochimice, proteinele lanţului transportor de

electroni şi clorofile de tip a şi c, d, e. Sunt prezenţi şi pigmenţi accesori - o serie de cromoproteine

sau ficobiliproteine, sub forma unui şir regulat de granule numite ficobilisomi ataşaţi feţei externe a

tilacoizilor (cromoproteine: ficocianina, aloficocianina, ficoeritrina etc., dominantă fiind ficocianina

care dă şi culoarea specifică a cianobacteriilor). Lipseşte clorofila b, prezentă doar la algele verzi şi

plante.

Semnificaţia ecologică. Datorită diversităţii pigmenţilor prezenţi la organismele fototrofe

care diferă prin lungimea de unda a radiaţiilor absorbite, toate regiunile spectrului sunt absorbite şi

utilizate în reacţiile fotochimice (cu excepţia segmentului I.R.). Această utilizare complementară a

diferitelor regiuni ale spectrului luminii, în care cianobacteriile, algele şi plantele ocupă regiunea

mijlocie, iar bacteriile cele două extremităţi, are implicaţii ecologice semnificative: de ex., în

habitatele în care convieţuiesc, în general în mediul acvatic, algele şi cianobacteriile tind să ocupe

suprafeţe mari, pentru a rămâne în contact cu atmosfera unde intensitatea luminii este maximă, mai

bogată în oxigen şi deci nefavorabilă bacteriilor fotosintetizante anaerobe; acestea se dezvoltă sub

stratul de alge, existenţa lor depinzând de capacitatea de a folosi radiaţii cu lungimi de undă

neabsorbite de pigmenţii algelor. Această utilizare eficientă a spectrului luminii este foarte

importantă în cazul apelor adânci, care sunt lipsite de plante superioare, producătorii primari care

susţin lanţurile trofice fiind aici microorganismele fotosintetizante.

2) Bacteriile fixatoare de azot sunt considerate support al vietii : 90% din cantitatea totală de

compuşi ai azotului (asimilabili de către plante, trecand apoi in organismul consumatorilor), este

produsă pe această cale biologică (de către grupul fiziologic al bacteriilor fixatoare de azot, care

cuprinde bacterii foarte răspândite în sol şi în ape, libere şi simbiotice, aerobe şi anaerobe,

fototrofe şi chemotrofe), restul compuşilor azotaţi provenind din descărcări electrice în

atmosferă şi din procesul industrial de reducere a azotului, intens energofag si poluant;

3) Microorganismele descompunatoare ale materiei organice moarte, inclusiv a substantelor

greu biodegradabile (celuloza, lignina, chitina), ca si a celor xenobiotice, poluante (in

general refractare la atacul microbian); se apreciază că în lipsa acestor microorganisme

(grupul descompunătorilor), cadavrele macroorganismelor şi deşeurile activităţilor umane ar

sufoca orice formă de viaţă;

4) In corelatie cu rolurile anterior mentionate, microorganismele sunt considerate suport al vieţii

prin participarea lor la ciclurile biogeochimice (ale carbonului, azotului, sulfului etc.) şi la

fluxul de materie şi energie în ecosisteme.

5) Microorganismele extremofile, incadrate in Domeniul Archaea, prezintă o afinitate pentru nişe

ecologice speciale, cu variatii extreme ale factorilor abiotici, uneori reprezentând singura

componenta vie a ecosistemului respectiv, cu influenta asupra evolutiei acestuia; au activităţi

metabolice neobişnuite si sunt clasificate în trei grupe:

- metanogene – produc CH4 , din H2 şi CO2 (proces anaerob de importanta biotehnologica,

cu formare de biogaz – combustibil neconventional);

- termoacidofile – se dezvoltă la temperaturi superioare celei de 56ºC si la pH~1 (pH

intern = 7;

- halofile – se dezvoltă pe medii cu concentraţii mari de sare, chiar pe cristale (ex.,

microorganismele din Marea Moartă, dar prezente si in mari si lacuri sarate, saline).

Cunoaşterea particularitatilor metabolice ale microorganismelelor constituia baza

stiintifica a folosirii celor utile, în biotehnologii de obţinere de produşi utili (proteine

alimentare şi furajere, enzime, alcooli, acizi organici, antibiotice etc.), în tratarea apelor uzate,

în descompunerea substanţelor greu biodegradabile, inclusiv a celor xenobiotice şi depoluarea

mediului, în tehnologii de bioremediere a solului sau a unor materiale.

De exemplu, microorganismele au un rol important in tratarea apelor uzate:

in scopul protectiei mediului inconjurator si sanatatii omului, tehnologia secolului XX a

recurs, printre altele, la epurarea apelor uzate. Exista si fenomenul natural de autoepurare a

apelor, depasit insa in conditiile deversarii si acumularii substantelor in cantitati mari). Epurarea

poate fi +/- complexa, in functie de caracteristicile fizico-chimice si microbiologice ale apelor si de

cerintele de calitate pentru evacuarea in râurile receptoare, astfel:

- apele uzate cu caracter predominant anorganic – pot fi tratate prin procedee fizico-chimice,

care conduc la eliminarea substantelor impurificatoare, prin: sedimentare, neutralizare,

precipitare, coagulare, adsorbtie pe carbune activ, schimb de ioni etc.

- apele uzate cu caracter predominant organic – pot fi tratate prin procedee fizico-chimice

si/sau biologice – in acest ultim caz, eliminarea substantelor organice se face prin procedee

biochimice. In prezent, se considera ca metoda cea mai eficienta si economica de indepartare a

substantelor organice din apele uzate este folosirea procedeelor de epurare biologica, care se

bazeaza pe reactiile metabolice ale unei populatii mixte de bacterii, ciuperci, protozoare si chiar

unele metazoare inferioare, care isi desfasoara activitatea in anumite constructii hidrotehnice =

instalatii de epurare.

Existenta materialului genetic accesoriu la bacterii, la nivelul plasmidelor si posibilitatea

transferului acestora prin conjugare, reprezinta un mecanism de adaptare a bacteriilor la mediu, cu

semnificatie ecologica importanta. Cercetarile au arătat că bacteriile colonizează suprafeţele cu

mare aviditate, formând biofilme multispecifice. În cadrul biofilmelor interacţiunile sunt atât celulă

- substrat, cât şi celulă – celulă. Acestea din urmă permit pe de o parte, o mai mare acumulare de

celule, ceea ce este important mai ales pentru bacteriile cu creştere lentă, iar pe de altă parte,

distribuţia lor spaţială poate iniţia interacţiuni metabolice şi schimburi de gene între diferitele celule

bacteriene, ceea ce determină o adaptare fiziologică rapidă la mediu. Aceasta este condiţionată de

existenţa plasmidelor şi de posibilitatea tranferului lor interspecific şi intergeneric. Deci informaţia

genetică extracromosomală, respectiv plasmidele ce pot fi transferate în populaţia bacteriană (ca şi

alte mecanisme genetice: mutaţiile, procesele de reglare a exprimării genelor, amplificarea genică şi

transpoziţia), determină adaptarea genetică rapidă la mediu, ce poate fi studiată doar cu ajutorul

tehnicilor moleculare.

Cercetările în ecologia microbiană acvatică se focalizează asupra activităţilor fiziologice şi

interacţiunilor din comunităţile bacteriene naturale. Ideea că plasmidele sunt ubicuitare la bacteriile

din mediul acvatic, că determină adaptarea genetică rapidă la mediu a bacteriilor şi evoluţia lor pe

orizontală, ca şi aceea a necesităţii introducerii tehnicilor de biologie moleculară în studiul

bacteriilor din ecosistemele acvatice conturează noul concept ecogenetic, elaborat la începutul

deceniului trecut în domeniul ecologiei microbiene acvatice. Adaptarea genetică la un mediu

variabil poate fi interpretată ca ca o strategie de supravieţuire mediată de plasmide. Bacteriile

„împrumută” gene sub presiunea selectivă a mediului. Se poate vorbi deci de o evoluţie pe

orizontală, responsabilă de marea variabilitate genetică şi plasticitate metabolică a bacteriilor.

Datele demonstrează reflectarea condiţiilor de mediu în proprietăţile genetice ale comunităţilor

bacteriene, mai precis la nivelul informaţiei genetice extracromosomale. Se pare că cercetarea

plasmidelor orientată ecologic, va deveni o componentă esenţială a cercetării ecosistemelor. S-a

demonstrat că transferul de gene pe orizontală prin procesul de conjugare este frecvent între

bacteriile care alcătuiesc un biofilm, procesul fiind frecvent în sedimentele acvatice şi favorabil

adaptării celulelor la mediu, ca şi biodiversităţii populaţiilor microbiene.

METABOLISMUL MICROBIAN

Reprezintă totalitatea reacţiilor biochimice implicate în activităţile biologice ale

microorganismelor, prin care acestea preiau din mediu energie şi elemente chimice biogene (ca

atare sau sub forma unor combinaţii) şi le utilizează în reacţii de biosinteză, în reacţii de

biodegradare şi producere de energie, ca şi pentru creştere şi alte activităţi fiziologice (procese de

transport transmembranar, mobilitate, bioluminiscenţă etc.).

Aceste reacţii metabolice se desfăşoară la microorganisme în general şi la bacterii în special,

cu respectarea unui principiu fundamental în biologie, respectiv principiul economiei şi optimalităţii

sau al eficienţei maxime, însemnând că reacţiile decurg cu consum minim de energie şi utilizarea sa

maximă pentru biosinteze, din care rezultă un număr mare de celule în unitatea de timp.

Multiplicarea rapidă şi consecutiv existenţa în număr foarte mare reprezintă condiţia fundamentală

pentru supravieţuirea în natură, fiind principalul mecanism de competiţie cu alte organisme

asociate, ca şi de rezistenţă faţă de condţiile nefavorabile de mediu.

Studiul metabolismului microbian este important din punct de vedere teoretic, ca şi din

punct de vedere practic, pentru dezvoltarea unor tehnici de laborator destinate stimularii/ inhibării

metabolismului şi creşterii microorganismelor si transferul tehnologic al acestor procedee în

subdomenii ale microbiologiei generale, cum ar fi microecologia si biotehnologia.

Particularităţi specifice metabolismului microbian

Inainte se considera, pe baza dimensiunilor mici şi a relativei simplităţi structurale, că

metabolismul ar fi rudimentar. Cercetările moderne de biochimie au demonstrat caracterul

asemănător al cailor metabolice centrale la toate formele de viaţă, microorganismele folosind căi

metabolice comune. Majoritatea căilor metabolice principale au fost descoperite întăi la

microorganisme şi ulterior au fost extrapolate la organismele superioare. Cu toate acestea, la

bacterii se manifestă căi metabolice unice în lumea vie: fixarea biologică a N2 atmosferic, respiraţia

anaerobă, sinteza anumitor antibiotice, fotosinteza anoxigenică.

Deşi asemănător cu metabolismul organismelor superioare, metabolismul bacterian (microbian

în general) prezintă câteva particularităţi generale:

1) Natura şi diversitatea nutrienţilor folosiţi – ceea ce diferenţiază microorganismele

(M.O.) în general şi bacteriile în special este capacitatea lor de a folosi o gamă imensă de

substanţe, mergând de la cele anorganice simple, la substanţe organice complexe, inclusiv

unele chiar cunoscute ca fiind inhibitorii ale creşterii. Ex.: acizi (formic, oxalic, sulfuric),

fenoli, asfalt, petrol, parafine, materiale plastice, lignină, chitină, celuloză, antibiotice. Pot

folosi chiar substanţe de sinteză chimică sau aşa-numitele substanţe xenobiotice. Astfel că

M.O. sunt considerate organismele cele mai tipic omnivore cunoscute. Această

particularitate explică faptul că, deşi în natură s-au depus cantităţi imense de substanţă

organică moartă, produşi de excreţie, ca şi deşeuri ale activităţii umane, acestea nu s-au

acumulat ci, după descompunerea lor de către M.O., au fost reintroduse în circuitul

elementelor biogene. S-a dovedit că substanţele organice greu biodegradabile, pot fi

degradate mai ales de către M.O. în asociaţii de tipul biofilmelor polispecifice, aderente la

suprafeţe (inclusiv sedimentelor acvatice), a căror activitate metabolică este mai diversă şi

mai eficientă, comparativ cu cea a celulelor planctonice.

La bacterii apar diferenţe individuale, unele specii bacteriene folosesc foarte mulţi nutrienţi

(ex. Pseudomonas fluorescens), iar altele sunt specializate în utilizarea numai unui anumit

substrat; există şi grupe fiziologice de bacterii: celulozolitice obligate – degradează numai

celuloza, fixatoare de N2 atmosferic, metilotrofe – utilizează doar compusi C1.

2) Plasticitatea metabolismului bacterian – se referă la capacitatea bacteriilor de a folosi

surse alternative de nutrienţi. Bacteriile utilizează preferenţial anumite surse de carbon,

azot, dar în lipsa acestora utilizeză substraturi alternative, sinteza enzimelor necesare fiind

indusă de prezenţa acestor substraturi. Plasticitatea conferă microorganismelor capacitatea

de a se adapta la tipul si cantitatea nutrientilor, mergand pe principiul maximei economii si

avand la baza existenta unui echipament enximatic foarte complex. Ex.: E.coli foloseste

preferential Glu si aminoacizi, daca acestia exista in mediu. In cazul in care in mediu exista

simultan aminoacizi si NH4+, atunci foloseste aminoacizi ca sursa de N si NH4

+ ulterior.

3) Diversitatea mecanismelor enzimatice şi a produşilor rezultati – bacteriile,

microorganismele în general, nu au o cale metabolică pentru un produs, ci au căi alternative

multiple pentru a se adapta condiţiilor de mediu variate; apar şi căi metabolice ocolite sau

şunturi, fiecare cale conducând la producerea altor compuşi. Ex.: degradarea glucozei se

face pe 4 cai diferite, în funcţie de condiţiile de mediu:

4) Intensitatea metabolismului bacterian (microbian în general) – este excepţional de

mare, în raport cu cea a activităţilor omologe ale organismelor superioare. Această

proprietate decurge dintr-o proprietate structurală, respectiv din raportul mare dintre

suprafaţă şi volum (S/V>). Suprafaţa mare de contact cu mediul şi de absorbţie a

nutrienţilor determină intensitatea mare a reacţiilor metabolice (de biosinteză şi de

biodegradare) şi implicit viteza mare de multiplicare, aceasta fiind însăşi strategia de

supravieţuire a M.O. în natură, respectiv existenţa în număr foarte mare, pentru a putea

compensa pierderile datorate variaţiei factorilor abiotici, ca şi relaţiilor antagoniste cu alte

specii. Alte cauze incriminate: - varietatea mare a reacţiilor pe care le por realiza; - raportul

mic dintre cantitatea de materialul genetic/citoplasmă; - activitatea enzimatică foarte

ridicată a unor sisteme enzimatice bacteriene, comparativ cu cele provenite din ţesuturile

vegetale sau animale.

Intensitatea se manifesta atât in reactiile de descompunere a nutrientilor, cât si in reactiile de

biosinteza. Capacitatea enorma de sinteza, in special de proteine, explica si capacitatea mare de

creştere şi multiplicare a microorganismelor, cu aplicatii practice: drojdii si bacterii producatoare

de S.C.B. (engl. Single Cell Biomass). Avantajele sintezei de proteine cu ajutorul

microorganismelor: - valoare nutritivă crescută, proteine cu aminoacizi esenţiali;

- se produc în spaţii mici, sinteza este continuă în bioreactoare,

- nu blochează terenuri agricole,

- folosesc substraturi nutritive ieftine, uneori reziduuri ale diferitelor industrii.

Din punct de vedere metabolic, microorganismele libere sau planctonice sunt mai putin

active; celulele aderate si incluse in biofilme sunt cele mai eficiente, acest fapt fiind

semnificativ din punct de vedere ecologic - biodegradarea substantelor organice greu

biodegradabile si chiar xenobiotice de catre biofilme multispecifice, ce elimina in mediu

enzime diferite, cu efect sinergic, fiind mai eficienta la nivelul acestor comunitati. Există

xenobiotice care sunt biotransformate în mediu, dar pentru care nu a putut fi izolat nici un

microorganism capabil să-i utilizeze ca sursă de carbon şi energie. În acest caz special, de

utilizare secundară, substratul xenobiotic nu poate determina creşterea sau menţine

biofilmul, creşterea fiind nulă. Acest proces a fost denumit cometabolism şi definit ca

transformare a uni substrat care nu poate susţine creşterea, în prezenţa obligatorie a unui

substrat de creştere sau a altui compus transformabil.

In concluzie, datorita particularitatilor lor metabolice, microorganismele contribuie

deja si se considera ca ar putea contribui si in viitor in masura mai mare la solutionarea unor

probleme grave cu care se confrunta omenirea in prezent: criza de alimente si de combustibili

fosili, poluarea severa a mediului.

După inventarea tehnologiei ADN recombinant, s-a considerat că microorganismele

modificate genetic vor putea fi ,,învăţate,, să facă orice tip de reacţie de biosinteză sau de

biodegradare dorită de om. Există la ora actuală biotehnologii microbiene moderne, care utilizeză

microorganisme în genomul cărora sunt inserate gene de interes, pentru sinteza in vitro a unor

substanţe utile (hormoni proteici, interleukine, vaccinuri etc.), dar există o legislaţie internaţională

foarte riguroasă care interzice eliberarea microorganismelor modificate genetic în mediul natural,

fiind considerate factori de biohazard, cu efecte imprevizibile pe termen lung. În aceste condiţii,

cercetările în domeniu sunt orientate spre selectarea de tulpini microbiene din mediu, capabile să

transforme substanţele greu biodegradabile, pentru a le putea apoi utiliza în condiţii controlate, în

sisteme bioinginereşti cu randament sporit, cu scopul depoluării mediului si reintroducerii

elementelor în circuitul biogeochimic.