Curs deECOMICROBIOLOGIE Tigau ionut

UNIVERSITATEA ECOLOGICA DIN BUCURESTI FACULTATEA DE STIINTELE NATURII SI ECOLOGIE

OBIECTIVUL CURSULUI Evidentierea specificului si

caracterului interdisciplinar al Ecocomicrobiologiei in contextul stiintelor biologice prin prezentarea conceptelor fundamentale ale disciplinei. Microorganismele ca model pentrul studiul proprietatilor universale ale celulelor.

Prezentarea cunostintelor actuale privind studiul proprietatilor diferitelor categorii de microorganisme (bacterii, levuri, fungi), interrelatiile dintre ele si tendintele actuale de abordare a ecologiei microorganismelor.

Prezentarea comunitatilor de microorganisme din ape (subterane, curgatoare, mari),sedimente, sol, aer. Rolul microorganismelor in diferite tipuri de economie..

Plan tematic 1. Microbiologia ca stiinta. Pozitia microorganismelor in

lumea vie. Microorganismele – aliati si inamici ai omului. Tehnici moleculare moderne folosite in ecologia microorganismelor.

2. Virusurile. Tipologia virusurilor si structura. Relatii cu organismele.

3. Conceptul de bacterie. Nutritia in mediile naturale. Rolul bacterilorin functionare ecosistemelor. Diversitatea comunitatilor bacteriene in medii naturale.

4. Fiziologia microorganismelor eucariote.Nutritia in mediile naturale. Rolul microorganismelor eucariote in functionarea ecosistemelor. Diversitatea comunitatilor fungice in mediile naturale.

5. Colonizarea diferitelor substrate de catre microorganisme. Succesiunea microorganismelor – efecte benefice si negative.

6. Relatii trofice intre microorganisme. Lanturile trofice. 7. Microbionta din sol: populatii de microorganisme implicate

in descompunerea materiei organice din dune de nisip, solurile mlastinoase, de padure si agricole. Efectul ploilor acide si pesticidelor. Inhibitori si stimulatori ai microorganismelor din sol. Interrelatii dintre microorganisme si organismele din sol.

8. Microbionta din apa: populatia de microorganisme din ape subterane, lacuri, mari, ape curgatoare, din ape nepoluate si poluate. Distributia si rolul microorganismelor in coloana de apa si sedimente. Efectul modificarii pH- ului.

9. Microbionta din aer.

10. Habitate specifice ale microorganismelor extremofile.

1. ECOMICROBIOLOGIA CA STIINTA. POZITIA MICROORGANISMELOR IN LUMEA VIE.

MICROORGANISMELE – ALIATI SI INAMICI AI OMULUI. TEHNICI MODERNE FOLOSITE IN ECOLOGIA

MICROORGANISMELOR

1.1 ECOMICROBIOLOGIA CA STIINTA

Ecomicrobiologia este o stiinta de stiinta de sinteza care aplica microbiologiei generale dimensiunea interrelationala a ecologiei.

Microbiologia este stiinta care se ocupa cu studiul microorganismelor. Inceputul studierii acestora sunt legate de aparitia microscopului in 1665, datorta savantului Roobert Hooke, care a ponit de la principiul telescopului. El introduce si termenul de celula, numind cella, camarutele observate in structura arborelui de pluta. In 1675 Antonie van Leeuvenhoek, folosind un microscop cu puterea de 40x, descopera primele microorganisme: levuri, bacterii, alge, pe care le numeste animalicule, adica animale mici.

Louis Pasteur defineste microbiologia ca stiinta prin lucrarile sale care stabilesc principiile de baza ale acesteia si face descoperiri fundamentale teoretice si practice. Foloseste prima oara termenul de microb = ,,cu viata scurta’’.

Robert Koch introduce conceptul de cultura pura si stabileste conditiile in care un microorganism devine agentul unei boli. Descopera bacilul tuberculozei care ii poarta numele. Alexander Fleming descopera efectul penicilinei in inhibarea dezvoltarii altor microorganisme.Ioan Cantacuzino studiaza indeosebi vibrionul holeric si vaccinarea antiholerica.

Victor Babes s-a preocupat mai ales de bacilul tuberculozei si vaccinurile antirabic si antidifteric.

LOUIS PASTEUR1822 - 1895

ALEXANDER FLEMING1881 - 1955

ROBERT KOCH1843 - 1910

IOAN CANTACUZINO1863 -1934

VICTOR BABES1854 - 1926

BIOS

DOMENIUL PROCARIOTA

EUBACTERIA

ARCHAEBACTERIA

VIRUSURI

DOMENIUL EUCARIOTA

REGNUL PROTISTA

PROTOZOA

ALGAE

REGNUL FUNGI

REGNUL PLANTAE

REGNUL ANIMALIA

MICROFUNGI

MACROFUNGI

MUCEGAIURI

LEVURI

BAZIDOMICETE

MICROORGANISMELE IN SISTEMATICA LUMII VII

1.2. POZITIA MICROORGANISMELOR IN LUMEA VIE

Microorganismele actioneaza int-unul sau mai multe medii naturale variate: apa de mare sau dulce, sol, materie organica in descompunere sau vie, corpul plantelor, animalelor sau al omului, precum si in fluidele acestora. Sunt prezente de asemeni pe si in majoritaea produselor create de om.

Mediul actioneaza si el asupra microorganismelor, selectand doar pe unele, prin intermediul unor factori fizico-chimici si biologici: temperatura, pH, presiune,salinitate,substante toxice.

La randul lor microorganismele pot reactiona dezvoltand ecotipuri ale aceleaiasi specii, adaptate la conditiile particulare ale ecosistemelor reglate de factorii de mai sus.

Microorganismele isi influenteaza si ele mediul de viata, tinzand sa-l transforme conform nevoilor lor.

Microorganismele sunt organisme majoritar microscopice, alcatuind un grup vast si heterogen ca activitate biologica, morfologie si pozitie sistematica. Sistematica lor este inca subiect controversat, dar in mare se clasifica in:

Virusuri organisme situate la granita dintre organic si anorganic.

Bacterii organisme procariote unicelulare.

Fungi organisme eucariote, unicelulare sau pluricelulare.

BACTERIESALMONELA

VIRUS GRIPAL

FUNGIASPERGILLUS

Microorganismele interfereaza cu mediul la trei niveluri:

1. La nivel individual prin relatii simbiotice: Asigurarea existentei altor organisme (formarea lichenilor).Dezvoltarea normala a unor plante (micorizele fungice).Dezvoltarea normala a unor animale (bacteriile din tubul digestiv al termitelor).

2. La nivel de ecosistem prin:Rolul microorganismelor in lanturi si retele trofice.Rolul unor agenti patogeni in reglarea populatiilor ce ar perturba ecosistemele naturale.Rolul microorganismelor in procesele de formare a solului.Rolul microorganismelor ca bioindicatori ai poluarii mediului.

3.La nivelul ecosferei prin : participarea lor la creerea atmosferei in compozitia pe care o cunoastem, precum si prin reglarea circuitului geochimic al principalelor elemente chimice terestre.

Celule algale

Hife fungice

Hife fungice

SPORANGI

HIFE

MICELIU

CELULE VEGETALE

VEZICULE

STRUCTURA LICHENILOR FORMAREA MICORIZELOR

1.3. MICROORGANISMELE – ALIATI SI INAMICI AI OMULUI

ASPECTE POZITIVE:

Putem spune ca viata asa cum o stim astazi se datoreaza actiunii primordiale a microorganismelor, in cele mai ostile medii terestre si oceanice de la inceputurile Pamantului.

Tot lor le datoram si actuala structura a atmosferei cu toate calitatile ei de suport al vietii pe Pamant precum si, pastrarea acestei structuri.

Descompunerea si mineralizarea materiei organice moarte si a dejectiilor. Importanta acestei actiuni se observa cand microorganismele sunt insuficiente in mediile respective si aceste procese nu mai au loc normal.

Formarea si mentinerea structurii fizice si chimice a solurilor, resursa esentiala pentru asigurarea subzistentei alimentare a speciei umane.

Mentinerea circuitului natural al principalelor elemente chimice care sustin viata pe pamant:oxigen, carbon, azot, hidrogen, fosfor, etc.

Reglarea populatiilor de plante, animale sau alte microorganisme si mentinerea echilibrului biologic, in interiorul unor organisme (si la om) si echilibrului ecologic fata de meediu in ansamblu. Rol esential in sanatatea mediului.

Aportul in activitatile umane: stiinta (medicina) si cercetare (domenii de varf din multe discipline), economie (industrie alimentara, metalurgica, agricultura, si in alte ramuri ce dezvolta noile tehnologii (biotehnologiile).

ASPECTE NEGATIVE:

Patologiile induse de microorganismele parazite care pot afecta omul sau plantele si animalele de interes economic. Epidemiile si epizootiile sunt pericole grave ce ameninta permanent necesitand monitorizare atenta, masuri de prevenire si tratament eficient, cu mari consumuri de resurse. Pagube economice aduse realizarilor umane din diferite domenii: constructii si arhitectura, arta, industriile metalurgica, textila, petrochimica si alimentara. Dezechilibre biologice ce le pot induce in interiorul organismelor sau ecologice, la nivelul ecosistemelor, putand merge pana la disparitia unor populatii sau specii si distrugerea acestor ecosisteme.

CONCLUZIE: Microorganismele sunt pe planeta de la inceputurile vietii si vor exista probabil mult dupa ce specia umana va fi diparut de pe Pamant. Sunt campionii absoluti ai supravietuirii, din interiorul rocilor, in izvoarele fierbinti, din ghetari, in apa sarata sau sulfuroasa, din atmosfera dela 6-9000m, pana in adancul oceanului la 10 000 de metri. Nu le putem ignora sau inlatura din lanturile trofice asa cum am facut-o cu multe alte specii, ci trebuie sa le cunoastem pentru a putea profita de efectele benefice ale actunii lor, controlandu-le pe cele negative.

VIRUSUL GRIPEI AVIARE FUNGI PE CLADIRI BACILUL ANTRAX LA ANIMALE

MICROBIOLOGIE GENERALA

 

Microbiologia - ştiinţă fundamentală care studiază morfologia, fiziologia şi sistematica microorganismelor, originea şi evoluţia lor, fenomenele de ereditate şi variabilitate microbiană. Etimologia - micros = mic; bios = viaţă; logos = ştiinţă.

VIRUSURIVirusurile sunt microorganisme parazite absolute, cu structura subcelulara, fara metabolism si organite celulare si proprii(folosesc ribozomii si sistemul enzimatic al celulei gazda).Virusurile nu cresc, modificand metabolismul gazdei pentru a sisntetiza elementele lor constitutive si de a le asmbla pentru constituirea virionului – unitatea structurala si functionala.

2. VIRUSURILE. TIPOLOGIA SI STRUCTURA VIRUSURILOR. RELATIILE CU ALTE ORGANISME.

• ORIGINEA VIRUSURILOR este controversata, existand doua ipoteze: Aparitia lor imediat dupa celule, fapt sugerat de parazitarea absoluta a acestora. Aparitia lor ca forme degenerate de celule ce nu au putut supravietui independent, adaptandu-se la aceasta forma parazita.

2.1.VIRUSURILE

Celule umane atacate de virusul HIV, generand anticorpi

Virus lymphotropic atacand celula umana

Virus herpetic in interiorul celulei umane

Atacul virusului mozaiculuiasupra tutunului

Atac al virusului porcin Menangle

VIRUSURILE sunt agenti infectiosi cu structura subcelulara si particularitati diferite de ale celorlalte microorganisme patogene in primul rand prin realizarea infectiei prin transfer de AND si ARN si nu prin patrunderea in celula infectata.Au dimensiuni ultramicroscopice, de exemplu poliovirusurile nu depasesc 18 nanometri (1nm=10-9m=10-6mm

FORMELE SUB CARE POT EXISTA VIRUSURILE :

Virion: virus infectios matur

Virus vegetativ: genom viral intracelular liber pregatit de replicare

Provirus: genom viral integrat in cromozomul celulei gazda

Odata cu infectarea, virusul perturba diataxia celulei - producerea de constituenti celulari proprii - moment cand incepe replicarea acestuia.Virusurile pot parazita orice alt organism: plante, animale, microorganisme sau om.

2.2 TIPOLOGIA SI STRUCTURA VIRUSURILOR

VIRIONUL este unitatea structurala functionala a virusului cu proprietatea de infectiozitate si prezinta urmatoarele tipuri morfologice:

bastonas: virusul mozaicului tutunului

Sferica: virusul gripal

Paralelipipedica: virusul variolei

Obtuz: rhabdovirus

Mormoloc: fagii cu coada sunt virusuri care paraziteaza microorganismele si dupa tipul acestora se clasifica in:

Bacteriofagi: paraziteaza bacteriile si pot fi folositi ca vector in recombinarea genetica a acestora.

Cianofagi: paraziteaza cianobacteriile din ape, astfel combat inflorirea algala si moartea pestilor. Micofagi: paraziteaza fungii.

STRUCTURAVIRUSURILOR

GENOM VIRAL - ADN(NUCLEOPROTEINE)

ANVELOPA

LIPIDE

CAPSIDA

NEURAMIDAZA

HEMAGLUTININA

VIRION

ATASARE

INTRARE

NUCLEUREPLICARE

ATAC VIRAL ASUPRA CELULEI1.REPLICARE INTRANUCLEARA - ADN2.REPLICARE EXTRANUCLEARA - ARN

REPLICARE

ASAMBLARE

ASAMBLARE

RUPTURA MEMBRANEI CELULARE

VIRUS FARA ANVELOPA

INTRARE

ADNARN

VIRUS NOUELIBERAT

VIRUS NOUELIBERAT

STRAPUNGEREACELULEI GAZDA

COMPONENTELE VIRIONULUI

CAPSIDA VIRALA: invelis format din unul sau mai multe tipuri de proteine dispuse regulat intr-o forma ce da forma virusului. Rolul ei este de protectie a genomului viral fata de mediu, marirea infectiozotatii, fixarea virusului de peretele celulei atacate. Prin continutul de determinanti antigenici continut provoaca raspunsul imunitar al celulei si generarea anticorpilor.

GENOMUL VIRAL: reprezinta o molecula de AND sau ARN, bicatenar sau monocatenar, lineara sau circulara, impaturita sau desfasurata. Contine informatia genetica ce va determina celula gazda sa produca elementele constitutive pentru multiplicare si arhitectura finala a virusului, informatia necesara eliberarii sale din celula gazda, infectiozitatea si virulenta.

INVELISUL EXTERN (ANVELOPA): este formata din proteine specifice si uneori lipide provenite din membrana celulei gazda. Ea mai contine hemaglutinina, cu rol de fixare pe celula gazda si neuramidaza cu rolul de a facilita absorbtia virusului prin membrana celulei atacate si parasirea acesteia, facilitand infectiozitatea.

2.3 RELATIILE CU ALTE ORGANISME.

RELATIILE DINTRE VIRUSURI SI ANIMALE: virusurile se transmit direct la animale. Replicarea lor depinde de receptivitatea gazdei si de capacitatea ei de aparare. Virusurile manifesta afinitate pentru anumite specii (gerotropism), anumite tesuturi (histotropism) sau anumite celule (citotropism). Infectiile pot capata forme inaparente (fara forme clinice), acute (cu semne clinice), persistente cronice (hepatita B) sau persistente latente (herpes)

RELATIILE DINTRE VIRUSURI SI PLANTE: nu pot strabate diferitele tesuturi celulozice care protejeaza planta si au transmitere mecanica, prin leziuni, prin intermediul vectorilor (alte organisme care penetreaza invelisurile, sau prin samanta de la palnte infectate.

RELATIILE DINTRE VIRUSURI SI FUNGI: sunt mai restranse, existand o anumita incompatibilitate intre ele. Transmiterea sa face prin spori

Bifidobacteriainfantis

Clostridium botulinum

Corynebacteriumdiphteriae

Eshecheria coli

Enterococcus Cryptosporidium

Mycobacterium tuberculosis

Pseudomonasaeruginosa

Salmonelaenteridis

Streptococcuspneumoniae

Shigella flexnarii Giardia

lamblia

BACTERIIBacteriile sunt microorganisme procariote, unicelulare, situate biologic si structural intre virusuri si ciuperci microscopice, mobile, metabolic active, cu nutritie absorbtiva, chimiotrofa sau fototrofa, ce se inmultesc prin diviziune primara simpla, existand in natura prin doua forme biologice : celula vegetativa si/sau spor.

3. CONCEPTUL DE BACTERIE. NUTRITIA IN MEDIILE NATURALE. ROLUL BACTERILORIN

FUNCTIONARE ECOSISTEMELOR. DIVERSITATEA COMUNITATILOR BACTERIENE IN MEDII

NATURALE.:

procariote = au perete celular, nu au membrane care sa delimiteze structurile intracelulare, citoplasma este in stare de gel, fara curenti citoplasmatici, inmultire prin diviziune celulara simpla (nu au aparat mitotic).

mobile = locomotia se face cu ajutorul unuia sau mai multor flagelil (apendici filamentosi).

metabolic active = au aparat enzimatic propriu pentru realizarea reactiilor celulare de degradare si biosinteza.

nutritie absorbtiva = ca acces al hranei prin peretele celular.

chimiotrofa sau fototrofa = din punct de vedere a modului de asigurare a energiei necesara nutritiei (reactii chimice sau energie solara).

Sporul este o forma de conservare si nu de multiplicare ca la ciuperci.

Coci: bacterii sferice se pot clasifica dupa pozitia rezultata dinplanul de diviziune:

Diplococi – diviziune intr-un singur plan, perechi

Streptococci – diviziune intr-un singur plan in lanturi

Staphylococci – diviziune in trei planuri, rezultand aglomerari in forma de strugure

Meningococ

Streptococus pneumoniae

Staphilococus aureus

3.1 TIPURI MORFOLOGICE

Bacili: bacterii cilindrice cu capat drept, ascutit, sau bifurcat clasificati dupa modul de dispunere in:

bacili izolati

diplobacili (cate doi)

bacili in palisada

Vibrion: bacil curb

Spirochet: bacterii spiralate cu spire flexibile sau rigide

Actinomicete: au forma de filamente ramificate, fiind intermediare intre bacterii si fungi.

Archaebacterii: bacterii extremofile, avand structuri specifice

Bacilus cereus

Bacilus anthracis

Vibrio cholerae

Borrelia burgdorferi

Frankia

Archaebacteria

3.2. STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

CAPSULA: material macromolecular de natura polizaharidica, vascos, de grosimi diferite, ce se depune in jurul celulei bacteriene, cu rol de aderare la substantele solide si de protectie (pentru bacteriile patogene), impotriva actiunii fagocitelor. Este prezenta numai la anumite bacterii, in anumite conditii de mediu.

MEMBRANA PLASMATICA: delimiteaza spatiul intracelular si citoplasma. Are structura trilamelara, si permeabilitate selectiva, indeplinind functii de transport, filtrare a nutrientilor si eliminare a metabolitilor. Este sediul activitatilor enzimatice ce realizeaza respiratia si unele procese de sinteza celulara, precum si de eliberare a unor toxine. Reglaza procesele de diviziune celulara si sporogeneza. Prin invaginare formeaza mezosomi.

PERETELE CELULAR:structura rigida, atasata membranei plasmatice, custructura tridimensionala, comuna majoritatii bacteriilor,cu rol in protectia, cresterea, sporogeneza si.diviziunea bacteriei. Functie de structura si compozitia chimica poate capata culori diferite care stau la baza clasificarii bacteriilor in Gram pozitive si Gram negative (relevata de intensitatea colorantului violet de gentiana).

CITOPLASMA:este un sistem coloidal complex format din proteine, glucide, lipide, apa, saruri minerale, in stare de gel. Contine materialul nuclear, vacuole incluziuni, fiind sediul activitatii materialului genetic. Este sediul metabolismului bacterian.

RIBOZOMI: particule sferice nucleoproteice, continand 60% ARN si 40%proteine. O celula poate contine o suta de mii de ribozomi.Sunt fabricantii de proteine ale celulei bacteriene, la nivelul lui realizandu-se traducere informatiei genetice continute de ARN si sinteza enzimelor intra si extracelulare.

CILI: apendici filamentosi (unul sau mai multi), cu rol in locomotia celulei bacteriene.

PILI (FIMBRILE): apendici filamentosi foarte desi dispusi la suprafata celulei,ce permit aderarea la suprafete solide, ce favorizeaza preluarea sustantelor nutritive si degradadrea lor de catre enzimele extracelulare. Exista si pili de sex ce asigura legatura directa intre bacterii si transferul de material genetic.

PLASMIDE: Molecule mai mici de ADN dublu catener,capabile de replicare independenta de cromozom, continand informatie neesentiala pentru cresterea celulei, dar importante pentru rezistenta acesteia (antibiotice, UV, metale grele), producere de toxine, inducere de tumori la plante, formarea de vacuole cu gaze, fermentatie (lactica), producerea unor antibiotice (cloranfenicol).

CROMOSOM: echivalentul nucleului, format dintr-o macromoleculade AND dublu catenar, foarte lunga dar care prin pliere ocupa de 1500 ori mai putin spatiuContine gene ce determina arhitectura celulei ereditatea si capacitatea de evolutie.

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

Perete celular

Capsula

Cromosom

Membrana plasmatica

Flagel bacterian

CitoplasmaRibozomi

Mezozom

Plasmida

Pili (fimbrile)

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

3.3 NUTRITIA IN MEDIILE NATURALE

Metabolismul bacterian (totalitatea proceselor de preluare din mediu a substantelor folosite prin biosinteza, la crestere si activitati fiziologice precum si la obtinerea energiei necesare acestora), functioneaza dupa principiul randamentului maxim, realizand biosintezele necesare cu consum minim de energie, in cantitati exacte si la momentul optim. Are un caracter intens, specific bacteriilor, cu ritm de multiplicare rapid. Are o mare plasticitate, adaptandu-se la tipul si cantitatea de nutrienti.

Metabolismul se realizeaza printr-un lant de reactii chimice interdependente, perfect corelate, care se clasifica astfel:

1. Reactii catabolice: degradarea compusilor nutritivi si eliberare de energie, proces care se desfasoara in trei faze,incepand cu descompunerea macromoleculelo, urmata de degradaarea micromoleculelor rezultate. In ultima faza, microorganismele anaerobe realizeaza metabolizarea integrala a substratului descompunandu-l pana la carbon si apa. Intreg procesul are log cu mare eficienta, o cantitate minima din energia stocata in compusul initial pierzandu-se prin respiratie.

2. Reactii anabolice: realizarea compusilor celulari, folosind produsii intermediari si energia obtinuta in faza a doua a catabolismului.

3. Reactii amfibolice: realizeaza in acelasi timp doua scopuri: produc compusi pentru biosistem si simultan energie necesare acestuia.

La bacterii repiratia consta intr-un sir de procese de oxidare si reducere care au ca rezultat preluarea hidrogenului cu ajutorul enzimei dehidrogenaza si cedarea lui catre un acceptor, oxigen sau alta substanta.

Functie de acceptor sau modalitatile si etapele transferului bacteriile se pot clasifica in:

1. Aerobe: folosesc oxigenul ca acceptor final de hidrogen.

2. Anaerobe: folosesc ca acceptor de hidrogen un compus organic sau anorganic.

3. Aerobe – anaerobe facultativ: isi adapteaza metabolismul functie de disponibilitatile de oxigen.

4. Microaerofile: isi desfasoara procesele metabolice in conditii de prezenta a unor cantitati de oxigen mai mici decat in atmosfera.

RESPIRATIA

Clasificare dupa capacitatea de a folosi energia luminoasa in procesul de nutritie:

1. Fototrofe: contin cloroplaste,cu pigmenti clorofilieni, care utilizeaza lumina ca sursa de energie ca si plantele.

2.Chimiotrofe: obtin energia dint-o serie de reactii biochimice

Clasificare dupa capacitatea de a folosi substantele organice sau anorganice ca surse plastice si de energie:

1. Autotrofe: sintetizeaza metabolitii esentiali din substante anorganice simple: CO2, NH3, NO3 ֿ, NO2ֿ, etc.

2. Heterotrofe: dependente de substanta organica, fara capacitatea de a sintetiza metaboliti esentiali.

Clasificare dupa tipul de hranire

1. Saprofite: se hranesc cu tesuturi moarte sau in putrefactie.

2. Parazite: se hranesc cu tesuturi vii ale altor organisme sau din interiorul acestora ori cu secretiile lor.

NUTRITIA

3.4 ROLUL BACTERILORIN FUNCTIONARE ECOSISTEMELOR.

Bacteriile pot sintetiza compusi organici proprii din mediu, dupa moartea lor acestia revenind in rezervoarele lor din atmosfera, hidrosfera, litosfera, prin procesul de mineralizare. Marimea acestor rezervoare depinde de viteza cu care are loc aceasta degradare. Bacteriile pot participa concomitent la ciclurile biochimice ale mai multor elemente ( bacteriile proleolitice participa simultan la ciclurile azotului, carbonului si sulfului).CICLUL BIOGEOCHIMIC AL CARBONULUI

cuprinde doua etape majore:1. Fixarea carbonului atmosferic prin fotosinteza, de catre plante si partial de

bacterii (cianobacterii) si transformarea acestuia in substanta organica.2. Degradarea substantei organice de catre microorganisme, cu producere de CO2

care revine in atmosfera.

CICLUL BIOGEOCHIMIC AL AZOTULUI cuprinde patru etape ce pot fi generate de specii de bacterii diferite:

a) Fixarea azotului molecular

b) Amonificarea: eliberarea amoniacului din proteine, acizi nuclici, etc.

c) Nitrificarea: amoniacul si alte forme reduse ale azottului sunt oxidate la nitrati).

d) Denitrificarea: dezasimilarea azotatilor si azotitilor in oxid azotic si/sau oxid azotos.

Bacteriile interactioneaza cu ecosistemul lor, ca toate microorganismele, la toate ce le trei niveluri:

La nivel individual existenta bacteriilor permite existenta altor organisme, sau dezvoltarea normala a unor plante si animale: de exemplu flora bacteriana din rumenul rumegatoarelor sta la baza acestui tip de hranire si inplicit la aparitia rumegatoarelor. Existenta florei bacteriene nepatologice, este chiar o conditie pentru buna functionare a organismului uman.

La nivel de ecosisteme, bacteriile inchid multe din lanturile trofice prin mineralizarea biomasei (la care se adauga si bacteriile moarte), pe care o descompun in elementele minerale de baza, pe care le redau circuitului natural. De asemeni ele asigura si legatura dintre diverse retele trofice ale unui ecosistem.

Formarea si mentinerea calitatii solurilor sunt in cea mai mare masura rezultatul actiunii bacteriilor (50-100 milioane bacterii/ gram sol), alaturi de alte microorganisme. Acestea redau solului substantele extrase de plante si animale conform lanturilor tofice (indeosebi carbon). Pe de alta parte adauga solului elemnte pe care le sintetizeaza din aer si apa, in diverse parteneriate simbitice cu alte organisme.

Bacteriile controleazaproliferarea excesiva a unor organisme prin segmentul lor patogen. Sunt organismele si microorganismele, parazite sau nu, care au tendinta de a epuiza resursele biotopului lor prin inmultire excesiva.

Functia de bioindicator a bacteriilor semnifica pe de o parte, semnalarea prezentei anumitor substante in apa si scoarta terestra (sol), iar pe de alta parte starea echilibrului necesar bunei functionari a ecosistemelor. Prezenta lor mai poate indica si prezenta altor specii deasupra sau dedesuptul verigii lor din lantul trofic caruia apartin.

La nivelul ecosferei, in afara de contributia bacteriilor la circuitul geochimic al elementelor, cercetari recente au aratat implicarea acestora in procesele atmosferice, bacteriile glicogene contribuind la formarea picaturilor de apa si a zapezii in atmosfera.

Ecosistemul bacterian este o componenta a abordarii ecosistmice a existentei microorganismelor si are doua componente:

Componenta abiotica este formata din factorii mediului fizic (tipul si cantitatea acestora): nutrienti, gaze atmosferice, substante minerale si organice.

Compozitia fizico chimica a habitatelor determina tipul si numarul bacteriilor. Fluxul substantelor solubile in sistem prin difuzie moleculara este determinant.

Componenta biotica o reprezinta populatii sau comunitati de specii bacteriene.

Viteza metabolismului bacterian este controlata de componenta abiotica. Se stabilesc lanturile trofice si interactiunile specifice acestora. Ocuparea unei nise dint-o anumita gama induce diversitatea speciilor. Diversitatea speciilor contribuie la stabilitatea ecosistemelor. Diversitatea ecosistemelor si fluctuatiile factorilor abiotici creaza conditii de

evolutie prin adaptatea la acestea. Colonia bacteriana, este rezultatul cresterii si multiplicarii pe o zona redus a

descendentilor uneia sau mai multor celule apartinand aceleiasi specii. Ea poate fi considerata un ecosistem. Aspectul coloniei si evolutia acesteia depind de informatia genetica si metabolismul individual, dar si de factori abiotici.

Aceste componente sunt legate prin relatii trofice, fluxuri de materie si energie.

3.5 DIVERSITATEA COMUNITATILOR BACTERIENE IN MEDII NATURALE

Conceptul de diversitate pentru bacterii are aceeasi semnificatie ca pentru toate microorganismele si se refera la particularitatile calitative, morfologice, biochimice, fiziologice, antigenice si genetice. Cauzele acestora nu sunt cunoscute in totalitate.

Diversitatea morfologica bacteriana se refera la forma acestora, tratata anterior, arhitectura celulara, tip de mobilitate, caracterul Gram, dar si la marime, existand si specii macroscopice de bacterie: Thiomargarita namibiensis care genereaza aglomerari perlitice de sulf sau Epulopiscium sp. de marimea unui cristal de sare, de un milion de ori mai mare decat Esecheria coli, de exemplu.

Diversitatea biochimica si fiziologica este legata de tipurile de echipament enzimatic, de metabolism (autotrof - heterotrof sau chemosintetic - fotosintetic),tip de respiratie, pH, toleranta la mediu.

Diversitatea genetica a bacteriiilor este generata de structura cromozomului, prezenta plasmidelor, etc. Este urmarea flluctuatiilor de mediu si determina capacitatea de adaptare a bacteriei la acestea.

Diversitatea taxonomica semnifica existenta speciilor diferite incadrate in taxoni, prezente in determinatoare.

Diversitatea ecologica este deocamdata partial determinata in ecosisteme, pe portiuni ale acestora, datorita dificultatilor de determinare si cuantificare. S-a stabilit totusi ca diversitatea ecologica este direct proportionala cu productivitatea si invers proportionala cu diversitatea si stabilitatea.

• FUNGI poza sugestiva

FUNGI

Fungii sunt microorganisme unicelulare, eucariote, cu nutritie heterotrofa, saprobionte sau parazite, cu reproducere asexuata sau sexuata, existand in natura prin doua tipuri morfologice: ciuperci inferioare (levuri, mucegaiuri) si ciuperci superioare (cu palarie). Unitatea lor vegetativa de baza este talul si pot prezenta dimorfism.

4. FIZIOLOGIA MICROORGANISMELOR EUCARIOTE. ROLUL MICROORGANISMELOR EUCARIOTE IN FUNCTIONAREA

ECOSISTEMELOR. DIVERSITATEA COMUNITATILOR FUNGICE IN MEDIILE NATURALE.

Eucariote = peretele celular are o compoziti chimica specifica fungilor (contine chitina, absenta la celelalte eucariote si la procariote); membrana citoplasmatica contine steroli; au reticul endoplasmatic ce inconjoara nucleul si pe care se ataseaza ribozomii; citoplasma poate trece de la starea de sol la cea de gel si e strabatuta de curenti endoplasmatici; au organite celulare plasate in citoplasma: mitocondrii, cloroplaste si aparat Golgi; nucleul are unu-doi nucleoli si este protejat de membrana nucleara dubla.

Nutritia heterotrofa = folosesc molecule organice ca surse de carbon si energie.

Saprobionte sau parazite = se dezvolta pe organisme moarte sau gazde vii.

Reproducere asexuata sau sexuata = celulele pot prezenta garnituri duble de cromozomi, diploidie ce rezulta din fuzionarea a doi gameti haploizi.

Forme morfologice = levuri - celule microscopice solitare si ciuperci cu palarie - forme multicelulare.

Dimorfism = fungii poate exista sub forma unicelulara sau filamentoasa.

STRUCTURA FUNGILOR UNICELULARI

Aparat Golgi

Reticul endoplsmaticrugos

NucleuMitocondrie Reticul

endoplasmaticneted

STRUCTURA FUNGILOR PLURICELULARI

Exceptând drojdiile unicelulare, ciupercile au suprafeţe specifice mari, înlănţuiri de celule care comunică între ele şi sunt capabile de a trasporta nutrienţi de la una la alta, la distanţe mari. Astfel de lanţuri se numesc hyphae (hife). Unele au celule alungite sau ramificate, foarte lungi, dar prevăzute cu mai mulţi nuclei, uneori sute de mii într-o singură celulă. Reţelele formate din astfel de lanţuri de celule sau celule gigant, se numesc mycelia (micelii).

NUCLEIPERETE CELULAR

PORI

SEPTUM

PERETE CELULAR

NUCLEI

HIFABURETE

MICELIU

STRUCTURIPRODUCATOAREDE SPORI

HIFE

STRUCTERI DE REPRODUCERE

PERETECELULAR

CELULA VEGETALA

HIFA FUNGICA

HAUSTORI

MEMBRANAVEGETALA

HIFA SEPTATAHIFA CONTINUA

Exista peste 2oo ooo de tipuri de fungi dintre care 8700 in tara noastra.

Fungii sunt incadrati in ciuperci inferioare: mucegaiuri si levuri ciuperci superioare: cu palarie (bureti).

Fungii cuprind doua diviziuni:

fungi fara perete celular - myxomycete

fungi adevarati - eumycete

O alta clasificare imparte fungii in cinci categorii morfo-functionale:

Arhimicetele: ciupercile cele mai primitive , lipsite de miceliu, alcatuite dintr-un gimnoplast sau plasmodiu. Sunt ciuperci endoparazite. Se inmultesc prin zoospori sau spori imobili, care provin din transformarea intregii celule. Inmultirea sexuata se face prin izogamie. Din aceasta clasa fac parte ciupercile care produc pagube culturilor de cartof, varza, plante furajere etc.

Ficomicete sunt ciuperci care au talul unicelular, polinucleat, simplu sau ramificat, in care caz se numeste sifonoplast. Cele mai multe si in acelasi timp cele mai daunatoare, sunt endoparazite. Unele Ficomicete sunt saprofite. Inmultirea asexuata se face prin spori la cele inferioare sau prin conidii, care in realitate sunt zoospori caduci.

Zigomicete: ciuperci sprofite, uneori endoparazite care au talul unicelular, polinucleat, simplu sau ramificat. Sunt cele mai multe si in acelasi timp cele mai daunatoare. Unele sunt saprofite. Inmultirea asexuata se face prin spori la cele inferioare sau prin conidii, care in realitate sunt zoospori caduci.

Ascomicetele: ciuperci saprofite sau parazite. Se caracterizeaza printr-un aparat vegetativ bine dezvoltat. Ciupercilor din aceasta clasa au un tal filamentos, miceliu fiind alcatuit din hife pluricelulare. Inmultirea asexuata se face prin diferite feluri de spori: conidii, picnospori, etc.

Bazidiomicete: ciuperci superioare. Formeaza un bazidiocarp alcatuit din palarie si picior. Fata inferioara a palariei adaposteste lamele ce contin bazidii ceformeaza bazidiospori. Piciorul are la partea inferioara miceliul puternic ramificat.

Pilobolus sp.

Lachnum sp.

Boletus edulis

4.1 FIZIOLOGIA MICROORGANISMELOR EUCARIOTE - FUNGII

NUTRITIA fungilor este heterotrofa prin prezenta enzimelor extracelulare ce degradeaza macromoleculele preluate din mediu pentru a obtine carbon si energie. Hranirea este saprobionta(organisme moarte), sau parazita(organisme vii). Exista specii care dezvolta forma unicelulara in conditii de parazitism si pe cea pluricelulara, filamentoasa, in conditii de sol. Fungii ce paraziteaza plantele nu prezinta acest dimorfism.

METABOLISMUL ENERGETIC al fungilor poate fi de trei tipuri Oxidativ exclusiv, de tip respiratie. Fermentativ facultativ, cand organismul aerob este obligat sa se dezvolte

anaerob, oxigenul nu este obligatoriu dar este mai eficient. Fermentative obligatoriu, cand organismul anaerob se afla in conditii aerobe.

Daca oxigenul este inofensiv, metabolismul poate fi facultativ aerob.Daca oxigenul este toxic, metabolismul va fi obligatoriu anaerob.

CRESTEREA fungilor este continua in conditii optime de mediu, fiind diferita in medii lichide sau solide. Pentru cei ce se dezvolta in medii solide, viteza de penetrare a substratului este determinanta pentru prosperitatea si rezistenta la mediu a speciei.

REPRODUCEREA fungilor se poate realiza in doua moduri:Asexuat, prin inmugurire sau fisiune si sexuat prin gameti de ambele sexe formati in organe diferit. Unitatea de reproducere la majoritatea fungilor se numeste spor si se poate forma sexuat si asexuat. In conditii vitrege sporii se transforma in scleroti protejati de celule moarte impregnate cu melanina.

4.2 ROLUL MICROORGANISMELOR EUCARIOTE IN FUNCTIONAREA ECOSISTEMELOR - FUNGII

Este in principiu similar cu al organismelur procariote, cu deosebirile generate de complexitatea organismelor eucariote care le permite diversificarea niselor ecologice, trăind pe animale vii sau moarte, pe plante, în aer, pe sol şi în apă . Interactiunea fungilor cu mediul se desfasoara in dublu sens.

La nivel individual: existenta fungilor permite functionarea normala (prin obtinerea sau prelucrarea primara a nutrientilor), adaptarea la mediu si chiar existenta altor organisme, cu care intretin relatii de simboza. Este cazul simbiozei fungilor cu algele care genereaza aparitia lichenilor.

La nivel ecosistemic interactiunea fungilor cu mediul se desfasoara functie de modul de haranire al acestora: -Fungii saprofiti descompun substanta organica moarta, vegetala, in care sunt specializati(celuloza, lignina), si animala, total sau partial, redand-o circuitului.

- Fungii paraziti la plante, animale sau om pe langa actiunea patologica au si un rol in procesul de reglare a populatiilor unor specii ce pot perturba ecosistemele, contribuind la pastrarea echilibrului ecologic.

• Fungii pot constitui hrana pentru unele specii de animale(si om), care la randul lor le disemineaza astfel sporii (exemplu trufele).

• Fungii intervin si in ecosistemele antropizate prin rolul lor benefic in reducerea deseurilor biodegradabile(chiar plastic), pe de alta parte putand degrada elemente ale mediului uman (constructii, materiale, obiecte).

• Fungii sunt indispensabili in degradarea unor substante, cu rezultat benefic in alimentatia omului (drojdii), sau in combaterea unor patologii specifice acestuia.

• Pe de alta parte fungii pot parazita sau degrada organisme vegetale sau animale de interes economic sau prin parazitare pot genera patologii umane.

Fungi Irpex lacteus degrand deseuri industriale

4.3 DIVERSITATEA COMUNITATILOR FUNGICE IN MEDII NATURALE.

Fungii traiesc in apa aer sol, pe sau in plante, animale si om, sunt practic pretutindeni. Particularitatile morfologice, fiziologice, biochimice si genetice determina heterogenitatea acestui ordin deosebit de complex

Diversitatea morfologica este determinata de mediul lor si nisa ecologica pe care si-au putut-o crea in acest mediu. Le gasim in doua tipuri morfologicece implica o larga varietate de marimi, forme, culori, moduri de viata, tipuri de mediu:

LEVURI (drojdii): forma de fungi, al caror corp (miceliu), este compus din celule individuale sau grupuri de doua, trei celule, ori lanturi, formand hife. Totalitatea hifelor formeaza talul. Se inmultesc prin inmugurire sau formarea de spori asexuati sau sexuati. Ele pot descompune prin fermentare glucidele, sau pot fi sursa alimentara de vitamina B. Adeseori sunt parazite la plante, animale si om carora le cauzeaza boli si infectii.

Diversitaea fiziologica este in stransa legatura mai ales cu tipul de metabolism, dar si cu toleranta acestora la tipuri de mediu diverse.

Dupa tipul de hranire se disting: Ciuperci saprofite Ciuperci parazite

Dupa tipul de mediu distingem: Ciuperci halofile, ce se dezvolta in concentratii mici de saruri, Termofile, in conditii de temperatura ridicata

Altele: respingatoare, toxice, otravitoare, halucinigene

CIUPERCI CU PALARIE (bureti): forma superioara de fungi la care hifele se prelungesc si verical formand un bazidiocorp, alcatuit din picior si palarie.

ECOMICROBIOLOGIEStiinta cu caracter integrator, care aplica cercetarile si conceptele microbiologiei studiind prezenta microorganismelor in medii naturale, interactiunile dintre acestea, dintre ele si alte organisme, sau dintre microorganisme si mediu

ECOMICROBIOLOGIE

5. COLONIZAREA DIFERITELOR SUBSTRATE DE CATRE MICROORGANISME. SUCCESIUNEA

MICROORGANISMELOR. EFECTE BENEFICE SI NEGATIVE ALE SUCCESIUNII.

Fiecare specie de microorganism are unul sau mai multe habitate in care isi desfasoara activitatea: apa de mare sau dulce, aer, sol, materie organica vie moarta sau vie, corpul plantelor, animalelor sau omului,(tesuturi sau fluide). In cadrul acestor habitate, microbiologia este inteesata de microhabitate, fragmente de habitat in care populatiile de microorganisme isi desfasoara procesele specifice. Se creaza astfel ecosisteme microbiene distincte, in care factorul abiotic este reprezentat de nutrientii disponibili, substante minerale si organice,gaze atmosferice; iar factorul biotic de populatia sau comunitatile de microrganisme. Aceste componente sunt legate prin relatii trofice, fluxuri de nutrienti si energie.

Ecosistemele microbiene naturale sunt caracterizate de heterogenitate. Aceasta determina caracteristici esentiale pentru populatiile de microorganisme: viteza metabolismului,stabilirea lanturilor trofice si interactiunile dintre acestea, ocuparea de nise variate, stabilitatea ecosistemului fata de fluctuatiile de mediu si stres, crearea conditiilor de diversificare prin evolutie, adaptare, selectie si crearea unor noi conditii de mediu.

.

5.1. COLONIZAREA DIFERITELOR SUBSTRATURI DE CATRE MICROORGANISME

Colonia microbiana reprezinta rezultatul cresterii si multiplicarii in diferite medii, pe o zona circulara de dimensiuni reduse, a descendentilor uneia sau mai multor celule ale aceleiasi specii.

Ritmul de crestere al coloniei este initial exponential in raport cu timpul, ca rezultat al multiplicarii. Acest ritm se reduce in timp datorita relatiilor dintre indivizi (competitia pentru substratul nutritiv, acumularea toxinele metabolice), si dintre indivizi si mediu (epuizarea resurselor spre centrul colonie).

Arhitectura coloniilor microbiene este determinata de : metabolism, informatia genetica celulara, factori exteriori (mediul, rezistenta gazdei pentru cele parazite, celelalte colonii din cadrul ecosistemului).

FILAMENTE MASIVE

Begiatoa sp. filamentous TRIDIMENSIONALPelodictyon sp.

MATRICE

Rhodomicrobium vannielii.

Forma coloniilor de microorganisme este specifica si prezinta diferentiere structurala minima.Forma coloniilor bacteriene poate fi: punctiforma, tridimensionala, matriciala, lenticulara, plata, lobata, umbonata, cu margini drepte sau extinsa.Aspectul poate fi neted, rugos, incolor, pigmentat, lucios sau mat. In mediul terestru umed si acvatic, sisteemele coloniale au aspect de filamente masive, mase gelatinoase, biofilme.

MASE GELATINOASE

Sphaerotilus natans

BIOFOLMBatrachochytrium dendrobatidis TRANSPARENT

UMBONATAMethanogenium cariaci

Relatiile dintre colonii de microorganisme in cadrul microecosistemelor, pot fi evidentiate daca se cunosc bine caracteristicile diferitelor substraturi si modul de evolutie al acestora. In conditii diferite, de presiune, temperatura salinitate sau pH, fenomenele de selectie naturala pot determina aparitia unor colonii pure. In cazul microorganismelor patogene selectia este facuta prin caracteristicile sau reactia gazdei. Toate aceste schimbari determina succesiunea populatiilor de microorganisme

Speciile pionier initiaza colonizarea in contact cu aerul. Specile lor sunt determinate de conditiile fizico-chimice. In roci, mediu cu cantitati reduse de substanta organica, pionierii sunt alge, cianobacterii si licheni. In apa unde exista multa materie organica din sedimente pionierii sunt preponderent bacteriile, diferite si acestea functie de stratul de apa: la suprafata cele heterotrofe, aerobe; catre fund cele anaerobe, reducatoare.

Noi specii apar odata cu disparitia pionierilor datorita autoinhibitiei generata de produsii metabolici toxici si epuizarea resurselor nutritive.

Stadiul de climax se instaleaza dupa aparitia si disparitia mai multor valuri de specii, cand organismele dominante si structura speciilor raman relativ constante, acestea ajungand in echilibru fiziologic si nutritional cu mediul. Pentru mentinerea lui este obligatoriu un influx permanent de energie.

Bariere de colonizare sunt mecanice(limita substratului: pile, cuticula frunzei, scoarta copacilor, filme de mucus); chimice(pH, enzime, actiune imunitara).

Succesul colonizarii substratului de catre organismele pionier depind de: usurinta de raspandire, germinare si dezvoltare rapida in medi sarac in compusi organici capacitatea de adaptare rapida la conditii schimbatoare, uneori in aceeasi zi sau sezon impiedicarea patrunderii altor organisme in habitat, pasiv prin dezvoltare sau activ prin produsi.

Succesiunea microorganismelor reprezinta inlocuirea populatiilor si atipurillor de comunitati, determinata in primul rand de factorii de mediu. Multe habitate nu contin initial microorganisme. Roca din eruptii recente, plantele, animalele sau omul in primele stadii de viata nu cuntin deloc sau aproape deloc microorganisme.

5.2 SUCCESIUNEA MICROORGANISMELOR

Clasificarea succesiunilor se face:

In functie de momentul aparitiei: succesiune primara: colonizarea unui substrat steril.

succesiune secundara: aparuta prin schimbarea conditiilor intr-un habitat colonizat anterior.

In functie de fortele care determina succesiunea:

succesiune autogena: cand organismele transforma un substrat colonizat pentru alta specie mai adaptata

succesiune alogena: cand factorii de mediu modifica substratul permitand aparitia altor specii.

In functie de tipul de nutritie:

succesiune autotrofa: caracteristica mediilor anorganice (roci), colonizate de specii autotrofe.

succesiune heterotrofa: caracteristica substraturilor cu compusi organici. Este temporara, cat dureaza fluxul de materie organica.

1. CICLUL CARBONULUI este direct influentat de succesiunea microorganismelor care descompun tesuturile vegetale moarte, indeosebi frunzele. Desi aceasta succesiune estre specifica fiecarei plante, exista trasaturi comune astfel: la sfarsitul verii frunzele batrane si slabite sunt colonizatede fungi paraziti care accelereaza caderea lor. Pe sol fungii saprofiti degradeaza epiderma nelignificata, cortexul si floemul. Dupa 1-3 ani, apar bazidomicetele care descompun lignina si dupa 3-5 ani celuloza dispare, ruperea fiind continuata de insecte si alte organisme din sol. Dupa 5 ani dispare 80% din greutatea uscata. Fungii isi inceteaza activitaea dupa 5-6 ani, lor succedandu-se bacteriile care inchid acest proces de circa 30 de ani.

5.3 EFECTE BENEFICE SI NEGATIVE ALE SUCCESIUNII

EFECTE BENEFICE

2. FORMAREA SOLURILOR prin colonizarea rocilor cu microorganisme. Microorganismele heterotrofe pionier, alge si bacterii formeaza o pelicula polizaharidica la care adera praf si umezeala. Acizii lor organici ca si inghetul si dezghetul, induc modificari chimice care permit sa apara alte bacterii heterotrofe, fungi si licheni. Apar si artropodele ale caror dejectii contribuie si ele la formarea solului primitiv, relativ instabil, sensibil la uscaciune si vant. Daca la aceste elemente se mai adauga si resturi organice, vegetale si animale, apar bacteriile saprofite si fungi ce produc enzime extracelulare. Ei modifica pH-ul permitand aparitia altor specii, la final aparand si alte artropode oligochete care permit formarea humusului.

Apar mai ales in cazul perturbarii succesiunii naturale a populatiilor de microorganisme ca urmare a modificarilor de mediu sau a eliminarii, inlocuirii sau suprapopularii cu specii diferite de succesiunea naturala( eutrofizarea).

Modificarea oricarui segment din aceasta succesiune are urmari atat atat in amonte cat si in aval; atat pe linia relatiilor trofice, cat si pe directia modificarilor fizice si biochimice a mediului de viata.

Un exemplu poate fi disparitia unor microorganisme din corp care poate induce organismului uman atat unele disfunctii cat si patologii datorate altor segmente care devin predominante, instaland un fel de climax patologic ce corespunde unei cronicizari a afectiunii produse.

EFECTE NEGATIVE

3. DESCOMPUNEREA DEJECTIILOR ANIMALE incepe de multe ori cu ingerarea sporilor de fungi odata cu hrana si eliminati cu dejectiile. Acest prim val de colonizare ii urmeaza celelalte, succesiv, conform specializarii lor in anumite componente, pe de o parte si a modificarii mediului nutritiv sub actiunea speciilor precedenta, pe de alta parte.

6. RELATIILE TROFICE ALE MICROORGANISMELOR. LANTURILE TROFICE.

6.1 RELATIILE TROFICE ALE MICROORGANISMELOR

INTERRELATII POZITIVE: maresc sansele de dezvoltare si supravietuire ale partenerilor, asigurand procesele de degradare si formare a mediului benefic dezvoltarii altor specii.

Comensalismul: interactine intre doua specii, dintre care una profita iar cealalta nu, fara a fi influentata insa in mod negativ (unele bacterii se leaga prin pili de alte microorganisme pentru transport sau pentru a se mentine in mediul modificat de acestea).

Protocooperare: este o relatie din care ambii parteneri profita, fara a fi obligatorie, unul dintre parteneri putand fi inlocuit sau exclus fara efecte majore asupra celuilalt.

Sinergismul: este o forma de protocooperare, efectul conjugat al actiunii celor doi parteneri fiind diferit de al actiunii fiecaruia dintre acestia.

Mutualism: este o interrelatie bilaterala intre microorganisme sau intre acestea si plante sau animale aflate intr-o asociere fara contact, laxa sau obligatorie, benefica ambelor parti.

Simbioza: este o relatie de lunga durata intre doua specii, benifica ambilor parteneri. Poate apare intre microorganisme sau intre acestea si organismele superioare, putand deveni permanenta (lichenii). Relatia poate fi ectosimbioza, cand simbiotul se mentine in afara gazdei, sau endosimbioza, cand simbiotul patrunde in organismul gazda. Succesul simbiozei depinde de pastrarea echilibrului intre simbiot si gazda, dar si de pastrarea factorilor de mediu caracteristici. Modificarea acestora poate determina simbiotul sa devina pradator al gazdei, sau invers.

Sintrofia: este relatia stabilita intre doi sau mai multi parteneri, depententi unul de celalalt in procesul de crestere.

INTERRELATII NEGATIVE: actioneaza ca mecanisme de autoreglare, limitand densitatea populatiilor de microorganisme si numarul de specii dintr-un habitat .

Competitia: este relatia dintre doua microorganisme in care cresterea, inmultirea si supravietuirea unuia este afectata de concurenta celuilalt pentru nutrienti si energie. Competitia interspecifica are loc intre specii diferite, de obicei cele autohtone cu cele alohtone. Competitia intraspecifica are loc intre tulpinile aceleiasi specii.

Amensalismul: se caracterizeaza prin producerea de substanteorganice sau anorganice de catre un microorganism, pentru a limita dezvoltarea altuia.

Antibioza: este procesul prin care produsii metabolici ai unui microorganism, in concentratii foarte mici, inhiba sau omoara pe un altul.

Parazitismul: este relatia prin care un microorganism se hraneste cu produsii sintetizati de celalalt, prejudiciindu-I dezvoltarea, pastrandu-i insa viabilitatea timp indelungat. Etapele obligatorii ale parazitismului sunt: patrundere in celula gazda, supravietuirea fara a perturba functiile esentiale ale gazdei, multiplicarea in interiorul gazdei, eliberarea din interiorul acesteia. Formele de parazitism sunt: parazitismul absolut, specific virusurilor, micoparazitismul, relatie antagonica intre fungi; hiperparazitismul, presupune parazitarea unui parazit de catre alt parazit.

Pradarea: este relatia in care pradatorul, un microorganism mai viguros, ataca si distruge total sau partial prada, folosind-o ca sursa de nutrienti. Exista o relatie bine determinata intre abundenta pradatorilor si a prazilor, reglata de selectia naturala si evolutie. Inmultirea prazilor, determina si pe cea a pradatorilor, care consumand excesiv prada determina scaderea propriului numar. Pradarea este un mecanism ecologic foarte important pentru controlul numeric al populatiilor si stabilirea echilibrului biologic.

INTERRELATII DINTRE MICROORGANISME SI PLANTE

RELATII POZITIVE: localizate mai ales in zona de contact din sol unde sunt radacinile (rizosfera).

Simbiozele: cele mai cunoscute sunt dintre bacteriile Rhizobium si plantele leguminoase. Plantele dezvolta pe radacini nodozitati din interiorul carora bacteriile fixeaza din sol azotul necesar plantei. Atat actiunea plantei cat si a bacteriei este reglata de mecanisme genetice ale ambelor specii. Planta controleaza activitatea bacteriei putand stopa fluxul de hrana catre o parte din radacinile, lasandu-le sa moara. Un tip asemanator de simbioza exista si cu leguminoasele tropicale la care insa, nodozitatile se formeaza pe ramuri. Se reuseste astfel fixarea a 200 Kg azot/ha/an iar localnicii ingroapa aceste plante obtinand productii triple de orez. Simbioza pentru fixarea azotului molecular apare si intre alte tipuri de microorganisme cu diferita epecii de plante: actinomiceta Frankia cu plantele lemnoase care dezvolta nodozitati ale radacinilor ce pot fixa intre 60 si 362 Kg Na/ha/an. Acest tip de simbioza este foarte importand permitand dezvoltarea vegetatiei si in zone aride, mlastini, dune, pietris, balti sarate. Simbioza dintre cianobacterii si ferigi ofera bacteriei adapost si carbon, iar plantei azot fixat intre 120 si 570 Kg Na/ha/an. Simbioza dintre cianobacterii si gimnosperme are ca scop tot fixarea azotului in excrescente ale radacinilor insa cu un randament destul de mic. Simbioza dintre cianobacterii si angiosperme se caracterizeaza prin nodozitati formate la baza frunzelor, randamentul de fixare a azotului fiind mic.

Micorizele: sunt simbioze intre fungi si radicelele majoritatii plantelor. Inglobeaza ioni de fosfat, zinc,cupru, molobden, fier, mangan, calciu, potasiu, siliciu, care vor fi folositi de plante. Confera plantelor capacitatea de a exploata zone externe ariei radiculare prin marirea acesteia. Contribuie la cresterea si maturizarea plantelor. Prin produsii lor realizeaza o bariera de protectie impotriva atacurilor altor microorganisme. Pentru aceste calitati sunt folosite in agricultura, si silvicultura pentru reimpadurirea zonelor aride, vecinatatilor minelor de carbune sau metalifere. Micorizele sunt si ele diferentiate dupa modul de patrundere in sistemul gazdei: Ectomicorizele in care hifele fungilor patrund in spatiul intercelular. Sunt intalnite la fag, pin, tei, jugastru, ce cresc pe soluri acide, sarace in nutrienti. Gazda controleaza accesul hifelor printr-un exudat atractiv, localizandu-le in radacini. Endomicorize in care fungii se localizeaza intracelular. Se formeaza si la unele gimnosperme dar mai ales la angiosperme. Planta le controleaza accesul prin sinteza unui compus membranos care le localizeaza si apoi prin enzime litice le descompune asigurandu-si compusi organici. Ectoendomicorize la care fungii se localizeaza intra si extracelular. Se formeaza pe radacinile de brad, par si molid. Micorize peritrofe. Inconjoara radacinile plantelor fara a avea contact direct. Ele induc modificari morfologice ale radacinilor, lungindu-le, marind astfel suprafata de absorbtie. Perii absorbanti dispar si hifele preiau functiile lor.

Amensaliamul dintre Bacillus cereus sau Bacillus subtilis si unele plante, in care microorganismele inhiba cresterea acestora din urma. Alt exemplu esteatacul virusilor asupra tesuturilor unor plante in care din fericire nu pot patrunde decat in urma unor raniri sau prin samanta contaminata.

Parazitismul microorganismelor asupra plantelor este cel mai frecvent intalnit si poate fi:

specializat, cand cele doua specii initiaza o faza de recunoastere.

extins, aceeasi specie putand parazita pana la 2000 specii de plante;

RELATII NEGATIVE:

Parazitism interbacterian

INTERRELATII DINTRE MICROORGANISME SI NEVERTEBRATE

RELATII POZITIVE: sunt de tip comensalism si simbioza, mai ales cu insectele care sunt vectori ai unor microorganisme. Simbioza fototrofe – nevertebrate are ca participanti zooclorele (simbiotii verzi), in apele dulci si zooxantele (simbiotii bruni), in apa marina unde determina calcifierea recifurilor de corali. Simbiozele fungilor, bacteriilor si protozoarelor cu insecte si acarieni faciliteaza acestora prelucrarea lemnului sau le confera aportul de biomasa al microorganismelor. In galele rezultate din cresterea anormala a tesutului vegetal in care insectele depun oua, ajung odata cu acestea si sporii fungici. Protozoarele din intestinele termitelor si gandacilor xilofagi faciliteaza digestia celulozei si ligninei, primind in schimb protectie.

RELATII NEGATIVE: sunt de tip parazitar ca in cazul larvelor de lepidoptere, parazitate de bacili care le deregleaza nutritia pana cand mor de inanitie, nemaiputandu-se hrani.

Ectomicorize pe ramuri

Simbioza cu Bacterii azotoase

Bacterii intestinalecomensale

Ciuperci parazitela pesti

Fungi simbioticu termite

INTERRELATII DINTRE MICROORGANISME SI VERTEBRATE

RELATII POZITIVE: Mentinerea unei bionte interne normala si constanta pentru o anumita specie, regiune a corpului si varsta. Aceasta bionta este formata din mocroorganisme comensale repartizate functie de temperatura, pH, secretii nutritive. Relatiile de cooperare se stabilesc de exemplu intre rumegatoare si bacteriile si protozoarele din rumenul lor stomacal. Acestea ajuta la digerarea celulozei, hemicelulozei, proteinelor si pectinelor. Relatiile simbionte pot fi exemplificate prin prezenta bacteriilor luminiscente in anumite organe ale unor pesti. In schimbul protectiei si mobilitatii bacteriile ajuta pestii in prinderea prazii, evitarea dusmanilor, comunicatia interspecifica.

RELATII NEGATIVE: pot fi tipice sau ca rezultat al modificarii raportului nemeric sau conditiilor in relatie cu gazda. Competitia: se poate manifesta atunci cand nevoile interne ale gazdei concureaza cu nevoile microorganismului. Acesta din urma insa are diferite capacitati de secretie care regleaza aceste raporturi. Parazitarea este cea mai intalnita forma de interactiune negativa intalnita in relatia microorganisme vertebrate, variind de la ectoparazitism la aparazitism intracelular obligatoriu si parazitism absolut.

6.2 LANTURI TROFICE

LANTUL TROFIC DEZASIMILATOR

LANTUL TROFIC DETRITIC

PRODUCATORI PRIMARI: alge, fitoplanctonalge fototrofeR

ES

PIR

AT

IE

CONSUMATORI PRIMARI

RE

SP

IRA

TIE

CONSUMATORI SECUNDARI

DETRITUS: organisme moarteprodusi excretie, fecale

DEPOLIMERIZATORI

DESCOMPUNATORIBacterii, fungi, animaledetrotofage

CONSUMATORIPradatorii descompunatorilor

MEDIU = ENERGIE FOTONICA + ELEMENTE CHIMICE

ENRGIE NUTRIENTI

RE

SP

IRA

TIE

RE

SP

IRA

TIE

RE

SP

IRA

TIE

RE

SP

IRA

TIE

LANTUL TROFIC FITOTROF

LANTUL TROFIC ASIMILATOR

MIN

ER

AL

IZA

RE

7. MICROBIONTA DIN SOL: MICROORGANISME DIN SOL. EFECTUL PLOILOR ACIDE SI PESTICIDELOR. INHIBITORI SI

STIMULATORI AI MICROORGANISMELOR DIN SOL. INTERRELATII DINTRE MICROORGANISME SI ORGANISMELE

DIN SOL.

Solul: este stratul superficial si eterogen al scoartei terestre, rezultat in urma dezagregarii si alterarii fizice si chimice a rocilor, sub actiunea factorilor de clima si a factorilor biologici.S-a constatat ca pe un hectar de sol se gasesc aproximativ 3 tone de bacterii, 3 tone de ciuperci microscopice, 1,5 tone de actinomicete, 100 kg de alge, 100 kg de protozoare, 500 kg de rime, 50 kg de nematode, 40 kg de artropode, 30 kg de moluste, 20 kg de serpi si rozatoare, etc. In fiecare cm cub de sol se gasesc pina la 7-10 miliarde de microorganisme.

Pedologia se ocupa de studiul si clasificarea solurilor. Acestea au in general o vechime de 8-10000 de ani, stratul fertil find in medie de 25 cm.Se considera ca pe Pamant exista 720 varietati de sol fiecare cu caracteristicile sale, organizate in clase, impartite la randul lor in tipuri. Fiecare din aceste tipuri intretine comunitati de microorganisme distincte datorita insusirilor proprii. In Romania sunt catalogate aproximativ 30 de tipuri de sol.

7.1. MICROORGANISME DIN SOL.

Principalele clase si tipuri de soluri di Romania sunt:

MOLISOLURI: tip cernoziomuri, soluri balane, rendzine, ARGILUVISOLURI: tip soluri brune luvice, brun-roscate, luvisoluri albiceCAMBISOLURI: tip soluri brune acide, soluri rosii, SPODOSOLURI: tip soluri ferilufluviale, podzoluri, andosoluriSOLURI HIDROMORFE: tip lacovovisti, soluri gleiceSOLURI HALOMORFE: soloneturi, solonceacuriSOLURI NEEVOLUATE: litosoluri, soluri aluviale, erodisoluriSOLURI ORGANICE: soluri turboase

Tigau aionutAn II ecologie2008

Fungii din sol sunt microorganisme autohtone dar si alohtone si isi desafasoara existenta liber sau in asociatie cu radacinile plantelor. Se gasesc in primii 10cm de sol agricol, forestier sau cele cu pH acid., numarul lor scazand cu adancimea, astfel ca la 1m nu ii mai gasim aproape deloc.Sunt in general mezofili, preferand pH-uri intre 2 si 9. Ii gasim si in rizosfera unor plante cum ar fi porumbul (Penicillinum funinculosus) si stejarul (Aspergillus fumigatus). In soluri cu resturi ce contin lignina si celuloza, au o dezvoltare luxurianta pana la epuizarea acestor resurse. In perioadele dificile dezvolta forme rezistente (oospori,scleroti,etc), ce vor dezvolta miceliu indata ce conditiile devin prielnice. Importanta este preluarea descompunerii compusilor inaccesibili bacteriilor: compusii azotului la amoniu, lignina, celuloza. Pot fi patogeni pentru plante, animale si om.

Algele si cianobacteriile ocupa suprafata solului, avand nevoie de lumina pentru fotosinteza. Sunt dependente de umezeala. Dupa moartea lor devin disponibile bacteriilor si fungilor ca aport de compusi organici. Sant organisme pionier pe roci si structuri din beton pe care le deterioreaza. Sunt importante in orezarii unde fixeaza azotul si aereaza solul, devenind sursa de hrana a consumatorilor primari.

Protozoarele: cele mai numeroase in sol sunt flagelate, ciliate si se gasesc in primi 15 cm din sol. Nu sunt competitoare cu bacteriile si fungii pe acelasi segment trofic si de mediu, preferand medii umede, cu pH 3,5 – 9 si temperaturi de 19 – 250 C. Majoritatea sunt pradatoare, consumand bacterii; de aceea in locul unde sunt prezente numarul bacteriilor scade, fenomenul fiind urmat de o crestere a numarului de protozoare si apoi o scadere, pe masura ce bacteriile se imputineaza (reglare reciproca).

INFLUENTA FACTORILOR ABIOTICI: se materializeaza prin nutrienti, umezeala, pH, oxigen, temperatura, inhibitori, saruri anorganice.

Nutrientii: influenteaza prin tipul lor o anumita populatie de microorganisme. Compusii metabolici ai acestora genereaza aparitia altor specii care depind de acesti produsi. De aceea orice schimbare in structura nutrientilor, va induce o schimbare a structurii populatiilor si comunitatilor de microorganisme.

Umiditatea: este esentiala pentru crestere si multiplicare, influenteaza difuzia oxigenului, contine nutrienti dizolvati, limiteaza variatiile de temperatura. Dintre microorganisme, fungii sunt cei mai rezistenti la lipsa apei. pH-ul solului determina structura populatiilor de microorganisme. In soluri acide predomina fungii datorita capacitatii de adaptare si eliminarii competitorilor.

Atmosfera solului: variaza functie de tipul de sol, cantitativ si calitativ, dupa porozitatea si granulatia acestuia. Oxigenul din sol regleaza populatiile de bacterii heterotrofe, actinomicetele si fungii. Exista multe variabile legate de acest parametru intrucat unele bacterii anaerobe pot fi facultativ aerobe, iar altele care nu au aceasta calitate pot totusi supravietui in microhabitate unde aerul lipseste. Pe de alta parte, inmultirea exagerata a bacteriilor aerobe duce la epuizarea oxigenului care este limitat in sol .

Sarurile anorganice: au o actiune osmotica. In solurile sarate de exemplu, nu pot exista decat anumite specii de microorganisme. Unele sunt specii pionier, modificarile aduse de ei concentratiei de saruri si propriul aport de biomasa si necromasa, permitand aparitia ulterioara a altor specii.

tigau

Temperatura: influenteaza structura dar si ritmul activitatii populatiilor de microorganisme din sol, fiecare avand o temperatura minima, maxima si optima proprie. Alternanta sezoanelor poate provoca astfel alternanta structurii comunitatilor de microorganisme, cele dominante pe timp rece cedand locul celor conditionate de temperaturi ridicate, disparand chiar vara. Fenomenul decurge si in sens invers. Temperatura influenteaza si ritmul metabolismului si ciclurile de viata ale microorganismelor. Ele se pot inmulti exploziv in conditii optime, reducandu-si activitatea cand acestea se modifica. Altele dezvolta forme rezistente la temperaturi extreme fata de cele optime sau isi regleaza ciclul de viata astfel incat sa profite de conditiile optime de temperatura.

Inhibitorii: sunt de obicei substante anorganice care se acumuleaza in sol in cantitate mare, ioni activi de cupru si arsen, compusi organici ai plantelor sau altor microorganisme. Producerea compusilor organici inhibitori poate fi un rezultat obisnuit al metabolismului sau o actiune intentionata a organismelor respective, care regleaza astfel activitatea microorganismelor cu care se afla in diferite tipuri de relatii pozitive sau le indeparteaza, in cazul unor relatii negative.

BACTERII IN SARATURI BACTERII TERMOFILE FUNGI PE SOL ACID FUNGI PE TEREN ARID

CLASIFICAREMICROORGANISMELOR DIN SOL

Autohtone: apartin grupului bacteriilor si fungilor si au activitate continua, bazata pe metabolizarea substantelor organice existente normal in sol, avand o structura numerica relativ stabila.

Zimogene: sau de fermentatie; au activitate periodica, legata de patrunderea unui surplus de de materie organica in sol, dupa epuizarea acesteia reducandu-si activitatea.

Bacteriile heterotrofe: sunt grupul dominant de migroorganisme din sol. Apartin indeosebi genurilor, Pseudomonas, Agrobacterium, Bacilus, etc. Printre ele gasim si bacterii patogene care se pot transmite animalelor, si omului: Clostridium, Listeria, Coxiaella, Streptococus; si plantelor: Erwinia, Corynebacterium, Agrobacterium.

Bacteriile filamentoase: au o rata de crestere mult mai redusa si competitivitate pentru un numar redus de substante. Ele participa prin prin compusii aromatici la formarea humusului si agregarea particulelor din sol. Unele realizeaza simbioze cu plantele superioare (Frankia), iar altele sunt patogene provocand imbolnaviri plantelor (Streptomyces scabiei – raia cartofului).

Pseudomonas Agrobacterium tumefaciens Listeria Corynebacterium Streptomyces scabiei

INTERACTIUNI DINTRE POPULATIILE DE MICROORGANISME

Comensalism: evidentiat in relatia dintre bacteriile facultativ aerobe care creaza conditii pentru cele anaerobe; sau in relatia dintre bacteriile care secreta enzime ca degradeaza antibioticele si bacteriile sensibile la antibiotice. Bacteriile care metabolizeaza celuloza ofera substrat nutrient dezvoltarii altor bacterii.

Protocooperare: bacterii fixatoare de azot se dezvolta in medii sarace, n care acesta lipseste, oferindu-l cianobacteriilor de la care primesc compusi organici.

Relatie mutuala: simbioza care se stabileste intre bacteria Rhizobium care ofera azotul fixat si radacinile leguminoaselor care ofera compusi organici rezultati din fotosinteza. Micoriza este o simbioza intre fungi si plante superioare care permite unor plante ca pinul si molidul sa se dezvolte bine si in soluri sarace.

Competitia: vizeaza spatiul, factorii nutritivi sau oxigenul. Supravietuies microorganismele cu cea mai mare rata metabolica, viteza de crestere si inmultire, versatilitate a tipului de hrana.

Parazitismul si pradarea: frecvente intre microorganisme din sol cum sunt fungii Rhizoctonia care penetreza hifele altor fungi golindu-le de continut. Alti fungi emit apendice in care se prind nematode si amoebe. Un alt mecanism este secretia de enzime de tipul antibioticelor care lizeaza alte celule bacteriene sau fungice.

INTERACTIUNI DINTRE MICROORGANISME SI RADACINILE PLANTELOR:

Plantele elimina in rizosfera substante organice sau factori de crestere (zaharuri, aminoacizi, vitamine). Microorganismele din rizosfera plantelor tinere, care elimina compusi usor de degradat, sunt diferite de cele ale plantelor batrane, care elimina resturi de tesut rezultat din extinderea radacinilor.

Efectele benefice ale acestor interactiuni sunt: stimularea nutritiei prin solubilizarea elementelor minerale, prelungirea vietii radacinilor, rezistenta la agenti patogeni, protectia fata de unii compusi toxici naturali sau pesticide si insecticide, stimularea cresterii prin anumiti produsi metabolici.

Efectele negative apar datorita competitie cu plantele pentru oxigen si nutrienti, favorizarii unor agenti patogeni sau producere unor substante fitotoxice.

Microorganisme din rizosfera: bacteriile sunt majoritatea bacili, din genuri ca Agrobacterium, Rhizobium, Pseudomonas, Corynebacterium. Fungii sunt prezenti prin genurile Mucor,Fusarium, Rhizoctonia. Protozoarele sunt prezente in stransa legatura cu numarul si tipul de bacterii pe care le pradeaza.

ROLUL MICROORGANISMELOR IN DESCOMPUNEREA COMPUSILOR DIN SOL

Celuloza: este descompusa de bacterii (genurile Clostridium, Cellulomonas, etc) si fungi ( Aspergillus, Fusarium,Macrosporium, etc.). Rezulta produsi ca etanol, acetona, butanol, butadiol. Hemiceluloza: este asociata celulozei si este degradata de microorganisme similare, bacterii ca Pseudomonas, Streptomices, Vibrio, sau fungi ca Aspergillus, Coriolus, Polysporus. Lignina: este un compus aromatic greu degradat de microorganisme, existente in sol sau in intestinele insectelor xilofage. Eubacteriile Acinetobacter sp. si Aeromonas sp. sau bacteriile filamentoase Streptomyces sp. Si Nocardia sp. sunt cele mai frecvente. Fungii sunt mai numerosi, grupati in trei categorii: fungii putregaiului alb, fungii putregaiului brun, fungii putregaiului moale. Chitina: rezulta din descompunerea unor fungi, alge, artropode,protozoare, chisti. Este descompusa de bacteriile actinomicete Streptomyces,Nocardia, Micromonospora, si de fungi ca Aspergillus, Fusarium. Substante xenobionte: acestea sunt insecticidele (compusi organoclorurati), bifenili policlorurati, freoni, polimeri sintetici (polistiren, polietilena), detergenti, compusi organo-fosforici. Degradarea lor se face prin mineralizare sau transformare chimica. Sunt descompuse de bacterii ca Agrobacterium, Nocardia, Bacillus, si fungi ca Aspergillus, Fusarium.

IMPLICATII PRACTICE ALE ACTIVITATII MICROORGANISMELOR IN SOL

Fertilizatorii bacterieni: sunt indeosebi microorganismele fixatoare de azot. De aceea inainte de insamantare semintele se trateaza cu culturi de bacterii de acest tip (Rhizobium, Frankia).

Combaterea altor microorganisme: plantele atacate de cancerul bacterian pot fi imunizate prin inoculare cu Agrobacterium radiobacter a carei bacteriocina inhiba bacteria patogena Agrobacterium tumefaciens.

Erbicide microbiene: fac combatere biologica a buruienilor cu micoerbicide. In orezarii se folosesc Alternaria macrospora sau Alternaria cassia si altele.

Cresterea productivitatii: se face prin administrarea de culturi in suspensii, cum ar fi Azospirillum pentru cresterea masei verzi la grau si porumb. Pentru solubilizarea unor ingrasaminte de sinteza chimica se folosesc Bacillus megaterium, Psudomonas fluorescens.

Frankia Rhizobium Alternaria cassia Bacillus megaterium Azospirillum sp.

Tigau Ionut

8. MICROBIONTA DIN APA: MICROORGANISMELELE ACVATICE. POPULATIA DE MICROORGANISME DIN DIFERITE TIPURI DE

APE. INFLUENTAFACTORILOR FIZICI SI CHIMICI

8.1. POPULATIA DE MICROORGANISME DIN DIFERITE TIPURI DE APE

Microorganismele populeaza toate tipurile de ape de pe glob, naturale sau antropizate: ape subterane, lacuri, mari, ape curgatoare, ape nepoluate sau poluate.

Functie de localizare, mediile acvatice naturale se impart in:

Ape de suprafata, impartite ape dulci •lentice: lacuri, balti, mlastini.

• lotice: izvoare, rauri, fluvii; ape sarate: mari si oceane. Ape subterane, care in functie de concentratia de saruri pot fi: dulci, salmnastre, sarate, foarte sarate.

Microorganismele nu traiesc liber in mediu acvatic decat in tranzit, fiind legate de plancton, detritus, agregate minerale.

In apa marina microorganismele sunt raspandite de curenti si valuri, si datorita legaturilor intre mari si oceane au caractere comune. Apele dulci sunt mai putin conectate iar microorganismele sun mai asemanatoare cu cele terestre. In apele curgatoare ele migreaza pe distante lungi, antrenate din amonte in aval pana ajung in apa marilor unde nu supravietuiesc.

Apele freatice isi reduc populatiile de microorganisme pe masura ce strabat solul, si cu exceptia poluarilor, au o inacrcatura microbiana tot mai redusa proportional cu adancimea.

Tigau ionut

8.2. POPULATIA DE MICROORGANISME DIN DIFERITE TIPURI DE APE

MICROBIONTA APELOR CURGATOARE: are conditii specifice de dezvoltare influentate de:viteza de curgere debit, adancime si continut mineral. Este diferita in cazul izvoarelor fata de rauri si fluvii. Microbionta izvoarelor: provine fie din acvifere sau din contactul apei cu straturile subterane in drumul spre suprafata. Astfel in izvoarele ce contin compusi ai fierului metabolizati de bacterii ca Gallionella ferruginea, iar in cele sulfuroase, bacteriisulfuroase incolore sau purpurii. Izvoarele termale au temperaturi mai mari de 50oC, sunt acide neutre sau alcaline si contin dizolvate saruri de magneziu fier sau sulf, caracteristici ce favorizeaza dezvoltarea exclusiva a procariotelor. Microbionta raurilor: difera in amonte si aval. Cursul superior, se caracterizeaza prin buna oxigenare, temperatura si lumina scazute, ce induc o productie primara scazuta si deci putine microorganisme. Cursul mediu este mai incalzit si mai bine luminat, apar influente antropice, productia primara creste si implicit numarul de microorganisme. Cursul inferior poarta ape lente, cu turbiditate mare, posibil poluate cu ingrasaminte si pesticide, ape uzate sau industriale, care permit dezvoltarea unui mare numar de microorganisme. O parte din microorganismele din rauri sunt alohtone, provenind din sol si in rauri cu apa curata dispar datorita actiunii razelor UV si a bacteriofagilor. In raurile eutrofizate intalnim bacterii din genurile Bacillus si Pseudumonas, iar in cele poluate Pseudomonas, Clostridiumm, Sphaerotilus, etc. In raurile poluate intalnim si fungi specifici.

MICROBIONTA LACURILOR: este diferita in lacurile dulci fata de cele sarate.Lacurile dulci contin mai toate tipurile de microorganisme: eubacterii, bacterii filamentoase, cianobacterii,microfungi, microalge, protozoare, etc. Bacteriile sunt Gram pozitive, nesporulate, in forme de coci, bacili, vibrioni, spirili, filamente.Se deplaseaza activ prin flageli sau pasiv purtate de curenti. In lacuri curate numarul este maxim primavara si vara, legat de productia de fitoplancton (frecvent genurile Achromobacter, Bacilus, Vybryo, Streptomices). Pe fundul lacurilor gasim bacterii fototrofe sulfuroase purpurii si verzi. Pe alge gasim microfungi saprofiti Phycomycetes, Ascomycetes), dar exista si paraziti in interiorul rotiferilor (Zoophagus). De asemeni in lacuri traiesc si levuri din genul Candida.Lacurile sarate au concentratii diferite de clorura de sodiu sau magneziu, carbonat de sodiu, fiind considerante medii extreme. Totusi si aici gasim bacterii halotolerante sau sau halofile, care au vacuole cu gaze si pigmenti carotenoizi care le protejeaza dandu-le capacitate de fotosinteza, coloniile capatand culoare rosie sau orange (Holobacterium, Holococcus).

Gallionella ferruginea

Pseudomonas aeruginosa

Achromobacter anitratus

Phycomycetes Zoophagus

Tigau ionut

MICROBIONTA MARINA: contine trei tipuri de microorganisme: Autohtone, specifice largului si sedimentului, adaptate mediului marin Alohtone, care provin din sol, afluenti, canale. Neadaptate mediului marin, dispar. Ubivitare, comune solului si mediului marin. Bacteriile marine se dezvolta optim la salinitatea de 3,3-3,5%, sunt dependente de sare, oligotrofe, psihrofile (se dezvolta in medii reci), mobile, aerobe, facultativ anaerobe sau obligat anaerobe (cele din sedimente). Cele de la suprafata apei au pigmenti cromogeni care le coloreaza in galben-portocaliu, rosu, verde, negru, protejandu-le de lumina.Cele mai multe le gasim in regiunile litorale si se imputineaza spre larg. Gasim si specii din genuri comune cu cele din lacuri, adaptate la viata marina, dar si din genurile Alcaligenes, Sarcina, etc. Cianobacteriile traiesc fixate pe nisip si pietre (Nodularia), plutesc ca bacterioplancton (Oscillatoria), sau sunt endolitice (Enphysalis). Fungii majoritatea microscopici, rar bazidomicete, sunt autohtoni sau alohtoni, halotoleranti si rar halofili. In ocean productia primara este asigurata de alge si bacterii fototrofe dar productivitatea este mica pentru ca zona luminata din straturile superioare este saraca in nutrienti, iar cea de adancime unde acestia abunda este intunecata.

Pseudomonas fluorescens Fusarium sp. Aspergillus sp. Streptococcus faecalis. Salmonella sp.

MICROBIONTA APELOR REZIDUALE: se dezvolta in in apa folosita in locuinte,orase, industrie, agricultura, cu o mare cantitate de reziduri dizolvate sau in suspensie. Natura acestor reziduri, gradul de biodegradabilitate, implica masuri diferentiate de epurare pentru fiecare din categoriile de mai jos. Apele menajere: contin materie organica de origine vegetala (celuloza si hemiceluloza), sau animala (urina, grasimi), saruri, microorganisme, detergenti. Apele industriale: au compozitii specifice industriei de unde provin. Sunt de retinut apele din industria petrochimica si a cauciucului care contin bioinhibitori care afecteaza activitatea de descompunere a microorganismelor. Apele din zootehnie: au incarcatura organica ridicata si deci un regim special de epurare.

Microbionta apelor reziduale este extrem de variata continand microorganisme nepatogene dar si multe patogene.

Microorganisme nepatogene amintim bacterii heterotrofe : Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens, Streptoccocus faecalis; si fungi ca Fussarium sp. si Aspergillus sp.Microorganismele patogene nu se dezvolta in apele uzate, dar supravietiesc pastrandu-si virulenta intacta si pot declansa epidemii hidrice prin consumul apei, contact cu pielea, prin spalare sau imbaiere, prelucrarea alimentelor. Ele apartin indeosebi grupului virusurilor (polivirus, virus hepatic), bacteriilor (Salmonella sp., Shigella sp., Brucella sp.,Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis), sau fungilor (Fungii imperfecti) si protozoarelor (Eutomoeba hystolitica).

Tigau Ionut

8.3. INFLUENTA FACTORILOR FIZICI SI CHIMICI

Lumina: este esentiala dezvoltarii ecosistemelor acvatice, producatorii primari

asigurand conversia energiei solare in energie biochimica. Cantitatea de lumina este influentata de sezon, momentul zilei, turbiditate, adancime, incidenta razelor solare, organismele acvatice din masa apei. Coloana de apa este un cadru reprezenativ de ierarhizare pe verticala a microorganismelor. Astfel la suprafata gasim alge si bacterii fototrofe, iar diatomeele si dinoflagelatele traiesc in straturile mai intunecate unde se si divid. In zonele de mijloc, cu aport redus de lumina, gasim microorganisme adaptate la aceste conditii, bacterii fototrofe anaerobe.Lumina determina si reactii de fotooxidare care pentru unele microorganisme sunt inhibitoare sau chiar letale, realizand astfel uneori o purificare naturala a apei.

Temperatura: Temperatura marii la suprafata variaza intre 28oC la tropice si 0oC la pol. Apar si variatii diurne si sezoniere importante, dar de la 150m adancime temperatura se egalizeaza. Fata de aceste caracteristici, vom intalni microorganisme termosensibile, stenoterme si psihrofile.

Turbiditatea: influenteaza microorganismele indirect prin filtrarea luminii si direct, materia organica in suspensie devine un suport la care acestea adera metabolizandu-l. Turbiditatea este mai accentuata langa maluri, unde lumina solara patrunde mai greu; in ocean, nedepasind cativa metri adancime de patrundere langa mal, pentru ca in larg lumina sa ajunga si la 200m adancime.

pH-ul apei: concentratia ionilor de hidrogen are o influenta limitativa pentru micoorganismele din apa.Cel mai multe se dezvolta intre 5 si 9 pH. Valoarea optima este de 7, favorizand dezvoltarea bacteriilor neutrofile. Bacteriile nitrifiante, esentiale in conversia amoniacului in nitrati, au o marja a pH-ului cuprinsa intre 7.5 si 8.6.

Eutrofizarea: reprezinta cresterea concentratiei de nutrienti, in special cei care contin azot si fosfor, de obicei ca urmare a activitatilor umane. Cauza principala este deversarea apelor orasanesti si industriale neepurate, chimizarea agricola excesiva, deversarea dejectiilor zootehnice. Exista si un factor natural datorat eroziunii solurilor.Concentratia crescuta de nutrienti determina dezvoltarea excesiva a cianobacteriilor si algelor verzi, daca acestia sunt nitrati si a bacteriilor heterotrofe, algelor si protozoarelor daca sunt fosfati. Apare astfel fenomenul de ,,inflorire a apei’’, care poate fi unic, sau cu o a doua etapa datorata constituentilor eliberati dupa moartea primei generatii. Apa devine tulbure, rau mirositoare si majoritatea celorlalte organisme mor. Fenomenul apare mai ales primavara si toamna, pana la 1-2m adancime. Infloririle produse de cianobacterii (Nostoc muscorum), sunt mai grave, ele sintetizandsubstante inhibitoare, antibiotice (muscorina), cu actiune asupra altor bacterii, levurilor si algelor. Infloririle produse de alge sunt mai rare si mai putin grave.

9. MICROBIONTA DIN AER.

Atmosfera nu este un mediu propice pentru dezvoltarea si inmultirea microorganismelor, acestea reusind totusi sa supravietuiasca temporar, cel mai adesea sub forma de spori. Ele provin din mediul terestru si acvatic si gasesc in atmosfera CO2, nutrienti, compusi organici si lumina: folosind atmosfera ca pe un mediu natural de raspandire.

Adaptarile microorganismelor pentru supravietuirea in atmosfera: dezvoltarea sporilor si/sau a altor forme de rezistenta, dimensiuni reduse, pereti celulari grosi pentru protectie, numarul mare al sporilor, pigmenti protectori fata de radiatia solara, forma aerodinamica.Totusi existenta lor este limitata in atmesfera de conditiile specifice ale acesteia:cantitatea redusa de apascaderea progresiva a temperaturii cu altitudinea, concentratii scazute de carbon organic pentru microorganismele heterotrofe, scaderea progresiva a oxigenului necesar microorganismelor aerobe, efectul letal sau mutagen al radiatiilor.

Adenovirus Mycobacterium tuberculosis

Streptococcus pneumoniae

Cladosporium Aspergillus

Norii microbieni sunt un fenomen specific existentei microorganismelor in atmosfera. Acestia sunt formati din forme vegetative si sporulate bacteriene, spori fungici si de criptogame, protozoare si grauncioare de polen. Formarea si compozitia lor este data de modificarile ce survin in mediul fizic local: clima, anotimp, perioada zilei, vegetatia, animalele, activitatile umane, sau alte microorganisme.Densitatea pe verticala si structura speciilor in norii microbieni este diferita, functie de conditiile meteorologice, dar si de anotimp si perioada zilei. La altitudini pana la 700m bacteriile sporulate si fungii sunt in numar egal, iar catre 3000m primele raman majoritare (90%).

Microorganismele patogene cu diseminare aeriana sunt: virusurile Adenovirus si Influenza; bacteriile Bacillus anthracis, Brucella suis, Pasteurella pestis, Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphteriae, Streptoccocus pneumoniae;fungii Alternaria, Cladosporium, Aspergillus.

Raspandirea microorganismelor patogene pe calea aerului este favorizata de mecanismele active, tuse, stranut, vorbit sau sau indirect prin deplasarea vectorilor biologici purtatori (pasari, insecte, etc.).

Incaperile locuintelor umane sunt medii propice pentru diseminarea aeriana a microorganismelor, care provim majoritar din exterior, dar si din colonii dezvoltate pe diferite obiecte sau materiale de constructii, sau in si pe corpul uman. Cea mai importanta pentru dezvoltare microorganismelor (indeosebi fungii), este structura si umiditatea substratelor din incaperi. Sporii lor se desprind si la miscari extrem de lente ale aerului, 0,5-1 m/s-1, fiind mai abundenti in conditii de umiditate a aerului la unele specii si de uscaciune la altele. Se apreciaza ca un singur corp fructifer elibereaza in atmosfera 109 – 1012 spori.

Reducerea numerica a microorganismelor din atmosfera are loc in urma precipitatiilor, a sedimentarii gravitationale, mortii, impactului cu substrate inalte, sau patrunderii in spatii inchise. Picaturile de apa cu diametrul de 2mm sunt cele mai eficiente in retinerea corpurilor vegetative si sporilor din atmosfera. Sedimentarea este un proces extrem de lent de lent, 0,002 cm/s, functie de marimea particulelor din aer. Impactul cu padurile sau cladirile inalte, reduce de asemeni numarul de germeni din atmosfera. Moartea microorganismelor survine datorita temperaturilor extreme, umiditatii variabile sau radiatiilor ultraviolete. Patrunderea microorganismelor in incaperi are loc lent si fenomenul se poate produce si in sens invers.

ATMOSFERA ATMOSFERADISEMINARE

S

PO

RI

SP

OR

I

SPORI

SP

OR

I

SPORI

SP

OR

I

SPORI

SPOR

I

MICROBIONTA UMANA

MICROBONTA DIN SOL

MICROBIONTA ANIMALELORMICROBIONTA

PLANTELOR

SEDIMENTARE GRAVITATIONALA, PLOI, VANT

In orasele industrializate numarul acestora ajunge la aproximativ 109 indivizi pe m3 de aer, predominand fungii deoarece bacteriile adera mai rapid la diversele medii intalnite in cale. Un fenomen antropic care a capatat amploare in ultimele decenii este generalizarea folosirii aparatelor de aer conditionat, de la cele casnice la cele uriase, de uz edilitar sau industrial. Acestea sunt medii de cultura pentru microorganisme, pe de o parte, accelerand si patrunderea microorganismelor din exterior, pe de alta. Instalarea filtrelor biologice pentru astfel de instalatii este un proces costisitor si inca restrans.

Brucella suis Pasteurella pestis Alternaria

Pilobus sp. Fusarium sp

10. HABITATE SPECIFICE ALE MICROORGANISMELOR EXTREMOFILE

Mediul extrem este mediul care datorita conditiilor sale abiotice permite existenta unui numar redus de tipuri de organisme, special adaptate la acele conditii.

Factorii de mediu care determina dezvoltarea organismelor extremofile sunt: temperatura, presiunea hidrostatica, salinitatea, potentialul redox Eh, pH-ul, activitatea apei, concentratia nutrientilor, radiatiile ionizante si electromgnetice. Uneori acesti factori nu actioneaza direct asupra microorganismelor ci prin modificarea altor parametri: vascozitate, grad de ionizare, solubilizarea oxigenului, etc. Astfel, in lacurile saline si termale, improprii dezvoltarii organismelor superioare, pot trai bacterii termofile si halofile. In marile adancuri oceanice traiesc totusi microorganisme care rezista la presiuni mari, temperaturi scazute, la lipsa luminii si nutrientilor.Organismele procariote sunt mai rezistente la conditiile extreme de mediu, datorita versalitatii metabolismului lor, decat cele eucariote.Adaptarea microorganismelor extremofile la conditiile de mediu se face prin trei mecanisme: Excluderea factorului din celula Detoxifierea factorului Adaptarea la existenta in prezenta factorului.

Dupa factorul extrem de mediu la care s-au adaptat microorganismele extremofile pot fi clasificate astfel:

Microorganisme psihrofile: se dezvolta in conditii de temperaturi scazute: adancurile oceanice, regiunile polare sau de mare altitudine. Unele sunt extrem psihrofile, rezistand la temperaturi intre 0-20oC, altele psihrotrofe, intre 0-40oC. O trasatura principala a lor este inhibitia termica a producerii enzimelor in cazul cresterii temperaturii. Ele contin o gena pentru rezistenta la temperaturi scazute CSpA. Ea apare numai la temperatura de 4oC si determina sintetizarea unei proteine antiinghet.

Microorganisme termofile: se dezvolta la temperaturi cuprinse intre 80-100oC. Acestea se gasesc in medii sulfuroase din zonele vulcanice, izvoare fierbinti din abisul oceanic sau soluri incalzite de petrolul din profunzime. Sunt anaerobe datorita solubilitatii reduse a oxigenului la temperaturi ridicate si a prezentei diferitelor gaze. Unele sunt hipertermofile, putandu-se dezvolta si la temperatura ambientala fapt ce le confera capacitate sporita de raspandire in atmosfera si hidrosfera. O importanta mare pentru nisele ecologice ce si le formeaza aceste organisme este, in afara de temperatura, pH-ul. O alta caracteristica o reprezinta diversitatea specifica mare pentru un mediu extrem, determinata de proprietatile fiziologice neobisnuite si diversitatea ARN-ului.

Nivelul trofic al microorganismelor termofile este cel al producatorilor primari, cu respiratie aeroba sau anaeroba (hidrogenul molecular fiind donatorul de electroni),sau consumatori de materie organica (energia rezultand din oxidari aerobe sau anaerobe si fermentatii. Ele creaza lanturi trofice in care productia primara se bazeaza pe chemosinteza.

Biotopuri termale si microorganimele specifice acestora: Mine cu autoaprindere – temperatura 50-60oC – pH 2 – genul Thermoplasma. Bazine bogate in siliciu - temperatura min. 100oC – pH 5,0-9,5 – genul Thermoproteus, Pyrobaculum, Thermofilum. Bazine termale acide - temperatura min. 100oC – pH 1,0-3,5 – genul Sulfolobus, Acidianus, Metallosphera. Izvoare marine de suprafata - temperatura min. 103oC – pH 5,0-7,0 – genul Thermoccoccus, Pyrodictium, Pyrococcus. Izvoare marine de profunzime - temperatura 4-350oC – pH 7,0 – genul Methanococcus, Methanopyrus, Desulfurococcus.

Mecanismele de adaptare ale microorganismelor termofile sunt incredibile. Procariotele din grupul Archaea au dezvoltat structuri membranatice unice, avand in compozitie un tip de proteine specific ce le face rezistente la mediul lor. Altele la temperaturi aproape letale, opresc sinteza proteinelor normale, pe care le inlocuiesc cu proteine de soc care se leaga cu proteinele destructurate, ajutand la restructurarea lor. Tote aceste adaptari formidabile au oferit noi campuri de cercetare in domeniul biotehnologiilor microbiene.

Thermoplasma Thermoproteus Methanococcus

Methanopyrus Desulfurococcus Pyrodictium

PyrococcusSulfolobus Acidianus

Microorganisme halofile: traiesc in medii saline: apa si solurile hipersaline, nisipurile sarate de pe plaje, pestele sarat si uscat. Pornind de la salinitatea apei de mare, mediile saline se clasifica in talazohaline, cu concentratii similare cu ale apei de mare, atalazohaline - concentratii superioare celor marine.Un mediu reprezentativ pentru tipul mediilor talazohaline il reprezinta lagunele artificiale facute pentru obtinerea sarii din evaporarea apei de mare. In aceste ape supersaline intalnim totusi bacterii din genurile Haloferax si Halobacterium care supravietuiesc timp de cativa ani.

Mediile hipersaline sunt ecosisteme simple, cu diversitate redusa de specii si tipuri metabolice. Lanturile trofice sunt scurte, incheiate de bacteriofagi ca Holobacterium. In procesul concurential, ca arme de atac sau aparare, bacteriile din acest mediu produc proteine specifice numite bacteriocine care ataca membraana celulei tinta perturbandu-i echilibrul ionic si generand liza celulara (moartea celulei). In acest mediu s-au gasit si protozoare ciliate si ameboide, a caror sursa nutritiva nu poate fi precizata.

Adaptarile bacteriilor halofile sunt la fel de impresionante: unele nu au membrana ci doar un inveles subtire ce contine proteine, lipide glucide si un alcool. Altele au peretele celular gros continand polizaharide si aminoacizi. In afara de acestea, bacteriile extrem halofile elimina ioni de natriu pozitivi, acumuland iono negativi de potasiu. Si ele reprezinta un important potential biotehnologic prin capacitatea de a produce compusi polimerici, proteine alimentare, enzime si compusi utili industriei farmaceutice.

Fungii nu sunt obligat halofili dar s-au observat specii cu crestere accelerata in prezenta unor concentratii marite de saruri: Polypaecilum pisce, Basipetospora halophila. Competitivitatea lor este data de sporificarea rapida si abundenta si longevitate. Exista si fungi marini, ca paraziti pe plante si animale sau saprosimbionti. Adeseori insa ca factor selectiv, alaturi de concentratia de NaCl, actioneaza temperatura, umiditatea si pH-ul. Mecanismele de adaptare la salinitate ale fungilor se bazeaza pe capacitatea acestora de a-si modifica structura membranara si permeabilitatea acesteia, datorita continutului in polioli ai acesteia. O alta masura de adaptare este continutul crescut de acizi grasi saturati si nesaturati din membrane si capacitatea de retinere a acestora: acid oleic, linoleic, linoletic, stearic, palmitic. Aceste particularitati au fost evidentiate in industria alimentara, unde consrvarea prin adaus de sare si zahar s-a dovedit adeseori neputincioasa in fata unor astfel de fungi, fiind necesare masuri de sterilizare care sa atinga alti parametri de incompatibilitate pentru aceste microorganisme.

ChromobacteriumHaloferaxHalobacterium

Microorganisme acidofile: se dezvolta in conditii de pH sub 5, limita inferiara aconditiilor optime de dezvoltare a microorganismelor (5 – 8). Cele care prefera un pH mai mare de 8 sunt numite alcalifile. Habitatele acide sunt mai numeroase decat cele alcaline. Acestea sunt caracterizate prin formarea acidului sulfuric prin diferite procese chimice,in habitate geotermale si vulcanice, mlastini, in mare, in apele de mine de carbuni sau argint exploatate, soluri sulfatarice.In aceste medii acidofile se dezvolta cianobacterii ca Masticocladus si Synechoccus, sau algele care au avantajul aparatului fotosintetic plasat in citoplasma cu pH neutru.Totusi bacteriile sunt cele mai numeroase in mediile acidofile, mai ales termale dar si cu temperaturi obisnuite: Sulfolobus, Thiobacillus, Leptospirillum.Adaptatrile bacteriilor acidofile constau in:structuri membranoase lamelare dispuse la extremitatile celulei, incluziuni de polifosfat, carboxizomi ce contin o enzima fixatoare de CO2 teaca extracelulara care depune fierul (la ferobacterii).

SynechoccusThiobacillus Leptospirillum

Microorganismele alcalifile se dezvolta in doua tipuri de medii :

Lacuri eutrofizate cu continut mic de calciu, uneori cu exces de Na CO3 (Magadi-Africa, Natron-America). Aici se dezvolta cianobacteriile ca Spirulina care produc infloriri sezoniere, sau archaebacterii ca Natrobacterium care produc un pigment rosu carotenoid. Tot aici traiesc si alge eucariote de tipul diatomeelor Navicula.

Ape freatice cu continut mare de calciu in hidroxid de calciu si un pH 10. Aceste medii sunt intalnite mai ales in California, Cipru, Iordania. Si aici traiesc bacterii facultativ anaerobe, organotrofe: Actinobacillus, Clostridium, Pseudomonas.Capacitatea acestor microorganisme de a produce enzime extracelulare active la pH alcalin, a determinat folosirea bacteriilor alcalifile in biotehnologiile legate de obtinerea detergentilor si a produselor pentru curatarea pielii.

Natrobacterium NaviculaLeptospirillumThiobacillus

Microorganisme barofile: traiesc in conditii de presiune superioare presiunii atmosferice. Primul microorganim obligat barofil, a fost descoperit la adancimea de 10 000m, si 2oC, caracteristic fiind faptul ca aceste organisme sunt si psihrofile. Aceste bacteri au metabolism lent, la limita supravietuirii si o rata redusa de multiplicare. Habitatul lor este aparatul digestiv al unor nevertebrate sau amfipode abisale, dar pot fi si libere, participand la metabolizarea putinilor compusi organici din adancul oceanului. Numarul lor este redus si prin pradare, de catre flafelatele barofile. Cand resursa de hrana devine extrem de redusa, ele intra intr-o stare de latenta si devin cocoide, sintetizand proteine speciale pentru supravietuire. Revenirea la starea vegetativa se face in timp egal cu timpul de infometare. Adaptarile lor constau in prezenta unor structuri ribozomale specifice, compozitia in acizi grasi a membranei plasmatice, activitatea unor enzime extracelulare (Shewanella sp. , Moritella sp. , Photobacterius profundum).

Shewanella sp. Moritella sp.