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Diversidade microbiana

Diversidade microbiana. Maior diversidade da vida é microbiana. Microrganismos vem se diversificando há cerca de 3,8 bilhões de anos, ao contrário dos macro-organismos que se diversificam há apenas 600 milhões anos “A maior parte da diversidade microbiana ainda está para ser descoberta”

Mercy
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Diversidade microbiana

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Presentation Transcript

  1. Diversidade microbiana

  2. Maior diversidade da vida é microbiana Microrganismos vem se diversificando há cerca de 3,8 bilhões de anos, ao contrário dos macro-organismos que se diversificam há apenas 600 milhões anos “A maior parte da diversidade microbiana ainda está para ser descoberta” Atlas e Bartha,1998

  3. Diversidade Microbiana

  4. O que é diversidade? Variabilidade entre microrganismos em nível de espécie, entre espécies e nos ecossistemas. (Convenção biológica da Biodiversidade, 1992). • Níveis hierárquicos • Organismo • Ecológica • Genética

  5. Elementos da diversidade Heywood & Baste, 1995 Hierarquias Diversidade Diversidade Diversidade Ecológica Genética Organismal Reino Filo Família Gênero Espécie População Individuo Biomas Bio-regiões Paisagem Ecossistema Habitat Nichos Populações Populações Indivíduos Cromossomos Genes Nucleotídeos

  6. Efeitos de escala Whittaker, 1972 • Diversidade alfa • Dentro de uma comunidade ou de um habitat • Diversidade beta • Ao longo de um gradiente, de um habitat para outro • Diversidade gama • Ao longo de diversos habitats em uma região geográfica

  7. Importância da diversidade Na produtividade dos ecossistemas É possível avaliar a produtividade de um solo avaliando a sua diversidade microbiana Na sustentabilidade dos ecossistemas A diversidade tem um enorme impacto: 1. Na dinâmica do ecossistema 2. Na conservação do solo (evita erosão)

  8. 1. Amplitude da diversidade Áreas de mega diversidade - “hot spots” Carência de metodologias A diversidade microbiana é pouco conhecida , mas é maior do que a das plantas e animais Dificuldades na avaliação

  9. Solo (rizosférico):109 /g Cursos de Água Doce: 106 - 107/mL Oceanos: 105 - 106 /mL Solo COMPLEXIDADE 105-106 diferentes genomas do tamanho de E. coli por grama Exemplos Amplitude

  10. organismo Espécie descrita Número estimado Precisão superior inferior trabalho Vírus 4 1000 50 400 Fraca Bactérias 4 3000 50 1000 Fraca Fungos 72 2700 200 1500 Moderada Protozoários 40 200 60 200 Fraco Algas 40 1000 150 400 Fraco Plantas 270 500 300 320 Bom Insetos 950 100000 2000 8000 Moderado Número de espécies descritas (x1.000) e estimadas da riqueza especifica para alguns grupos de organismos vivosHawksworth & Kalin-Arroyo, 1995

  11. Amplitude (cont.) • < 5% das espécies foram isoladas em cultura pura (baseada em análises de DNA do ecossistema).

  12. 2. Questões taxonômicas Conceito de espécie em bactérias? Discrepâncias entre espécies antigas e atuais Falta de taxonomistas particularmente em países com elevada diversidade. Países tropicais cobrem apenas 6 % da área do globo e incluem 50 % das espécies Dificuldades

  13. Conceitos de espécie Espécie biológica- grupo de populações naturais que trocam material genético Espécie evolucionária- linhagem de populações que tem uma relação especifica com antecessor e que dispõem de tendências evolutivas e históricas próprias. Espécie filogenética-menor grupo que dispõe do mesmo padrão de descendência e ancestralidade Espécie de reconhecimento-menor grupo que se reconhece entre si para finalidade de cruzamento e fertilização Morfológica, Coesão....

  14. 3. Questões metodológicas Dificuldades • Uso de técnicas clássicas • de cultura pura • *Culturabilidade • *Viáveis mas não • cultiváveis Distribuição não homogênea no ambiente. Amostragem

  15. Culturabilidade Ambiente Culturabilidade (%) Oceanos e mares 0,001-0,1 Águas continentais 0,25 Lagos mesotróficos 0,1-1 Estuários 0,1-3 Lodos ativados 1-15 Sedimentos 0,25 Solo 0,3

  16. Archaea ocorrem em ambientes extremos Técnicas moleculares indicam sua presença em águas marinhas e doces Culturabilidade- diversidade de habitats e metodologias PCR Salinas, vulcões e fontes termais Não tendo ainda sido isoladas

  17. Dificuldades • 4. A diversidade envolve dois componentes: • Variedade • Abundância relativa • Quem são • Quantos são O que acontece

  18. Dificuldades • 5. Erosão da própria diversidade

  19. Cada grupo tem uma referência que inclui todas as espécies isoladas em cultura pura. Cada espécie tem um tipo que determina o padrão. A maioria das espécies tem variabilidade (estirpes) Ex: Escherichia coli Bergey´s Manual Bactérias Documentação

  20. Diversidade eucariontes Protozoários Algas Fungos Nematóides Micro artrópodes

  21. Protozoários ~200.000 espécies?

  22. Nematóides ~400.000 espécies

  23. Algas ~400.000 espécies?

  24. Fungos ~1.500.000 spécies

  25. Inesperada diversidade recentemente descoberta do picoplankton (< 2µm) nos oceanos Elevou de forma surpreendente as estimativas de diversidade entre os eucariontes.

  26. Teorias sobre diversidade Especiação Balanço entre: Fatores que controlam a diversidade Taxas de extinção Como a abundância afeta este balanço? Elevada diversidade genética no solo e em sedimentos resulta da presença de elevadas populações que tem capacidade de sofrer elevadas taxas de mutações

  27. Outros fatores Competição por recursos limitados: N,P,C-apenas melhores competidores persistem Solos/sedimentos versus marinhos/aquáticos Parasitismo e predaçãocontrolam (reduzem) a diversidade: á medida que os melhores competidores aumentam suas populações, são mais influenciados pelos predadores e parasitas Protozoários e vírus

  28. Microrganismos Elevado número de espécies Os seres mais antigos no planeta 3.500 milhões de anos de evolução Elevado número de nichos a serem ocupados Baixo número de espécies Elevada taxa de dispersão (cosmopolitas) Baixas taxas de extinção Baixas taxas de especiação Transferência lateral

  29. Importância da diversidade Hipótese rebite Cada espécie é crítica para a integridade de um ecossistema Hipótese redundante Existem espécies extras no ecossistema para épocas de estresse

  30. Teoria dos nichos Heterogeneidade de habitats De acordo com Gause, 2 espécies não podem coexistir se ocupam o mesmo habitat. O melhor competidor levará o pior à extinção Habitats heterogêneos tem maior número de nichos do que habitats homogêneos

  31. Catalogamos e contamos os planetas que existem no Universo mas não conseguimos ainda saber quantos seres vivos existem na Terra.

  32. Apenas há poucos anos descobrimos a importância dos microrganismos no ecossistema como heterotróficos Brock, 1988 indicou que os microrganismos desempenham papéis mais importantes do que as suas diminutas dimensões sugerem A ecologia microbiana é uma disciplina jovem

  33. DIVERSIDADE MORFOLÓGICA

  34. Ampla diversidade genética

  35. Ampla diversidade metabólica

  36. Microrganismos são eficientes produtores primários

  37. Microrganismos são pequenos .... Mas ....

  38. Podemos contar ou detectar seus efeitos

  39. Diversidade habitats

  40. Microrganismos Compreender a distribuição e ecologia básica de um dos grupos mais abundantes e diversos de organismos na Terra é ainda um item crucial e não resolvido na pesquisa ambiental

  41. Diversidade microbiana menos estudada Maior parte dos trabalhos provem de estudos com insetos, plantas e aves (seres terrestres)

  42. Valor Utilitário Uso direto Alimentos e medicinais Agentes de controle biológico Insumos industriais Ecoturismo Uso indireto Regulação atmosférica Regulação climática Ciclagem dos nutrientes Fotossíntese Formação e conservação do solo Valor não utilitário Manutenção para o futuro Valor intrínseco Importância da diversidade para o homem

  43. Avaliação da diversidade Não existe uma única forma, porém diversas medidas com diferentes facetas Próxima aula

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