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Diversidade microbiana

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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”

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Presentation Transcript
slide2

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

slide3

Diversidade

Microbiana

o que diversidade
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
elementos da diversidade
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

efeitos de escala whittaker 1972
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
import ncia da diversidade
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)

dificuldades na avalia o
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
exemplos amplitude
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
slide10

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

amplitude cont
Amplitude (cont.)
  • < 5% das espécies foram isoladas em cultura pura (baseada em análises de DNA do ecossistema).
dificuldades
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
conceitos de esp cie
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....

dificuldades14
3. Questões metodológicasDificuldades
  • Uso de técnicas clássicas
  • de cultura pura
  • *Culturabilidade
    • *Viáveis mas não
    • cultiváveis

Distribuição não homogênea

no ambiente.

Amostragem

culturabilidade
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

culturabilidade diversidade de habitats e metodologias
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

dificuldades17
Dificuldades
  • 4. A diversidade envolve dois componentes:
    • Variedade
    • Abundância relativa
  • Quem são
  • Quantos são

O que acontece

dificuldades18
Dificuldades
  • 5. Erosão da própria diversidade
documenta o
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
slide20

Diversidade eucariontes

Protozoários

Algas

Fungos

Nematóides

Micro artrópodes

slide21

Protozoários

~200.000 espécies?

slide22

Nematóides

~400.000 espécies

slide23

Algas

~400.000 espécies?

slide24

Fungos

~1.500.000 spécies

slide25

Inesperada diversidade recentemente descoberta do picoplankton (< 2µm) nos oceanos

Elevou de forma surpreendente as estimativas de diversidade entre os eucariontes.

slide26

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

slide27

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

microrganismos
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

slide29

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

slide30

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

slide31

Catalogamos e contamos os planetas que existem no Universo mas

não conseguimos ainda saber quantos seres vivos existem na Terra.

slide32

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

slide43

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

diversidade microbiana menos estudada
Diversidade microbiana menos estudada

Maior parte dos trabalhos provem de estudos com insetos, plantas e aves (seres terrestres)

import ncia da diversidade para o homem
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
avalia o da diversidade
Avaliação da diversidade

Não existe uma única forma, porém diversas medidas com diferentes facetas

Próxima aula