Microbiologia ambiental relaciona-se principalmente com os processos microbianos que ocorrem no solo, na água, no ar ou nos alimentos;

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1 MICRORGANISMOS E MEIO AMBIENTE Microbiologia ambiental relaciona-se principalmente com os processos microbianos que ocorrem no solo, na água, no ar ou nos alimentos; 1

2 Os microrganismos vivem em comunidades, onde a interação entre eles são importantes para a manutenção do equilíbrio no ambiente. Em ecossistemas complexos com elevada diversidade, é natural que a atividade metabólica de um organismo influencie outros organismos, caracterizando uma sucessão ecológica. Os microrganismos alteram o estado físico e a mobilidade de muitos nutrientes à medida que os usam no seu processo de crescimento. Ao interagirem, os microrganismos formam agrupamentos físicos complexos como os biofilmes, que se formam em superfícies vivas ou inertes, ou flocos que ficam em suspensão. 2

3 Ciclos Biogeoquímicos atividades microbianas que mineralizam os nutrientes no solo e água. Os minerais que não são usados para a formação de nova biomassa microbiana são libertados para o ambiente, na forma de compostos inorgânicos mais simples. Promove a reciclagem dos nutrientes, transformando as moléculas orgânicas em moléculas inorgânicas acessíveis aos outros organismos. 3

4 Uma grande variedade de microrganismo habitam os solos: Bactérias, archaeas, fungos, protozoários e algas; que interagem também com insetos e nematódes. Atuam decompondo restos vegetais e animais (mineralização). O oxigênio pode ser considerado com o principal fator limitante, pois delimita o desenvolvimento de microrganismos aeróbicos e anaeróbicos. Uma grama de solo em boas condições pode conter 600 milhões de bactérias pertencentes a ou espécies diferentes. Nos solos desérticos, estes valores diminuem para 1 milhão e 5000 a 8000 espécies, respectivamente. A água determina a concentração de oxigênio. Microrganismos aeróbios Microrganismos anaeróbios 4

5 Ciclos Biogeoquímicos Interações com plantas Biorremediação de solos contaminados Reciclagem dos principais nutrientes essenciais a vida (C, N, O e S). Realizados pelos microrganismos, que na maioria das vezes estes processos estão associados a obtenção de energia. 5

6 Uso do carbono pelos seres vivos: Fotossíntese Conversão de CO2 em glicose. Respiração Parte do carbono da matéria orgânica é incorporado na biomassa dos microrganismos decompositores, e parte é respirada (oxidada) com a libertação de CO2. Todas as moléculas orgânicas, muito ou pouco complexas, são degradadas pelos microrganismos, até a sua mineralização (CO2 e H2O). Respiração Fotossíntese Conversão anaeróbica 6

7 CO2 Glicose Alguns compostos são facilmente decompostos enquanto outros são resistentes ao ataque microbiano. Interação de diversos microrganismos CO2 Lignina (macromolécula da parede celular cuja função é de conferir rigidez, impermeabilidade e resistência a ataques microbiológicos). O nitrogênio presente nas moléculas orgânicas é mineralizado por diversas espécies de bactérias, onde cada uma delas é responsável por cada etapa de transformação. Mineralização do Nitrogênio: 1. Nitrogênio orgânico (Aminoácidos e ácidos nucleicos) 2. Amônia (NH3) 3. Nitrito (NO2) 4. Nitrato (NO3) 5. N2 e N2O 7

8 Micorrizas (associação simbiótica de fungos com plantas). Bactérias simbióticas fixadoras de nitrogênio (Rhizobium e Bradyrhizobium), principalmente com leguminosas (nódulo de raízes). 8

9 Fixação de nitrogênio do ar (N2). 9

10 A microbiologia aquática concentrase: Estudo de microrganismos e suas atividades em águas naturais de importância ecológica (lagos, lagoas, rios, estuários e oceanos) e; Em águas residuárias (esgoto doméstico, industrial e pecuária/agricultura) de importância sanitária. Origem dos microrganismos da água Os ambientes aquáticos permitem o desenvolvimento de muitos tipos únicos de microrganismos: Microrganismos que possuem todas as fase de vida na água Fitoplâncton (algas), bactérias, fungos e protozoários Microrganismos introduzidos na água, por alguma fonte poluidora (contaminantes) Bactérias, fungos, vírus e protozoários patogênicos Microrganismos aquáticos Bactérias Fungos Protozoários Vírus Algas 10

11 O que o ambiente aquático representa para as formas de vida? Habitat; Fornecimento de O2 (baixa difusão em água); Fonte de alimento (MO); Dispersão e locomoção; Estratificação biológica; Diversidade biológica. A presença de nutrientes, O2 dissolvido e temperatura ideal constituem os principais fatores limitantes para crescimento microbiano no ambiente aquático (estratificação). Efeito da temperatura da água e da altitude na concentração do O2 dissolvido. 11

12 Microrganismos naturais Lagos, lagoas e rios. A quantidade e localização da microbiota de água doce depende da disponibilidade de oxigênio e luz. Região fotossintética e de consumo de oxigênio (algas e cianobactérias). Bactérias sulfurosas púrpuras e verdes são encontradas em zonas profundas, que contêm luz e H2S, porém não oxigênio. Bactérias produtoras de metano também são encontradas na zona bêntica/ sedimento (anaeróbicas). REGIÃO BENTÔNICA Problemas ambientais associados à água Lançamento de efluentes sem tratamento com elevada carga de matéria orgânica, nutrientes (C, N, P) e de microrganismos patogênicos. Excesso de nutrientes 12

13 Problemas ambientais associados à água Problemas sanitários associados à água Microrganismos contaminantes Bactérias, fungos, vírus e protozoários Fontes de contaminação: Esgoto doméstico Efluentes industriais Agricultura e pecuária 13

14 Problemas sanitários associados à água A forma mais perigosa de poluição ocorre quando fezes penetram no abastecimento de água. A principal rota de contaminação por microrganismos patogênicos é via fecal-oral, em que um patógeno é disseminado na água e posteriormente ingerido. No mundo, estima-se que o consumo de água contaminada é responsável por 2 milhões de mortes a cada ano (crianças < 5 anos). Principais vias de transmissão de patógenos FEZES HUMANAS ÁGUA DE DRENAGEM ESGOTOS FOSSAS OCEANOS E ESTUÁRIOS RIOS E LAGOS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS IRRIGAÇÃO MOLUSCOS ÁGUAS RECREACIONAIS SUPRIMENTO DE ÁGUA POTÁVEL POTÁVEL PRODUTOS AGRÍCOLA AEROSSÓIS HOMEM Fonte: adaptado de Cantusio,

15 Doenças por ingestão de água de consumo contaminada por agentes patogênicos de origem fecal: Bactérias (coliformes, Salmonella, Shigella, Vibrio, Legionella, Helicobacter pulori ) Enterovírus (rotavírus, adenovírus, hepatite A e E) Protozoários (Giardia, Cryptosporidium, Cyclospora) Vermes intestinais (helmintos) Causam elevadas taxas de mortalidade (infantil e adulta) Constituem o problema mais abundante Microrganismos indicadores de qualidade da água Coliformes Família Enterobacteriaceae: Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter sp., Aerobacter sp., Constituem 10% dos microrganismos intestinais nos humanos e outros animais 15

16 Água de abastecimento Saúde > manifestações da doença. Ambientais > contaminação de mananciais; > microrganismos capazes de infectar outros animais. Econômicos > Despesas com cuidados na saúde (a cada 1 real investido em saneamento, economiza-se 4 reais em atendimento hospitalar); > Perdas na produtividade. 16

17 Transitória e variável; O número e o tipos de agentes contaminantes do ar são determinados pelas várias fontes de contaminação existentes no ambiente; Podem ser encontrados em suspensão, em material particulado e gotas de água. Transporte através de ventos, massas de ar e turbulências da atmosfera. Bioaerossóis:partículas biológicas finas. 17

18 Microrganismos encontrados no ar Fungos filamentosos Bactérias 18

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