ARGUMENT

ARGUMENT

Importana microbiologiei pentru producia agricol

Microbiologia solului se ocup cu studiul microorganismelor ce populeaz solul, a activitii lor biochimice i fiziologice. Trebuie de precizat c numai microorganismele care i petrec n sol faza vegetativ de dezvoltare i n condiii favorabile exercit procese care influeneaz particularitile fiziochimice, biologice i agricole ale solului, fac parte din sistemul biologic al solului i snt studiate de microbiologia solului. Alte microorganisme ce produc boli la om, animale sau plante, se consider c sunt accidental ntlnite n sol i ca atare, fac obiectul unui studiu al altor ramuri ale microbiologiei.

Microorganismele specifice solului aparin la diferite grupe sistematice ca: bacterii, actinomicete, ciuperci, alge, protozoare i virusuri; el influeneaz starea solului care la un moment dat depinde de interrelaiile biologice care se stabilesc ntre organismele aparinnd acestor grupe, precum i ntre microorganisme pe de o parte i componentele organice i minerale ale solului, pe de alt parte.

Microbiologia solului studiaz procesele microbiologice ce se desfoar n sol n scopul dirijrii lor n sensul dorit de om pentru mbuntirea calitii solului i a strii sale de fertilitate.

n ansamblu, microorganismele din sol le snt specifice dou categorii de procese biochimice cu consecine multilaterale de ordin fizico-chimic, biologic i agricol:

- n primul rnd sunt procesele de degradare (fermentaiile, amonificarea, etc.) prin care se elibereaz din materia organic substane minerale accesibile plantelor.

- n al doilea rnd sunt procesele de sintez, (fixarea azotului molecular i humificarea), care creeaz n sol o rezerv de substane nutritive, mai cu seam sub form organic, ce influeneaz simitor starea fizico-chimic i fertilitatea solului.

Cunoaterea profund a acestor procese i dirijarea lor raional poate contribui la mbuntirea condiiilor din sol i deci la ridicarea produciei agricole.

Studiul participrii microorganismelor la procesele complexe din sol se axeaz n principal pe trei direcii:

- cunoaterea ct mai complet a strii biologice a solului pe toat adncimea lui, prin studiul comparativ al frecvenei i activitii microflorei generale i grupelor fiziologice de microorganisme cu funcii bine determinate (fixarea de azot molecular, nitrificarea, fermentarea celulozei, etc.)

- studiul echilibrului dinamic care se stabilete ntre grupele fiziologice de microorganisme, precum i oscilaiile pe care le sufer acest echilibru n procesul natural de formare a solului i n cursul transformrii acestuia sub influena diferiilor factori legai de cultivare (prelucrarea solului, ncorporarea de ngrminte chimice sau organice).

- cunoaterea biologiei solului sub dublu aspect, momentan i evolutiv, care face posibil compararea diferitelor orizonturi ale unui sol, compararea diferitelor tipuri de sol, constatarea unui eventual dezechilibru n sol, precum i stabilirea raporturilor ntre microflor i starea de fertilitate.

Studiul microflorei solurilor se bazeaz pe cercetarea activitii acesteia n ansamblu i nu pe studiul microorganismelor izolate, n culturi pure. n acest sens S. N. Winogradschy arat c: Metoda de analiz a activitii reale a microorganismelor n natur trebuie s se bazeze nu pe cunoaterea speciilor izolate n afara mediului natural, ci pe reaciile ntregii comuniti microbiene n snul acestui mediu.

- Sarcina principal a microbiologiei solului const n elucidarea laturii biologice a unor procese din sol, care ar putea fi studiate i pe cale chimic, de exemplu dinamica compuilor accesibili cu azot. Ptrunderea ns a mecanismelor biologice care determin aceast dinamic, permite att cunoaterea ct i dirijarea proceselor, deoarece geneza i proprietile solului, dinamica elementelor minerale accesibile plantelor snt determinate de fenomene biologice.

Din aceast cauz microbiologia solului ocup un rol important ntre tiinele care studiaz solul, avnd sarcina de a stabili rolul componenilor sistemului biologic al solului n evoluia acestuia.

Microbiologia solului ca tiin de sine stttoare abordeaz dintr-un punct de vedere propriu i prin metode specifice, fenomenele telurice, de unde rezult o concepie de ansamblu proprie, care influeneaz celelalte tiine ce se ocup cu studiu solului ca: pedologia, agrochimia, agrotehnica i altele.

CAPITOLUL I

ROLUL MICROORGANISMELOR IN FORMAREA SOLULUI

Uscatul constituie suport pentru desfurarea vieii omului si a mai multor vieuitoare adaptate respiraiei in aer liber i reprezint principalul depozit al unor resurse minerale.

Solurile sunt rezultatul interaciunii de la suprafaa uscatului. Solul este un strat dinamic n cuprinsul cruia se desfoar fr ntrerupere numeroase i complexe procese chimice, fizice, biologice. Pe uscat, unde scoara terestr se afl in strns interferent cu aerul atmosferic, cu umiditatea si schimbrile regimului termic, s-a dezvoltat o ptur subire de sol ( 30 pana la 200 cm).

In alctuirea solului intr :

particule anorganice : provenite din alterarea rocilor din suport

particule organice : rezultate din substane vegetale i animale descompuse (rdcini, ciuperci, bacterii , viermi , insecte , roztoare) ce se pot frmi pn la dimensiuni coloidale, contribuind la formarea humusului ce da fertilitatea solului.

apa : care n sol poate deveni o soluie chimic complex, ce asigur reaciile necesare funciilor solului.

gazele : din porii deschii reprezentnd aer atmosferic transformat ca urmare a reaciilor din sol.

Solurile s-au format intr-o perioad lung de timp. Rocile de la suprafaa litosferei, n urma unor procese de dezagregare (diferentele de temperatur, ngheul) precum i a unor procese de descompunere chimic (datorita apelor de infiltraie) se frmieaz n particule mai mari sau mai mici : pietriuri, nisipuri, argila, praf.

Sunt alctuite i din resturi vegetale i animale. La transformarea resturilor vegetale un rol important l au nite organisme mici numite bacterii, ce transforma aceste resturi n humus. O contribuie n formarea solurilor o are apa de infiltraie, ce dizolv anumite substane hrnitoare din sol. Rdcinile plantelor absorb odat cu apa substanele hrnitoare. Aerul din sol provine din atmosfera i este necesar pentru aerisirea solului.

Factorii care contribuie la formarea solurilor (factori pedogenetici) se mpart n :

materialul parental (roca pe care s-a transformat )

formele de relief

clima ( influeneaz prin precipitaii )

activitatea biologica

Din punct de vedere fizic, solul este un sistem polidispers, structurat i poros, alctuit din trei faze: solid , lichid si gazoas, fapt care influeneaz aprovizionarea plantelor cu elemente nutritive.

Un centimetru de sol, n grosime, se realizeaz in zeci, sute de ani. Dar solul si humusul pot fi pierdute intr-un an, prin antrenarea lor in timpul vanturilor puternice, n urma unor precipitaii de intensitate mare, a defririi pdurilor.

Un kilogram de sol conine n general :

- cca 0,78 Kg substane minerale, hum, argila, cuar, carbonai, oxizi de fier

- cca 0,015 Kg aer.

- cca 0,15 Kg apa.

- substane organice : humus, lignin, celuloz, grsimi, rini, antibiotice, vitamine, hidrocarburi, enzime.

CAPITOLUL IIMICROORGANISMELE DIN SOLMicroorganismele din sol i circuitul sulfului

Sulful este de asemenea, un element important din punct de vedere boilogic.El intr n componena aminoacizilor metionina i cisteina, a unor vitamine, glicozide, plizaharide, alcaloizi, etc. Tranaformarea microbiologic a sulfului n sol se face n trei faze principale:

Mineralizarea sulfului organic, ce se petrece paralel cu mineralizarea N i P organic sub aciunea unor microorganisme ca: Proteus vulgaris, Serratia maecesens, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Clostridium sporogenes, din bacterii n condiii anaerobe i de ctre unele ciuperci ca Scopulariopsis brevicaulis si Aspergillus niger.

n cursul mineralizrii, S se elibereaz sub form de H2S, CH3-SH (metilmercaptan) sau de sulfat (SO42-).

Sulfoficarea, este procesul de oxidare a H2S, S, S2O32- (tiosulfailor), S4O62- (tetrationailor), SO32- (sulfiilor) pn la acid sulfuric, respectiv sulfai. Aceast faz este produs de sulfobacterii chimiolitoautotrofe nefilamentoase ca Thiobacillus i Sulfolcbus i filamentoase ca Beggiatoa.(tabelul 1).Mai este produs de bacteriile purpurii Chromatium i bacteriile verzi Chlorobium.

Spre exemplu Thiobacillus thioxidans oxideaz sulful elementar la acid sulfuric:

S + 3/2O2 + H2O H2SO4Bacteria Beggiatoa oxideaz H2S la S:

H2S + 1/2O2 S + H2O

Sulful se acumuleaz n celulele microbiene sub form de incluziuni. n lips de H2S, bacteria oxideaz S din aceste incluziuni pn la H2SO4.

Folosirea sulfului elementar poate avea aplicaii practice pentru mbuntirea solurilor alcaline. Astfel, S este oxidat de microorganismele sulfoficatoare pn la acid sulfuric care micoreaz pH-ul mediului. Dar sulfoficarea poate avea i efecte negative din punct de vedere agricol. n solurile inundate se formeaz cantiti mari de sulfuri datorit desulfoficrii. n urma drenrii i desecrii acestor soluri, sulfurile se oxideaz rapid la S pe cale chimic iar S la H2SO4, datorit microorganismelor sulfoficatoare. Ca rezultat pH-ul acestor soluri ajunge la valori de 3,2-2,2 care pericliteaz viaa plantelor. Pentru a preveni acest efect negativ este necesar aplicarea amendamentelor calcaroase.

Desulfoficarea este procesul de reducere dezasimilatorie a sulfailor pn la H2S. Acest proces are loc n condiii anaerobe i se datoreaz n primul rnd speciilor de Desulfovibrio ca D. desulfuricans.

Bacteria reduce sulfaii H2S cu ajutorul H din substanele organice ca lactatul i piruvatul care servesc att ca surse de energie dar i ca surs de C.

Putem trage concluzia c sulfoficarea duce la acidifiere n timp ce desulfoficarea produce alcalinizarea solului.

n acest proces H2S rezultatul din desulfoficare nu atinge concentraii toxice pentru plante, deoarece Fe2+ din sol, ndeprteaz H2S sub form de FeS care precipit. n solurile srace n Fe2+ i irigate cu ape bogate n sulfai, H2S produs n cantiti mari produce efecte toxice la orez i la alte plante.

Microorganismele din sol i circuitul fierului

Fierul intr n compoziia hemienzimelor, a hemoglobinei, leghemoglobinei, F-S- proteinelor, circuitul lui cuprinznd 4 etape microbiene ce se succed dup cum urmeaz:

Mineralizarea fierului organic, se petrece n paralel cu celelalte procese de mineralizare a substanelor organice. Microorganismele mineralizatoare atac partea organic a compuilor cu Fe, iar acsta se elibereaz sub form mineral bi sau trivalent. Microorganismele respective pot fi bacterii din genurile Pseudomonas, Bacillus, Crynebacterium, Mycobacterium, etc.; mai pot fi actinomicete din genurile Nocardia sau Streptomyces, precum i ciuperci, toate ca organisme chimioorganoheterotrofe.

Compuii organici cu Fe din humus pot fi atacai de bacterii ce aparin la genurile Metallogenium, Pedomicrobium i Seliberia. Pe suprafaa celulelor respective se depune sub form de precipitat hidroxidul feric Fe(OH)3.

Formarea compuilor organici de Fe, este un proces opus mineralizrii fierului organic. Aici microorganismele sintetizeaz compui organici solubili, deintori de Feb bi sau trivalent.

Fierul poate fi sintetizat de unii compui organici ca acidul acetic, sau compleci ca acizii citrici, acidul 2-ceto-D- gluconic, acizii humici, etc.

Microorganismele capabile de formarea compuilor organici cu Fe sunt unele bacterii i mucegaiuri (ciuperci) precum i unii licheni. Mineralizarea i formarea microbian a compuilor organici cu Fe, joac un anumit rol n procesul de podzolire a solului. Sub aciunea microorganismelor n orizontul A se formeaz Fe organic solubil, care migreaz spre orizontul B, unde sub aciunea microorganismelor mineralizatoare, Fe se elibereaz sub form anorganic trivalent.

Oxidarea fierului bivalent. La aceste procese particip ferobacteriile (bacteriile feroginoase i siderobacteriile). Acestea sunt organisme acvatice, dar unele se pot dezvolta i n soluri i se prezint sub form filamentoas sau nefilamentoas.

La ferobacteriile filamentoase ca Leptothrix ochracea, celulele individuale sunt incluse ntr-o teac organic comun, n care se acumuleaz Fe(OH)3.

Ferobacteriile nefilamentoase cuprind unele bacterii pedunculate ca Gallionella ferruginea, capsulate ca Siderocapsa treubii, i nependulate i necapsulate ca Ferrobacillus thicoxidans, la care Fe(OH)3 se depoziteaz pe penduncul, n capsul i respectiv pe suprafaa celulelor

Aceste bacterii sunt considerate n prezent chimiolitoorganoheterotrofe cu excepia lui Thiobacillus ferrooxidans. Acest tiobacil oxideaz nu numai sulful elementar, sulfurile i tiosulfaii, dar i Fe2+ i asimileaz CO2 dezvoltndu-se calcopirita (CuFeS2) T. Ferrooxidans produce sulfat feric.

ntr-o prim etap, pirita este oxidat la sulfat feros:

2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 + energie

n continuare sulfatul feros este oxidat la sulfat feric:

2FeSO4 + 1/2 O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O + energie

La rndul lui sulfatul feric poate oxida pirita cu forme de sulfat feros i acid sulfuric:

7Fe2(SO4)3 + FeS2 + S H2O 15 FeSO4 + S H2SO4Dezvoltarea lui Th. Ferrooxidans duce la acidifierea mediilor, datorit acidului sulfuric produs. La rndul lui acidul sulfuric poate solubiliza cuprul i alte metale grele din mineralele cele conin. De aceea dezvoltarea lui Th. Ferrooxidans duce la acumularea de concentraii fitotoxice pentru plantele de cultur, a acidului sulfuric i a metalelor grele n haldele de steril luate n cultur.

Reducerea fierului trivalent. Acest produs se datoreaz unor bacterii facultativ sau obligat anaerobe ca B. circulans, B. polymyxa, Enterobacter aerogenas, Clostridium butyricum, etc.

Aceasta n prezena substanelor organice ca glucoza, reduc fierul trivalent la Fe2+, Fe trivalent servind ca acceptor de electroni.

Mai sunt capabile de reducerea Fe trivalent i unele ciuperci din sol. Toate aceste microorganisme fier-reductoare sunt chimioorganoheterotrofe.

Trebuie s menionm c oxidarea Fe2+ i reducerea Fe trivalent n sol se poate produce i fr participarea direct a microorganismelor .

Microorganismele din sol i circuitul fosforului

Fosforul este un element absolut necesar vieuitoarelor i intr n compoziia acizilor nucleici, a unor proteine, a unor compui macroergici (ATP), a fosfolipidelor, a fosfozaharidelor, a fitinei, etc.

Mineralizarea fosforului organic se desfoar n paralel cu mineralizarea compuilor organici cu N (amonificarea) sub aciunea acelorai microorganisme. Unul dintre microorganismele foarte active n mineralizarea P organic este Bacillus megaterium var. phosphaticus.

n urma mineralizrii P se elibereaz sub form de ortofosfat solubil, asimilabil de ctre plante i microorganisme; n acelai timp ns ortofosfatul solubil poate trece n ortofosfai de Ca, Fe, Al, Mg, Cu i Ni care sunt insolubili.

Compuii organici cu P reprezint 15-85% din cantitatea total de P din diferite soluri.

ntre compuii organici cu P ai solului predomin fitina i acizii nucleici. Fitina este de origine vegetal, iar acizii organici provin de la microorganisme, plante i animale. Fitina constituie ntre 10-80% din cantitatea total de P organic din soluri. Ea este sarea de Mg i Ca a acidului fitic, iar descompunerea ei hidrolitic este catalizat de fitoz.

Mobilizarea ortofosfailor insolubili este procesul de solubilizare a fosfatului tricalcic, a ortofosfailor de Fe, Al, Mg, Mn, Cu, Ni, ce are loc sub aciunea acizilor produi de microorganisme i de cei excretai de rdcinile plantelor. Aici intr acizii azotos i azotic produi de microorganismele nitrificatoare, acidul sulfuric produs de microorganismele sulfoficatoare, acidul carbonic i acizii organici produi de microorganisme, precum i de rdcinile plantelor.

Dintre acizii organici acidul 2-ceto-D-gluconic joac un rol deosebit n solubilizarea ortofosfailor insolubili. Mai contribuie la solubilizare i acizii citric, succinic, malic, oxalic, tartric, lactic, precum i acizii humici.

Transformarea meta-, piro- i polifosfailor este realizat sub aciunea unor bacterii ca Pseudomonas fluorescens, Sporocytophaga cauliformis i a unor ciuperci ca Aspergillus i Penocillium. Aceste reacii sunt catalizate de enzime, dar ele pot avea loc i sub aciunea aciditii, iar transformarea meta- i pirofosfailor poate fi catalizat i de MnO2Oxidarea fosfailor i hipofosfailor are loc sub aciunea unor microorganisme aerobe i este de asemenea catalizat de enzime.

Reducerea ortofosfailor este produs de microorganisme aerobe, reacia respectiv fiind de natur enzimatic,.

n prezena nitrailor i sulfailor , reducerea ortofosfailor este inhibat, deoarece nitraii i sulfaii sunt utilizai mai uor ca acceptori de electroni.

Transformrile microbiene ale potasiuluiMicroorganismele elibereaz ionii de K+ prin descompunerea srurilor de K a acizilor organici ca acidul acetic sau butiric.

Ionii de K+ reacioneaz cu anionii de HO3, PO4, SO4, CO3, i formeaz sruri accesibile plantelor i microorganismelor, sau sunt fixai de ctre coloizii solului.

Microorganismele mai pot elibera potasiul i prin solubilizarea silicailor. Bacteriile care sunt capabile de aceast aciune au fost denumite silicatbacterii. Printre acestea este i Bacillus mucilaginosus var. siliceus, care dup unii autori ar fi o tulpin de Bacillus circulans. Unele ciuperci ca Aspergillus niger i Penicillium nigrescens pot de asemenea elibera K+ din silicai.

Eliberarea K+ din silicai sub aciunea silicatbacteriilor se datoreaz acizilor (H2CO3 i acizii organici), pe care aceste microorganisme i produc. Sistemul radicular al plantelor produce de asemeni acizi care joac acelai rol.

CAPITOLUL IIIINFLUENTA FACTORILOR ECOLOGICIASUPRA MICROORGANISMELOR

Influena pH-ului

Pentru marea majoritate a micropopulaiei solului, pH-ul optim este cel apropiat de neutralitate. Aa se explic de ce n solurile cu reacie neutr se gsete cea mai bogat i variat microflor.

Dup preferinele fa de pH-ul solului, microorganismele pot fi grupate n:

- Neutrofile, care prefer un pH n jur de 7. Din aceast categorie fac parte cele mai multe i mai importante microorganisme din sol (Azotobacter, bacteriile nitrificatoare autotrofe, microorganismele celulolitice cele mai active, actinomicetele).

- Acidofile, a cror dezvoltare maxim este la un pH n jur de 3 (genul Thiobacillus).

- Bazofile, cu o dezvoltare maxim la un pH mai mare de 8 (Bacillus ureolitici).

- Indiferente sunt majoritatea ciupercilor.

pH-ul solului poate fi considerat ca un factor de reglaj al competiiei pentru hran. De exemplu, ciupercile, care suport uor (chiar preferabil) reacia acid a solului, concureaz toate celelalte microorganisme din solurile acide.

Calcarizarea solurilor acide stimuleaz evident activitatea lor biologic. Cu ct pH-ul solului neamendat este mai sczut, cu att este stimulat mai puternic activitatea microorganismelor.

Exist o corelaie ntre coninutul de substane nutritive i reacia solului, dovedit prin schimbul de ioni. Schimbul este ntr-un raport echivalent ntre ionii de hidrogen produi de rdcinile plantelor n timpul respiraiei i a asimilrii substanelor nutritive, cu bazele absorbite prin schimb cu mineralele argiloase i coloizii organici. Dezalcalinizarea permanent i formarea acizilor, n cadrul descompunerii substanelor organice, duce la acidifierea solului. n cazul cnd mineralizarea, degradarea i unele msuri de fertilizare nu pot acoperi dezalcalinizarea, aciditatea se menine. Aceasta duce la o restructurare a microorganismelor, predominnd ciupercile care prefer aciditatea i bacteriile anaerobe. Consecinele sunt urmtoarele: microorganismele respective descompun materialul din care se formeaz humusul i produc substane de inhibare a creterii; se formeaz humusul brun, care duce la podzolirea solului.

Influena temperaturii

Dependena fa de temperatur a microorganismelor este, n general, mai mare dect cea a plantelor verzi. Temperatura este un factor foarte important pentru cantitatea de humus format n solurile din regiunile umede cu clim temperat.

Limitele optime ale temperaturii pentru microorganismele din sol sunt ntre 20-30oC. Bacteriile au o adaptabilitate foarte mare la oscilaiile de temperatur. Referindu-ne la dinamica sintezei i descompunerii humusului, s-a constatat c odat cu scderea temperaturii scade, n general i activitatea microorganismelor.

n funcie de adaptarea la factorul termic, microorganismele pot fi:

- Psihrofile, cele care i desfoar activitatea la temperaturi sczute (cea mai mare parte a micropopulaiei solurilor polare).

- Mezofile sunt microorganisme a cror optim de activitate metabolic este n jur de 30oC. n acest grup se ncadreaz cele mai multe i mai importante bacterii din solurile cu clim temperat.

- Termofile sunt microorganisme al cror metabolism este intens la temperaturi relativ ridicate. De exemplu, specii de microorganisme din gunoiul de grajd.

Influena apei n sol

Activitatea biologic a unui sol tinde s se diminueze odat cu scderea coninutului n ap, dar contrar celor observate la plante, punctul de ofilire (pF = 4,2) nu constituie un prag indicator al ncetrii activitii microbiene. Se apreciaz c limita superioar oricrei activiti biologice corespunde la pF= 5,5-5,6. Uscarea solului peste aceste valori antreneaz moartea tuturor microorganismelor.

Aceast particularitate a microorganismelor fa de plantele superioare se explic n primul rnd prin presiunea osmotic mai ridicat din celulele microbiene; n al doilea rnd bacteriile din sol nu pierd ap prin transpiraie ca plantele superioare i n al treilea rnd suprafaa de absorbie la microorganisme fa de masa protoplasmatic egal, este mai mare ca la plante.

Moartea microorganismelor la umiditate sczut este determinat de mai muli factori ca, durata i nivelul uscrii, tipul microorganismului, tipul de sol i structura solului.

n funcie de nevoile de ap, microorganismele se mpart n mai multe grupe:

Microorganisme hiperxerofile sunt germeni al cror prag este superior valorii pF = 4,9. Aici majoritatea microorganismelor sunt cele amonificatoare, amilolitice i cele care degradeaz substanele vegetale complexe.

Microorganismele xerofile sunt cele al cror prag este cuprins ntre pF = 4,9-4,2. Aici se includ germenii care degradeaz celuloza, cei care oxideaz sulful, o parte din microorganismele amilolitice, amonificatorii ureei i cei care produc nitrificarea sulfatului de amoniu.

Microorganismele hidrofile includ germeni care au pragul pF = 2. Aici se gsesc ageni care descompun carboximetilceluloza, ce fixeaz azotul atmosferic, precum i o parte dintre nitrificatorii sulfatului de amoniu.

Existena pragurilor diferite ridic probleme de ordin practic deosebit de importante pentru agricultur. Astfel, una dintre consecine este predominarea selectiv a unor procese microbiene asupra altora. Aceasta se ntmpl n cazul umiditii situate n vecintatea punctului de ofilire, cnd predominarea proceselor de celuloliz asupra amonificrii, are drept urmare imobilizarea total sau parial a azotului mineral.

De asemenea, n cazul umiditii sczute predomin procesele de amonificare, fapt ce antreneaz o acumulare de azot amoniacal remarcat n solurile n curs de uscare.

Diferitele grupe de microorganisme au un grad variat de rezisten fa de uscciune. Astfel, ciupercile i bacteriile sunt mai sensibile, comparativ cu actinomicetele.

Influena energiei radiante

Lumina solar are, adesea, o influen duntoare asupra microflorei solului, chiar i asupra algelor care sunt fotosintetizante. Aciunea bactericid a lumii se datoreaz mai ales radiaiilor din domeniul albastru-violet al spectrului, care induc n celulele microbiene formarea de peroxizi sau determin hidroliza proteinelor. Radiaiile ultraviolete au o foarte puternic aciune bactericid la lungimile de und cuprinse ntre 2000 i 3000 . Efectul lor n sol este minim, din cauza puterii reduse de ptrundere n acest mediu.

Lumina difuz a zilei este necesar activitii vitale a microbilor sintetizai din sol. Lumina mai slab i o umiditate mai ridicat favorizeaz descompunerea microbian a humusului.

Prezena n sol a unor elemente radioactive, mai evident n solurile formate din roci vulcanice, stimuleaz formarea de nodoziti la leguminoase, activitatea bacteriilor din genul Azotobacter, a proteolizei i a denitrificrii.

Activitatea microbian a diferitelor soluri

Diferitele tipuri de sol, formate sub influena unui complex de factori, a dus la o mare variaie taxonomic a microorganismelor care l populeaz. S-a constatat c, paralel cu modificarea tipurilor de sol, se schimb i micropopulaia, exprimat prin dominarea unor specii, dispariia altora sau reducerea numrului lor.

Variaia activitii microflorei din sol, n funcie de tipul de sol, nu trebuie legat numai de factorii climatici, ci i de modificrea condiiilor de nutriie pentru microorganisme.

P. Papacostea (1972) a pus n eviden existena, n solurile din ara noastr, a unor microorganisme indicatoare, caracteristice unor tipuri de sol. Astfel, a stabilit o clasificare a solurilor, pe baza microorganismelor specifice i anume:

( Soluri cu Mucor rammanianus (foarte acide, specifice pajitilor alpine i acelora de sub pdure de molid), care nu sunt utilizate pentru exploatarea agricol.

( Soluri cu Pseudomonas acidophilus i P. pseudogley, din care fac parte solurile podzolice i pseudogleizate.

( Soluri cu Pseudomonas lemonnieri i P. aureofaciens, care sunt cele mai fertile.

Activitatea microbian din sol este influenat i de textura i structura solului care, la rndul lor, depinde de compoziia chimic a diferitelor fracii minerale i organice din sol; compoziia chimic este, i ea, n mare msur, rezultat al activitii microbiene a solului. Pentru acelai tip de sol, exist o difereniere a distribuirii microorganismelor i a activitii lor n funcie de mrimea agregatelor.

Microflora fiecrui tip de sol se modific, adesea, n cursul aceluiai an, n funcie de variaia factorilor climatici, adic apare o variaie sezonier a microflorei. n zonele temperate, intensitatea maxim a proceselor microbiene din sol s-a constatat primvara i uneori, toamna; mai sczut iarna i vara. Variaia sezonier afecteaz n primul rnd, straturile superficiale ale solului, diminundu-se n adncime.

Pe lng variaiile sezoniere, microflora solului poate suferi variaii n decurs de cteva zile sau chiar n timp de 24 de ore.

CAPITOLUL IVINTERRELAIILE DINTRE MICROORGANISMELE

DIN SOL

S-a mai menionat anterior c, ntre microorganismele din sol pot fi pot fi raporturi de convieuire, ct i raporturi antagoniste. Un exemplu tipic de conlucrare i activitate reciproc este cel oferit de popularea iniial a rocilor, cnd bacterii, ciuperci i alge albastre triesc n vecintate, sprijinindu-se i completndu-i activitatea. n timpul circuitului biologic al substanelor, apar de asemenea raporturi care se evideniaz prin activitatea i colaborarea lor reciproc complementar.

Un alt exemplu edificator este cel privind prelucrarea resturilor vegetale la care particip, adesea, n acelai timp, pe baza "diviziunii muncii", bacterii, ciuperci i actinomicete: bacilii fitofagi i mucoraceele prelucreaz compuii uor valorificabili ai carbonului (acizi, zahr i amidon) i compui ai azotului (proteine), pe cnd altele (Cellvibrio i Pseudomonas) prelucreaz celuloza, hemiceluloza i pectina, iar bazidiomicetele prelucreaz ligninele.

Grupurile de microorganisme menionate, adesea, nu-i desfoar activitatea concomitent, ci n succesiunea menionat, adic n cadrul unei metabioze.

Metabioza sau comensalismul bacterian

Prin acest fenomen se nelege relaiile dintre reprezentanii a dou sau mai multe specii de microorganisme (care convieuiesc i se succed) n care unul dintre microorganisme profit iar cellalt n aparen, nici nu profit i nici nu este influenat negativ. Metabioza reprezint raporturi generale i trepte superioare de convieuire, care se realizeaz prin mai multe mecanisme:

( Un microorganism produce metabolii necesari altuia. Un exemplu de metabioz foarte strict este activitatea microorganismelor denitrificatoare: amoniacul este transformat, n sol, n nitrit de Nitrosomonas, iar nitritul n nitrat de Nitrobacter. Nitratul produs de Nitrobacter este neutilizabil de Nitrosomonas, care oxideaz amoniacul. Pentru a se putea prelucra autotrof o cantitate suficient de CO2, transformarea nitriilor n nitrai se va efectua mult mai repede dect transformarea amoniacului n nitrii, deoarece ctigul de energie, n cazul formrii nitriilor din amoniac, este mult mai mare dect la formarea nitrailor din nitrii. n metabioaza transformrii sulfului n hidrogen sulfurat i sulfat, sulful produs n a doua etap poate fi utilizat de ctre bacteriile denitrificatoare.

La descompunerea celulozei particip trei micropopulaii, n mod succesiv. Micropopulaia iniial se dezvolt pe seama celulozei din resturile vegetale. Produii rezultai (glucoz, acizi organici) sunt utilizai de micropopulaia secundar. Pe seama microorganismelor moarte din micropopulaiile primare i secundare se dezvolt micropopulaia teriar.

( Un microorganism degradeaz sau inactiveaz o substan care are un efect toxic asupra celuilalt microorganism. De exemplu, unele microorganisme degradeaz sau inactiveaz unele antibiotice, favoriznd astfel dezvoltarea microorganismelor care sunt sensibile la antibioticul respectiv.

( Un microorganism altereaz mediul, din punct de vedere fizico-chimic. n acest caz, este interesant metabioza ce se realizeaz ntre bacteriile aerobe i cele anaerobe din sol, care explic faptul c bacteriile anaerobe se pot dezvolta i n straturile superioare, bine aerisite, ale solului. Un exemplu elocvent este cauza metabiozei dintre bacteriile aerobe i cele anaerobe n cadrul agregatelor particulelor din sol: cele aerobe se dezvolt pe suprafaa agregatelor i consum O2, mpiedicnd, astfel, difuzarea oxigenului n interiorul agregatelor, prin aceasta favorizeaz dezvoltarea bacteriilor anaerobe din interiorul agregatelor.

Raporturi antagoniste

Antagonismul const n relaii n care un microorganism sau un fag exercit o aciune defavorabil asupra unui alt microorganism. Fenomenul apare cnd un organism secret n mediu produse ale activitii vitale care inhib dezvoltarea altui organism sau l omoar.

n sol apar urmtoarele aspecte de antagonisme ntre microorganismele care l populeaz:

- Antagonismul microbian propriu-zis, care se realizeaz prin:

Concuren pentru sursa de hran, ce apare cnd dou specii au necesiti nutritive asemntoare. Specia cu o cretere rapid mpiedic dezvoltarea speciei cu cretere lent. De exemplu, la nceputul descompunerii resturilor vegetale i animale, bacteriile se dezvolt abundent, n timp ce actinomicetele nu se dezvolt. Dup epuizarea substanelor uor asimilabile, bacteriile mor. n locul lor apar actinomicetele care se multiplic rapid, consumnd resturile organice care nu au fost descompuse de bacterii.

Modificarea mediului prin produi metabolici. De exemplu, acidul lactic i acidul butiric, produi ai bacteriilor de fermentaie, acioneaz asupra tuturor microorganismelor asociate i, astfel mpiedic multiplicarea bacteriilor de putrefacie. Tot aici, trebuie menionat i fenomenul de antibioz, cnd antibioticul produs de un microorganism poate elimina dezvoltarea altor organisme din sol. De exemplu, Streptomyces grisseus produce streptomicin, care inhib activitatea bacteriei Bacillus subtilis.

Parazitismul este fenomenul prin care un fag sau un microorganism se dezvolt pe seama i n dauna altui microorganism. Dup cum s-a mai menionat, fagii paraziteaz bacterii, actinomicete, cianobacterii i ciuperci, al crui mecanism a fost, de asemenea, descris anterior.

Sunt i bacterii i actinomicete care lizeaz alte bacterii, respectiv ciuperci sau alge.

Bacteriile micolitice sunt mixobacterii sau tulpini de Bacillus i Pseudomonas, iar actinomicetele micolitice sunt streptomicete i nocardii.

Liza la cianobacterii i la algele verzi este efectuat de mixobacterii i alte bacterii, precum i de unele tulpini de streptomicete.

Sunt i cazuri cnd att parazitul ct i gazda sunt ciuperci. De exemplu, Penicillium vermiculatum este parazit pe Rhizoctonia solani. Aceasta din urm poate fi parazit la rndul ei pe alte ciuperci, de exemplu pe Mucor recuvus.

Prdtorismul (predaia) este un act de agresiune cnd un microorganism (agresor) atac pe un altul (prada) pe care l captureaz, ingereaz i diger.

De exemplu, bacteriile sunt o hran a protozoarelor (protozoarul Rhizopoda consum n timpul existenei sale circa 40.000 de bacterii). Prin aceasta, ns, nu se reduce numrul bacteriilor, ci se poate, uneori, mri intensitatea proceselor fiziologice ale bacteriilor. Astfel de relaii pot fi considerate ca relaii de simbioz. Sunt i ciuperci prdtoare care consum animale mici, bacterii prdtoare, protozoare, metazoare i chiar bacteriofagi.

Studiul raporturilor antagoniste dintre diferii reprezentani ai micropopulaiei solului prezint interes n sensul dirijrii lor pentru protecia plantelor cultivate, excluznd astfel mijloacele chimice de combatere, care prezint multe neajunsuri.

Simbioza (mutualismul)

Simbioza este o form de convieuire ntre dou sau mai multe specii i const ntr-o nutriie ncruciat: fiecare simbiont produce un metabolit pe care nu-l poate produce cellalt.

n formele ei superioare, simbioza const i ntr-o ptrundere morfologic reciproc a ambilor parteneri (ex. lichenii). Uneori, n relaiile simbiotice se pot observa i trsturi parazitare. Simbioza poate ave loc ntre parteneri aparinnd unor grupe diferite de microorganisme i anume:

a) ntre diferite bacterii, de exemplu, simbioza dintre bacteriile denitrificatoare i cele fixatoare de azot, pe de o parte i bacteriile celulolitice, pe de alt parte. (Simbioza const n schimbul de surs de C i energie i de surs de N).

b) ntre bacterii i ciuperci care se bazeaz, mi ales pe un schimb de factori de cretere.

c) ntre bacterii i alge, de exemplu, ntre Azotobcter i unele alge.

d) ntre bacterii i protozoare. S-a constatat c, n prezena protozoarelor, culturile bacteriene respir mai intens, iar cele de Azotobacter fixeaz mai mult N2. Multe protozoare conin bacterii endosimbiotice, de exemplu, ciliatul Spirostomul teres conine Chromatium vinosum.

e) ntre ciuperci i alge, de exemplu, lichenii. Ei reprezint forma superioar de simbioz dintre microorganisme. Simbioza lichenilor acioneaz asupra formei, metabolismului i nmulirii organismelor participante. La formarea lichenilor particip adesea, din partea algelor, cianoficee filiforme i cloroficee unicelulare, iar din partea ciupercilor, de preferin, ascomicete i, numai rareori, bazidiomicete.

BIBLIOGRAFIE

1.Anghel I., Toma M., Voica C., Cojocaru I. - Biologia i tehnologia drojdiilor, Vol. I - 1989, Vol. II - 1991, Vol. III - 1993. Ed. Tehnic, Bucureti.

2. Buchanan R.E., Gibbons N.E. - Bergeys manual of determinative Bacteriology , Ed. Wiliams.

3. Eliade Gh., Ghinea L., tefanic Gh. - Microbiologia solului, Ed. CERES, Bucureti, 1975.

4. Eliade Gh., Ghinea L., tefanic Gh. - Bazele biologice ale fertilitii solului. Ed. CERES, Bucureti, 1983.

5. Hatman M. - Microbiologie - Lucrri practice, Universitatea Agronomic Iai - Centrul de multiplicare, Iai, 1990.

6. Hatman M., Ulea E. - Microbiologie - Curs, Universitatea Agronomic Iai - Centrulde multiplicare, Iai, 1993.

7. Kiss t., tefanic GH., Pasca Daniela, Drgan-Bularde Zborovschi, Crian R. - Enzimologia mediului nconjurtor, Ed. CERES, Vol. I - 1991, Vol. II, 1993.

8. Mihescu Gh., Gavril L. - Biologia microorganismelor fixatoare de azot, Ed. CERES, Bucureti, 1989.

9. Papacostea P. - Biologia solului. Ed. tiinific i Enciclopedic, Bucureti, 1976.

10. Zarnea Gh. - Tratat de microbiologie general, Ed. Academiei Romne, Bucureti, Vol. I - 1983, Vol. II - 1984, Vol. III - 1986, Vol. IV - 1990,Vol.V - 1994.

Tabelul 1Numrul aproximativ al microorganismelor din sol (Filip ,1992)

MicroorganismNumar, ng-1

Bacterii3x106 500x106

Actinomycetes1x106 20x106

Drojdii5x103 900x103

Alge1x103 500x103

Protozoare1x103 500x103

PAGE 16