circuitul carbonului
DESCRIPTION
circuitul carbonuluiTRANSCRIPT
Rolul microorganismelor în circuitul elementelor în sol
Compuşii chimici implicaţi în sinteza substanţelor organice sunt supuşi unor
fenomene de descompunere microbiană. In urma proceselor biologice de sinteză,
transformări şi degradări fiecare element parcurge un circuit de la starea anorganică la
cea organică, revenind apoi din nou la starea anorganică.
Circuitul elementelor implică o serie de circuite parţiale, strâns legate între ele,
având loc fenomene fiziologice, de mineralizare şi humificare a substanţelor organice din
sol, fenomene deosebit de importante din punct de vedere biologic şi organic.
Circuitul carbonului
- circuit deosebit de complex cu numeroase etape intermediare şi strâns legat de
circuitul altor elemente.
- Incorporarea carbonului de către plantele verzi, fitoplancton, plante acvatice –
fenomenul de fotosinteză.
- In fotosinteza plantelor verzi, reacţia energetică cea mai importantă este
descompunerea – fotoliza – apei în prezenţa clorofilei cu ajutorul energiei luminoase.
Hidrogenul din apă reduce bioxidul de carbon, iar oxigenul este eliberat sub formă
moleculară.
- In fotosinteza bacteriană nu se produce oxigen – nu are loc fotoliza apei. Ca donator
de hidrogen bacteriile utilizează alte substanţe (ex. hidrogenul sulfurat, acizii graşi
simpli sau alcooli).
- Descompunerea substanţelor organice începe încă din plante, unde are loc sinteza de
substanţă organică din compuşi minerali simpli.
- Descompunerea substanţelor organice în organismele animale.
Descompunerea celulozei
- component organic principal al ţesuturilor vegetale şi o componentă importantă a
îngrăşămintelor organice, fiind cea mai importantă sursă de carbon şi energie pentru
microorganismele din sol.
- Conţinutul de celuloză al plantelor variază în funcţie de specie, de vârsta plantei.
Microorganismele implicate în descompunerea celulozei:
- microroganisme celulolitice obligate sau facultative
- microorganisme celulolitice mezofile sau termofile aerobe sau anaerobe.
Microorganismele celulolitice mezofile aerobe:
- bacterii: Genul Cytophaga, Sporocytophaga, Pseudomonas, Cellulomonas, Bacillus
- actinomicete: Streptomyces- Str. Cellulosae, violaceus; Nocardia – Nocardia
cellulans;
- ciuperci: Trichoderma viride, Aspergillus.
- Protozoare
Microorganismele celulolitice mezofile anaerobe:
Pot fi obligat sau facultativ anaerobe
Microorganismele celulolitice termofile aerobe:
- au un optim de dezvoltare la 50-650C şi pot bacterii facultativ celulolitice,
actinomicete facultativ celulolitice şi ciuperci facultativ celulolitice.
Microorganismele celulolitice termofile anaerobe: bacterii sporulate (Clostridium)
Factorii care influenţează descompunerea celulozei în sol:
1. Tipul de sol şi vegetaţia
2. Substanţele organice – celuloza pură se mineralizează mai repede; celuloza din
resturile speciilor bogate în lignină se descompune mai slab, este descompusă în
sol de un complex enzimatic extracelular (celulaze).
3. Substanţele anorganice – îngrăşămintele minerale cu azot măresc viteza de
descompunere a celulozei.
4. pH-ul - neutru sau uşor alcalin
5. Oxigenul – procesul are loc atât în condiţii aerobe cât şi anaerobe
6. Temperatura – 0-650C
7. Umiditatea – descompunerea este maximă la 60% din capacitatea de apă
8. Adâncimea – scade intensitatea odată cu adâncimea
9. Fluctuaţiile sezoniere
Descompunerea hemicelulozelor
- sunt polizaharide care însoţesc celuloza în plantele verzi
- reprezintă 6-30% din substanţa uscată a resturilor vegetale
- este dificil de obţinu hemiceluloze în stare pură
- enzimele – hemicelulaze (xilaza)â
- determinată de ciuperci – Rhizopus, Aspergillus, Penicillium; actinomicete şi bacterii
(de ex. Bacillus, Psedomonas, Clostriudium, Azotobacter).
- Activitatea microorganismelor depinde de pH.
Descompunerea glucozei
Microorganismele responsabile de descompunerea glucozei şi a altor zaharuri sunt
drojdiile, care produc degradarea acestor glucide prin fermentaţii alcoolice pure. Sunt
mai răsăândite în solurile din vii şi livezi.
Descompunerea amidonului
- este un polizaharid intrând în constituţia plantelor, ca substanţă nutritivă de rezervă
(în seminţe, tuberculi, rădăcini). Se găseşte şi în unele microorganisme.
- Bacteriile amdiolitice pot fi aerobe şi anaerobe: Bacillus, Clostridium, Pseudomonas,
Azotobacter; actinomicete – Streptomyces, Micronospora, Nocardia; ciuperci:
Aspergillus, Fusarium.
- Proces numit amiloliză
- Este influenţat de natura şi aerisirea solului, de umiditate şi temperatură. Când
umiditatea creşte, amiloliza este efectuată de bacterii facultativ aerobe – Bacillus
macerans, B. subtilis, B. cereus, B.mesentericus, Clostridium butyricum, Cl.
Amylolyticum.
Descompunerea pectinelor
Pectinele sunt polizaharide care cimentează fibrele de celuloză în pereţii celulelor
plantelor.
- prezintă importanţă în topitul biologic al inuluui şi cânepei.
- Descompunerea se realizează cu ajutorul enzimei pectinmentilesteraza.
- Se descompune până la stadiul de acizi organici, alcooli şi gaze sau este hidrolizată la
zaharuri.
- Microorganisme pectinolitice Clostridium aurantibutyricum, Bacillus polymixa,
Bacillus macerans, reprezentanţi ai genului Pseudomonas, Corynebacterium, sau
actinomicete din genurile Streptomyces; ciuperci – Aspergillus, Fusarium, Alternaria,
Botrytis, Monilia.
Descompunerea chitinei
- un polizaharid care conţine azot. Se găseşte în compoziţia învelişului exteriror al unor
nevertebrate, a unor ciuperci.
- Chitina este foarte rezistentă din punct de vedere chimic
- Microorganismele care descompun chitina se numesc chitinoclastice- Streptomyces,
Nocardia, Micromonospora; bacterii – gen. Pseudomonas, Bacillus, Cytophaga;
ciuperci – Trichoderma.
Descompunerea ligninelor
- prezentă în pereţii celulari ai plantelor verzi
- ocupă locul al 3-lea după celuloză şi hemiceluloză
- cantitate diferită în funcţie de specie şi vârsta plantei
- compusul vegetal cel mai rezistent la descompunerea biologică şi cu cea mai mică
viteză de descompunere
Viteza de descompunere este condiţionată de următorii factori:
1. specia
2. vîrsta plantei
3. prezenţa oxigenului
4. temperatura
5. umiditate
Descompunerea este efectuată de microorganismele lignioplastice – în special
ciuperci, bazidiomicete.
- In condiţii anaerobe şi termofile ligninoliza este efectuată de bacterii.
In circuitul carbonului are loc şi descompunrea următoarele substanţe organice:
- descompunerea grăsimilor şi cerurilor de origine vegetală şi animală
- descompunerea metanuluui
- descompunerea hidrocarburilor
- descompunerea cauciucului
- descompunerea maselor plastice
- descompunerea pesticidelor.