Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

Diversitatea mediilor acvatice

in Biologie/Enciclopedie

In funcţie de natura habitatelor caracteristice, mediile acvatice naturale se împart în:

1) Ape de suprafaţă. Ele reprezintă medii adecvate pentru numeroase microorganisme şi se diferenţiază prin proprietăţile fizico-chimice ale apei. Apele de suprafaţă sunt de două tipuri:

a)ape dulci sau limnetice, care la rândul lor sunt de două tipuri:
-ape lentice (stagnante), de tipul lacurilor, bălţilor, mlaştinilor, etc. sau ape care se deplasează lent;
-ape lotice (curgătoare), de tipul izvoarelor, râurilor, fluviilor;
b)ape marine şi oceanice.

2) Ape subterane (engl. ground water), freatice sau acvifere.
In funcţie de concentraţia lor în săruri, apele naturale pot fi clasificate ca: ape dulci (0-1 g/l); ape salmastre (1-25 g/l); ape sărate (25-50 g/l); ape foarte sărate (>50 g/l).

In apele deschise, la distanţă de sol sau de sedimente, precum şi în lipsa altor organisme, densitatea microorganismelor atinge rareori limita minimă de 106/ml (106/g), considerată ca semnificativă pentru o contribuţie eficientă în ecosistem. Cele mai multe bacterii nu trăiesc libere în ape naturale, ci legate de plancton de diferite detritusuri sau sunt agregate. Cele prezente în stare liberă în apele dulci sunt rareori autohtone, cel mai adesea fiind în tranzit dintr-o localizare în alta. Cel mai adesea, bacteriile din ape sunt mobile, dar deplasarea lor activă este puţin semnificativă pentru că se realizează pe distanţe foarte mici.

Sub raportul dispersării microorganismelor există o deosebire fundamentală între apele dulci şi marine.
In apele marine, microorganismele sunt răspândite pe suprafeţe mari prin deplasarea laterală a curenţilor orizontali, prin mişcările curenţilor verticali şi prin amestecul apelor de suprafaţă produs de vânt. Oceanele sunt, în foarte mare măsură interconectate, formând un mediu unic, în care bacteriile pot fi purtate dintr-o regiune în alta fără o intervenţie semnificativă a microorganismelor din sol sau din aer.

Apele dulci sunt mai puţin interconectate şi, ca urmare, microorganismele respective au mai multe caracteristici comune cu cele terestre decât cu cele marine.
Apele curgătoare repezi transportă frecvent microorganisme din sol la distanţe mari. Ajunse în ultimă instanţă în mări, microorganismele din apele dulci nu supravieţuiesc, datorită condiţiilor nefavorabile (salinitate, temperatură, presiune, diluţia nutrienţilor, etc).

Apele freatice sunt lipsite, de cele mai multe ori, de microorganisme, deoarece sunt reţinute în straturile superioare ale solului, pe măsură ce apele se infiltreză. Cu excepţia cazurilor de poluare accidentală, ele au o încărcătură microbiană mică, în comparaţie cu apele de suprafaţă.

Factorii fizici şi chimici care influenţează prezenţa microorganismelormîn mediile acvatice
Lumina reprezintă un factor esenţial pentru asigurarea vieţii în ecosistemele acvatice deoarece iniţiază fluxul de energie, prin conversia energiei radiante solare în energie chimică, asigurând dezvoltarea producătorilor primari care stau la baza lanţului trofic.

In funcţie de gradul de turbiditate al apei, lumina poate fi utilă pentru fotosinteză numai pe o adâncime de câţiva metri, în timp ce în largul oceanelor zona fotică se poate extinde între 0-200 m. După Campbell (1977), la adâncimea de 3-4 m pătrunde numai 50% din lumina incidenţă, iar la 50 m, numai 10%.

Zonele mai puţin iluminate, improprii pentru dezvoltarea algelor sunt populate de bacteriile fototrofe anaerobe, Rhodospirilalles (purpurii) şi Chlorobiales (verzi). Ele fac fotosinteză anoxigenică, utilizând H2S şi diferiţi compuşi organici ca donatori de H2, folosind cantităţi foarte mici de lumină.
Microorganismele fototrofe mobile îşi pot regla poziţia în coloana de apă datorită fenomenelor de fototaxie, în funcţie de intensitatea luminii.

Lumina intensă poate produce efecte inhibitorii sau chiar distructive (prin fotooxidare) asupra microorganismelor din straturile superficiale ale apelor. Aceste efecte ar explica numărul redus de bacterii la suprafaţa apelor oceanice clare. Microorganismele care conţin pigmenţi carotenoizi sunt protejate de efectele dăunătoare ale radiaţiilor.

Temperatura, alături de oligotrofie, este răspunzătoare de încetinirea activităţilor metabolice. Temperatura apei mării, la suprafaţă, se apropie de 28°C la tropice şi de punctul de îngheţ în regiunile polare.

În funcţie de nivelul termic s-a produs o zonare ecologică a apelor: termenul de psichrosferă desemnează regiunile cu temperaturi mai mici de 10°C, iar cel de termosferă cuprinde regiunile mai calde.
Mediul marin este populat de microorganisme psichrofile, care cresc lent pe medii nutritive la 0-5°C, dar se dezvoltă mai repede la 20-25°C.

Presiunea hidrostatică creşte linear cu adâncimea (1 atm. la fiecare 10 m) şi influenţează natura microorganismelor şi procesele biologice din mediul marin. Presiunea hidrostatică influenţează proprietăţile fizico-chimice ale apei, modificându-i gradul de ionizare, pH-ul şi vâscozitatea. Ea influenţează solubilitateaşi viteza de transport a nutrienţilor prin membranele celulare, cinetica enzimatică, structurile terţiară şi cuaternară ale proteinelor şi morfologia bacteriilor.

Microorganismele alohtone nu se pot dezvolta sub 200 m. Bacteriile din marile abisuri (la 500 m adâncime) nu cresc la presiuni mai mici de 350 atm, creşterea optimă fiind la 690 atm.

Barofilia este frecvent asociată cu copiotrofia. Microorganismele barofîle sunt abundente în habitatele bogate în nutrienti ca, de exemplu, proveniţi din dejecţiile animalelor marine, din carcasele lor în curs de descompunere, unde au un avantaj competitiv faţă de mediul acvatic oligotrof. Din punct de vedere ecologic, fenomenul este avantajos pentru că măreşte rata degradării substanţelor organice din adâncuri, a căror conversie până la mineralizarea completă este asigurată de microorganismele oligotrofe.

Turbiditatea apei este determinată de materia particulată vie şi nevie aflată în suspensie şi care determină formarea sedimentelor. Turbiditatea condiţionează adâncimea până la care radiaţiile solare pot asigura procesul de fotosinteză.

Curenţii determină importante efecte ecologice ale apelor. In funcţie de prezenţa sau de absenţa lor, mediile acvatice se împart în curgătoare (izvoare, râuri, fluvii) sau stătătoare (stagnante), cum sunt lacurile, bălţile, mările şi oceanele. De fapt, apele „stătătoare” sunt expuse unor curenţi verticali şi orizontali care mobilizează masele de apă. Curenţii produc amestecul unor mase importante de apă, amestecul nutrienţilor şi o redistribuire a microbiotei.

Gazele dizolvate şi valoarea pH. Bazinele acvatice naturale conţin cantităţi mici de gaze dizolvate, în special CO2, O2, N2 şi în condiţii speciale, H2, CO, H2S, etc.

CO2 îşi are originea în atmosferă şi în respiraţia organismelor acvatice. Este necesar pentru fotosinteză, pentru metabolismul de biosinteză al microorganismelor chemoautotrofe. Concentraţia CO2 creşte cu adâncimea. Variaţiile concentraţiei de CO2 se corelează cu valorile pH ale apelor naturale. CO2 se poate găsi în stare liberă, sub formă de H2CO3, bicarbonat (HCO3-) şi carbonat (CO32-).
O2 provine din atmosferă sau este produs prin fotosinteză oxigenică a algelor şi cianobacteriilor.

Concentraţia sa este mai mare în apele curgătoare şi scade în raport cu adâncimea, în apele lente şi stagnante. Diminuarea este netă în apele cu încărcătură organică mare. In lacurile adânci, ca şi în mări, concentraţia O2 se corelează invers cu cea a CO2.

Cu excepţia bazinelor relativ închise (Marea Neagră, etc), apele din adâncul mării, ca şi straturile -superioare ale celor mai multe sedimente sunt oxigenate.

Sedimentele marine prezintă o a doua zonare a concentraţiei O2. La suprafaţa lor, concentraţia relativ mare de O2 este asociată cu prezenţa nitraţilor, a Fe feric şi cu o concentraţie mică de CO2.

Aceşti parametri se modifică progresiv cu adâncimea, astfel încât, după zona intermediară de tranziţie se instalează o zonă de anaerobioză fundamental modificată: dispariţia O2, conversia CO2 la CH4, a nitraţilor şi nitriţilor la NH4+ şi a Fe3+ la Fe2+ (feros). Zona profundă este anaerobă, caracterizată prin acumularea H2S în concentraţii toxice pentru cele mai multe organisme (deoarece leagă Fe din citocrom oxidază) şi nu poate fi populată decât de bacteriile tolerante la H2S, care îl folosesc ca sursă de energie (bacteriile sulfuroase chemoautotrofe), H2S este oxidat şi furnizează potenţialul reducător în fotosinteză anoxigenică.

Salinitatea şi compoziţia ionică sunt caracteristicile care diferenţiază net mediile acvatice dulci de cele marine şi oceanice, şi, în consecinţă influenţează natura microorganismelor care le pot popula.

Puţine microorganisme sunt comune ambelor tipuri de ape.
Concentraţia medie a sărurilor în apele oceanice este de 3,5% (3,2-3,8%). Concentraţiile extreme de săruri se găsesc în Marea Moartă. În condiţii de iradiere solară intensă, nivelul de salinitate atinge 340 g săruri/l, în special sub formă de NaCl şi MgCl2.

Salinitatea apelor oceanului este relativ constantă. Fac excepţie mările interioare, care în zona estuarelor suferă un proces de diluţie amplă, la gura marilor afluenţi, cu formarea unui gradient de salinitate, la interfaţa apelor dulci cu cele marine.

Aproximativ 99% din sărurile dizolvate sunt formate prin combinarea a 10-12 ioni anorganici majori, cărora li se adaugă Fe, Mn, Cu, Zn, Mb.

Bazinele naturale cu apă dulce (ape curgătoare sau lacuri) prezintă diferenţe fizice şi chimice atât de mari încât creează o varietate enormă de condiţii ecologice, care fac ca, practic, să nu existe două ape identice. în cazul apelor curgătoare, a lacurilor mici şi în zona malurilor, situaţia este complicată de influenţa solului prin eroziune, de resturile vegetale şi animale, etc.

Microorganismele alohtone supravieţuiesc numai temporar. Deoarece solul este un mediu relativ bogat în nutrienti, supravieţuiesc numai microorganismele capabile să se adapteze la condiţiile oligotrofe din mediul acvatic. Ca urmare, stabilirea unor coordonateprivind numărul, diversitatea pe grupe de organisme (bacterii, microfungi, microalge, protozoare) sau pe grupe fiziologice este lipsită de orice semnificaţie.

Izvoarele sunt medii acvatice formate prin apariţia la suprafaţa terestră a apelor subterane. Diferă foarte mult ca debit, temperatură şi compoziţie chimică. In apropiere de sursă sunt oligotrofe. Microbiota este foarte redusă şi formată din microorganisme provenite din apele freatice sau „spălate” din straturile subterane în trecerea spre suprafaţă. Sunt prezente în special bacterii Gram negative (Pseudomonas) şi forme prostecate (Hiphomicrobium, Caulobacter, etc).

Izvoarele minerale au un conţinut ridicat de săruri minerale dizolvate de apele care străbat diferitele formaţiuni geologice. Izvoarele care conţin compuşi ai Fe sunt populate de ferobacterii (Gallionella, Leptothrix).

Izvoarele termale îşi au originea în solurile vulcanice şi provin, în general, de la adâncimi mari. Au temperaturi de peste 50°C, care permit numai dezvoltarea organismelor procariote. Pot fi izvoare acide (bogate în H2C03) sau sărate (cu.săruri de Mg, Fe sau S).

Râurile prezintă un număr mare de factori variabili (viteza de curgere, debitul, adâncimea, conţinutul mineral). Mărimea deosebită a interfeţei cu litosfera de-a lungul malurilor determină fenomene de eroziune, de îmbogăţire cu substanţe minerale şi organice din sol, de la cele mai simple până la acizii humici, precum şi cu microorganisme alohtone.

Cursul superior este mai pur şi mai clar, cu grad ridicat de oxigenare, rapid, temperatură scăzută şi productivitate primară redusă. In cursul mijlociu încep să se manifeste influenţe antropogene. Cursul inferior este lent, cu turbiditate crescută şi depunere de sedimente, putând fi poluat cu îngrăşăminte, pesticide, cu ape uzate orăşeneşti sau industriale, cu metale grele, cu numeroşi compuşi toxici, etc.

După gradul de poluare pot exista trei tipuri majore:
1)ape oligosaprobe, cu conţinut redus de substanţă organică şi concentraţie mare de O2;
2)ape mezosaprobe, având un grad mediu de poluare şi cu diminuarea concentraţiei de O2;
3)ape polisaprobe, cu o foarte mare concentraţie de materie organică şi cu concentraţie redusă sau chiar absentă de O2.

Microbiota râurilor este heterogenă, în funcţie de condiţiile locale. Microorganismele autohtone se adaugă celor alohtone provenite din sol şi din diferite surse de contaminare. Cele alohtone au o existenţă efemeră, datorită incapacităţii de adaptare la condiţia oligotrofă (în râurile curate), la efectele radiaţiilor UV şi ale competiţiei bacteriofagilor şi protozoarelor bacteriovore.

Lacurile sunt bazine acvatice stagnante, localizate în depresiuni ale scoarţei terestre cu origine tectonică, vulcanică, glacială sau clastocarstică. în funcţie de concentraţia sărurilor conţin apă dulce, salmastră sau sărată. Adâncimea este variabilă (de la câţiva metri până peste 1000 – Lacul Baikal, 1741 m).

Pe baza gradului de trofîcitate se disting:

-lacurile oligotrofe sunt adânci, cu o concentraţie mică de nutrienţi minerali şi au productivitate primară redusă;
-lacurile eutrofe sunt mai puţin adânci şi conţin apă eutrofâ (bogată în nutrienţi). Conţin un mare număr de organisme saprobionte. Au o productivitate mare în stratul superior, iluminat, al coloanei de apă.

Fitoplanctonul se dezvoltă rapid. După moarte, componentele se depun şi sunt descompuse de microorganisme, cu un consum mare de O2. Final, microorganismele aerobe sunt înlocuite cu cele anaerobe, de bacteriile sulfat-reducătoare şi de cele sulfuroase incolore. Se acumulează H2S. Toamna, când datorită reducerii temperaturii are loc circulaţia apei, izbucnesc „înfloriri” planctonice;

-apele distrofice sunt ape dulci, care conţin o mare cantitate de substanţe organice dizolvate, coloizi şi fragmente de resuturi vegetale, de provenienţă predominant alohtonă.

Lacurile cu apă dulce au o microbiota foarte heterogenă, care include practic toate categoriile de microorganisme: eubacterii, actinomicete, cianobacterii, microfungi, microalge şi protozoare.

Lacurile sărate sunt caracterizate printr-o salinitate foarte diferită, ajungând chiar până la saturare, cu formarea de precipitate pe maluri, în regiunile cu evaporare mare, datorită temperaturii ridicate. Ele pot conţine NaCl, MgCl2, NaHCO3, borax (Na2Br407) sau MgS04 (lacurile „amare”). Lacurile sărate sunt populate de un număr limitat de bacterii halotolerante şi, în special halofîle (optimum de salinitate 20-30%), care conţin frecvent vacuole cu aer ce le permit modificarea compoziţiei pe verticală şi pigmenţi carotenoizi cu rol protector faţă de intensitatea prea mare a luminii solare, care le colorează coloniile în roşu sau oranj strălucitor.

Habitate şi comunităţi specifice microbiotei acvatice
Comunităţile de microorganisme ocupă diferite habitate adecvate pentru creşterea şi multiplicarea lor. Comunităţile de organisme prezente în straturile superioare ale apei sunt reprezentate de neuston şi plancton.

Neustonul (gr. neuo = a aluneca) este o comunitate complexă formată din eubacterii, cianobacterii, alge, microfungi şi protozoare, dezvoltată ca un monostrat sau ca un microstrat la interfaţa apă/aer. Este un habitat foarte aerat, intens luminat şi supus la fluctuaţii rapide de temperatură.

Este alcătuit din epineuston, respectiv din organisme care trăiesc în filmul de la suprafaţa apei şi din hiponeuston, organisme care trăiesc imediat sub suprafaţă.

La nivelul neustonului are loc o concentrare masivă de nutrienti minerali şi organici (în special, lipide), datorită acumulării lor din masa acvatică şi din aer, din cauza tensiunii superficiale ridicate.
Neustonul se comportă ca un substrat solid pe care se pot dezvolta numeroase bacterii (câteva milioane/cm2) aderente.

Planctonul (grec, „planktos” = care călătoreşte) este reprezentat de organisme a căror distribuţie este dependentă de mişcarea apei sau a aerului.

Planctonul are cea mai mare densitate în zona aerobă, unde fitoplanctonul se dezvoltă intens, realizând producţia primară de materie organică a bazinului acvatic.

Bentosul (grec, „benthos ” = adâncul mării) este reprezentat de organisme ataşate de sau trăind pe sau aproape de fundul apei, adică la interfaţa dintre hidrosferă sau litosferă reprezentată de sedimente.
Sedimentul bentonic este un mediu foarte favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor. Aerob la suprafaţă şi progresiv anaerob în adâncime permite dezvoltarea masivă a producătorilor secundari, care folosesc compuşii organici depuşi din coloana supradiacentă.

Pleustonul (grec, „pleo” = a înota, a naviga) este un termen folosit în două accepţiuni. După Lincoln (1982) pleustonul reprezintă totalitatea organismelor acvatice care rămân în permanenţă la suprafaţa apei prin propria lor capacitate de plutire. In mod normal, sunt parţial imersate în apă şi parţial în contact direct cu aerul. Include macrofitele plutitoare. După Cheng (1975), pleustonul este un habitat situat la interfaţa dintre mare şi aer, incluzând bacterii, microfungi, microalge şi protozoare, reprezentând echivalentul marin al neustonului.

Oligotrofia. Capacitatea microorganismelor acvatice de a dezvolta în medii cu concentraţii minime de substanţe organice a fost descrisă de Zobell (1943). Conceptul de oligotrofie are o importanţă ecologică deosebită şi este definit de capacitatea microorganismelor de a creşte cu o rată mare, la concentraţii mici de substanţe organice. Această proprietate le permite să domine în comunităţile bacteriene naturale din bazinele acvatice.

Kuznetsov (1979) precizează că atributul de oligotrof se atribuie bacteriilor acvatice care se dezvoltă la prima cultivare in vitro, pe medii cu un conţinut de 1-15 mg C organic dizolvat la litru şi care cresc pe aceste medii şi în recultivările ulterioare, deşi se pot adapta şi la medii cu concentraţii mai mari de substanţe organice.

Kuznetsov (1979) propune gruparea bacteriilor oligotrofe în patru grupuri, în funcţie de răspunsul lor faţă de substanţele organice din mediu:

1)Organisme care se dezvoltă la prima cultivare pe apa sterilizată provenită din mediul studiat, dar nu se mai dezvoltă în recultivările ulterioare nici pe medii sărace şi nici pe medii bogate. Aceste bacterii nu s-au identificat, fiind cunoscute numai pe baza morfologiei la microscopul electronic.

2)Microorganisme care după cultivarea în apa testată (sterilizată în prealabil) şi transferată pe medii bogate cresc lent sau deloc. Ele încep să se dezvolte bine pe medii bogate în nutrienti, după recultivare pe apă sterilă sau mediu agarizat, sărac în substanţe organice.

3)Bacterii izolate pe medii speciale, în principal sărace, sau chiar prin metode speciale de izolare.

4)Bacterii studiate la microscopul electronic, dar încă nu au fost cultivate pe medii artificiale.

Bacteriile oligotrofe înglobează cu mare eficienţă nutrienţii prezenţi în concentraţii minime în mediu. Ele posedă structuri specializate, cum este prosteca, reprezentând un avantaj adaptativ important pentru fixarea pe diferite substraturi, dar şi pentru mărirea suprafeţei de absorbţie.

Durata unei generaţii în cazul bacteriilor oligotrofe este de 4-8 ore. Incapacitatea lor de a se dezvolta pe medii bogate în nutrienti, s-ar datora, probabil, producerii unor metaboliti toxici. Majoritatea microorganismelor oligotrofe produc H202, dar nu au catalaza pentru a o degrada. Importanţa acestui mecanism este demonstrată de faptul că ele se pot dezvolta pe medii bogate, suplimentate cu catalaza. Probabil că microorganismele oligotrofe se dezvoltă în asociaţie cu organismele copiotrofe producătoare de catalaza.

loading...
DESCARCA APLICATIA CYD PE MOBIL
Aplicatie CYD Google Play

Nu sunt un artist, nu sunt un talentat scriitor, sunt om ca si tine. Doar ca diferentele dintre mine si tine o fac obiceiurile noastre si viata pe care o traim. Nu ne invartim in aceleasi anturaje, nu avem acelasi limbaj, la dracu nici macar nu ne cunoastem, dar sigur avem de impartit idei sau am avut aceleasi idei o data, desi repet nu ne cunoastem.

Nu te stiu, nu te cunosc, nu te vad, nu te ating, nu te caracterizez, nu te critic, nu te injur, nu te admir, nu te laud, dar tu poti sa ma critici, aplauzi, caracterizezi, poate chiar si sa ma apreciezi. E dreptul tau, e timpul tau.

Latest from Biologie

LIKE-ul tau CONTEAZA!Ti-a placut articolul si ai dat LIKE? Inchide aici
Mergi la Sus

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web