Abordando o solo na escola - Unidade 6 - Biologia do Solo by Programa Solo na Escola/UFPR

ABORDANDO O SOLO NA ESCOLA: PARA PROFESSORES DO ENSINO FUNDAMENTAL E MÃ&#x2030;DIO

UNIDADE 6

BIOLOGIA DO SOLO

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2 UNIDADE 6

BIOLOGIA DO SOLO

UNIDADE 6 BIOLOGIA DO SOLO

SUMÁRIO 1 APRESENTAÇÃO �� 1 2 INTRODUÇÃO �� 2 3 OCORRÊNCIA DE ORGANISMOS NOS AMBIENTES URBANO E RURAL �� 2 4 ORGANISMOS DO SOLO �� 5 4.1 A FAUNA DO SOLO OU INVERTEBRADOS DO SOLO ��5

4.3 OS MICRO-ORGANISMOS DO SOLO: “OS INVISÍVEIS” ��13 4.3.1 A percepção do senso comum: os micro-organismos prejudiciais �� 14 4.3.2 Os micro-organismos benéficos �� 16 4.3.3 Ocorrência dos micro-organismos do solo nos ambientes �� 16 4.3.4 A importância econômica e ambiental dos micro-organismos do solo �� 19 4.3.4.1 Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) �� 20 4.3.4.2 Micorriza �� 22

4.4 COMO TRABALHAR COM OS MICRO-ORGANISMOS DO SOLO EM SALA DE AULA? ��23

5 SÍNTESE DA UNIDADE �� 24 6 REFERÊNCIAS �� 25

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4.2 COMO TRABALHAR COM OS ORGANISMOS DO SOLO EM SALA DE AULA? ��9

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BIOLOGIA DO SOLO Jair Alves Dionísio Jorge Ferreira Kusdra Eliana Souza Kusdra

1 APRESENTAÇÃO

Os organismos do solo, ou seja, a presença de vida dentro do solo, em muitos livros didático não são mencionados. E quando eles são citados, não é apresentada sua importância, sendo destacados apenas os micro-organismos promotores de doenças nos animais e no ser humano. Desse modo, nesta unidade, vocês serão conduzidos a conhecer a vida real que existe dentro do solo. O objetivo geral desta unidade é destacar que a presença da vida é uma constante em todos os tipos de solo, e que os efeitos promovidos pela presença dos organismos do solo são, predominantemente, benéficos. Tais benefícios podem ser observados na fixação biológica de nitrogênio, na micorrização, na decomposição de matéria orgânica, na decomposição biológica de agroquímicos, entre outros, que são indiscutivelmente superiores aos aspectos negativos, que seriam as doenças causadas em animais e plantas. Os objetivos específicos desta unidade são: a) conhecer os principais grupos de organismos que habitam os solos; b) compreender as funções e/ou atividades que os organismos desempenham dentro dos solos; c) compreender os benefícios da população de organismos dos solos para o ambiente e a agricultura; d) associar a participação dos organismos do solo com a manutenção da vida no planeta; e) aprofundar os conhecimentos apresentados nos livros didáticos; e f ) proporcionar ao professor novos conhecimentos para o ensino do solo, bem como apresentar possibilidades de desenvolvimento dos trabalhos práticos em sala de aula. Ao concluir esta unidade, espera-se que vocês tenham informações suficientes para desenvolver um raciocínio crítico das informações apresentadas na mídia quanto à vida existente no solo e para repassar, de forma real e prática, a importância da biota no solo, ou seja, dos seres que o habitam e que são fundamentais para manutenção da vida no planeta Terra.

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Prezados professores,

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2 INTRODUÇÃO Para chegar ao entendimento da biologia do solo é fundamental relembrar os conceitos de biologia e solo. A biologia é a ciência que estuda os seres vivos e as leis que os regem, sua evolução, bem como suas relações com o ambiente; o solo é o resultado da ação simultânea e integrada do clima e organismos que atuam sobre um material de origem (geralmente rocha), condicionado pelo relevo durante determinado período de tempo.

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A partir dessas definições é possível entender os fundamentos da biologia do solo.

GLOSSÁRIO: Biologia do solo – Ciência que trata das populações de organismos do solo, suas funções, efeitos e/ou atividades e sua importância para a nutrição vegetal e produção agrícola.

3 OCORRÊNCIA DE ORGANISMOS NOS AMBIENTES URBANO E RURAL Ao observar uma paisagem no ambiente rural, é visível a presença do solo, destacado pelas diversas tonalidades que apresenta, muitas vezes, evidenciado pelos cortes das estradas, especialmente nas posições mais elevadas do relevo. No ambiente urbano, caracterizado pela ação antropogênica, ou seja, pela ação do ser humano, parte do solo é coberta por casas, edifícios, hospitais, escolas, calçadas, asfalto e calçamento. Dentro deste contexto, a presença do solo é praticamente imperceptível, restrita aos espaços remanescentes (quintais, jardins, terrenos baldios, parques) e áreas ainda não utilizadas em construções civis ou obras públicas.

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Conforme os conceitos anteriormente apresentados, no solo há vida e esta é extremamente diversificada quando comparada entre os ambientes rurais e urbanos. No entanto, a interferência do ser humano muitas vezes pode resultar na sua redução. Assim, quando se compara o solo que está em área de cultivo agrícola ou florestal com o solo do ambiente urbano, sob uma construção, é de se esperar que a vida neste último esteja drasticamente reduzida devido à deficiência nas condições básicas para sobrevivência e crescimento da maioria dos organismos do solo, que são: o oxigênio (O2), a água e a matéria orgânica.

bactérias, que podem atingir até um bilhão de células por grama de solo.

SAIBA MAIS: As bactérias são geralmente microscópicas ou submicroscópicas (detectáveis apenas com uso de microscópio eletrônico). Suas dimensões geralmente não excedem poucos micrômetros, podendo variar entre cerca de 0,2 µm, nos micoplasmas, até 30 µm, em algumas espiroquetas. Elas têm a origem estimada há aproximadamente 3 a 4 bilhões de anos e antecedem em muito a ocorrência dos dinossauros, sendo consideradas os mais antigos habitantes do planeta Terra.

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Dentre os organismos do solo (macro e micro-organismos), destacam-se, numericamente, aqueles que são, provavelmente, os mais antigos do planeta, ou seja, as

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Os organismos do solo, na totalidade dos macro-organismos e a maior parte dos micro-organismos, são seres heterotróficos, ou seja, incapazes de sintetizar seu próprio alimento.

Foto: Pixabay. Dispónível em: http://goo.gl/heqBOL

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A maior parte dos micro-organismos do solo age como decompositores de resíduos orgânicos (restos vegetais e animais), desdobrando-os em seus componentes básicos: água, CO2 e nutrientes inorgânicos. A imagem a seguir é uma representação esquemática da decomposição dos resíduos orgânicos por ação dos organismos do solo.

+ Ação dos organismos

Resultado Água, CO2 e nutrientes inorgânicos (N, P, K, Ca, Mg, etc.), que podem ser utilizados pelas plantas.

Para atender as necessidades nutricionais, os organismos precisam de vários elementos, especialmente de carbono, para formar novas células e tecidos, e de nitrogênio, para formar proteínas. Os organismos do solo, também denominados de biota do solo, são seres que podem ser divididos em grupos, de acordo com o tamanho do corpo. Esses dois grupos podem ser classificados da seguinte forma: macro-organismos ou macrobiota do solo, que incluem organismos pertencentes ao reino animal, e micro-organismos ou microbiota do solo.

GLOSSÁRIO: Biota do solo é o conjunto de seres vivos (macro e micro-organismos) que habitam o solo de forma permanente, temporária ou acidental. Micrômetro é definido como 1 milionésimo do metro (1 x10-6 m), que equivale a milésima parte do milímetro; sua abreviatura é µm.

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4 ORGANISMOS DO SOLO Para facilitar o entendimento sobre o tema Biologia do Solo, os organismos que habitam o solo serão apresentados de forma separada, de acordo com o tamanho do seu corpo. No entanto, cabe destacar que dentro do solo eles estão integrados, atuando simultaneamente. 4.1 A FAUNA DO SOLO OU INVERTEBRADOS DO SOLO

1981). Grande parte dos invertebrados do solo alimenta-se de uma mistura de partículas minerais e de resíduos orgânicos presentes no solo. Outros sobrevivem como parasitas de plantas ou predadores de outros animais.

SAIBA MAIS: Qual a importância da fauna do solo? A importância está relacionada com sua capacidade de fragmentar materiais orgânicos, principalmente vegetais, e ingeri-los, sendo estes, posteriormente, digeridos. Os nutrientes absorvidos e a fração não aproveitada são excretados dentro ou na superfície do solo.

Os estudos qualitativos da fauna do solo demonstram que os invertebrados são populações muito variadas; todavia, a ocorrência relativa decresce na seguinte ordem: nematoides > ácaros > colêmbolas > enquitreídeos > moluscos > minhocas > centopeias > larvas de dípteros > cupins = formigas = aranhas. (SIQUEIRA; FRANCO, 1993). A seguir, as imagens ilustram alguns organismos da fauna do solo.

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A fauna do solo é representada por animais invertebrados, separados de acordo com o tamanho em: a) megafauna (diâmetro > 20 mm); b) macrofauna (2 a 20 mm); mesofauna (0,2 a 2 mm); e microfauna (< 0,2 mm). (HOLE,

Foto: Sacha Lubow.

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Foto: Sacha Lubow.

Foto: Cleusa Maria Correia Lopes.

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Ácaro do solo.

Minhoca brava (Amynthas spp.) Aranha do solo.

Formiga do solo. Térmitas do solo.

Colêmbolas no solo.

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Os animais do solo podem ser habitantes permanentes (minhocas), temporários (formas jovens de cupins, larvas e pupas de alguns besouros) ou acidentais (vermes intestinais de animais de sangue quente: cachorro, gato, porco, etc.).

Fonte: Wikimedia. Disponível em: https://goo.gl/IdwLPj

Dentre os exemplos mais comuns da ação da fauna do solo, destaca-se o papel das minhocas cujos dejetos (coprólitos) contribuem para a melhoria da fertilidade e da estrutura do solo. Os seus túneis ou as suas galerias permitem maior aeração do solo e penetração das raízes das plantas, além de aumentarem a drenagem, como se observa na imagem a seguir.

Galeria vertical da minhoca Lumbricus terrestris.

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Os animais do solo estão adaptados às mais diversas condições de sobrevivência. As aberturas no solo, por exemplo, são construções que servem para abrigo contra predadores, proteção contra a luz solar e variações de temperatura, asseguram a movimentação ou funcionam como estratégia alimentar ou, ainda, asseguram a reprodução.

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Na construção das galerias, o animal movimenta partículas do solo, especialmente aquelas que constituem a fração mineral fina (areia, silte e argila), e dos resíduos orgânicos. Estas aberturas, também denominadas de macroporos, passam a ter significado expressivo quando não estão habitadas, pelo abandono, pelo surgimento de condições impróprias ou pela desocupação devido à morte dos animais.

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Os macroporos aumentam a infiltração de água e a taxa de oxigenação, e facilitam a penetração das raízes. Dessa forma, propiciam a melhoria do solo nos aspectos físicos, químicos e biológicos, que se refletem no crescimento das plantas e na produção das culturas. As respostas da fauna do solo às perturbações ambientais, promovidas pelo cultivo, são muito variáveis. Quando o agricultor utiliza fertilizantes minerais e/ ou orgânicos, ou realiza a prática da consorciação (cultivo simultâneo de duas ou mais culturas, como, por exemplo, milho e feijão), geralmente promove o favorecimento da fauna do solo, especialmente os microartrópodes: ácaros e colêmbolas, cuja população no solo pode atingir 250.000 animais por m2. (CROSSLEY; MUELLER; PERDUE, 1992).

GLOSSÁRIO: Artrópodes (Arthropoda, do grego arthros = articulado e podos = pés) são um filo de animais invertebrados, que possuem exoesqueleto rígido e vários pares de apêndices articulados, cujo número varia de acordo com a classe.

É importante salientar, porém, que o uso de agrotóxicos, o cultivo intensivo do solo, a monocultura prolongada (como, por exemplo, a cana-de-açúcar) e as queimadas, geralmente reduzem a diversidade e a densidade populacional dos organismos no solo.

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Como integrante da fauna do solo tem-se, ainda, os animais microscópicos (microfauna), muito abundantes, que são representados principalmente pelos nematoides pequenos e rotíferos, e exercem grande importância na cadeia alimentar e no equilíbrio biológico no solo. As interações biológicas entre os diferentes grupos de organismos são influenciadas basicamente pelo clima e pelo manejo do sistema solo-planta.

Rotífera ou rotíferos (do latim rota, roda + fera = aqueles que possuem) são um filo de animais aquáticos e microscópicos. O seu nome deriva do latim para “roda”, com referência à coroa de cílios que rodeia a boca desses animais e que se move rapidamente para captar as partículas de alimento, parecendo uma roda a girar.

4.2 COMO TRABALHAR COM OS ORGANISMOS DO SOLO EM SALA DE AULA? A mesofauna do solo é representada por organismos terrestres, com tamanho de 0,2 a 4,0 mm, hidrófilos ou xerófilos, que se movimentam nos poros, nas fissuras e na interface entre a serapilheira e o solo. É formada por ácaros, colêmbolos, miriápodes, aracnídeos e diversas ordens de insetos, alguns oligoquetos e crustáceos. Estes integrantes da mesofauna agem no solo como decompositores primários e/ou secundários da matéria orgânica, participando do processo de humificação do solo. Os grupos de maior ocorrência no solo são os ácaros e as colêmbolas, que chegam a representar até 95% da mesofauna do solo. Objetivando demonstrar a existência da vida no solo, por observação direta dos seus principais componentes; reconhecer os principais grupos de organismos da mesofauna que habitam o solo; e compreender a importância da mesofauna para a humificação do solo,

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GLOSSÁRIO:

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sugere-se a realização de uma atividade prática, com os seguintes passos: a) Materiais necessários: • Extrator: Garrafa PET de 500 mL; tesoura; tela de mosquiteiro, com diâmetro aproximado de 2 mm; náilon de pesca ou borracha de amarrar dinheiro.

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• Outros: Solo; suporte plástico caseiro para filtro de café e papel filtro número 103; bureta de 100 mL; recipiente plástico de 1 L ou maior; abajur com lâmpada de 40 W; pá de jardineiro; lupa manual (aumento de 5 vezes). b) Como fazer o extrator? • Cortar a garrafa PET na metade com uma tesoura e obter duas partes: parte 1, a que contém a tampa; e parte 2, a base da garrafa. • Eliminar a tampa. • C obrir a ponta da parte 1 com um pedaço de tela de mosquiteiro e amarrar firme com o náilon ou borracha de amarrar dinheiro. • E ncaixar a parte 1 na parte 2, colocando a parte da ponta da garrafa coberta com a tela dentro da parte 2, para garantir que são compatíveis. As imagens a seguir ilustram o processo:

Parte 1 do extrator – parte superior

Parte 2 do extrator – parte inferior

Tela de mosquiteiro (aproximadamente 2 mm de diâmetro)

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Parte 1 com tela de mosquiteiro na extremidade, presa por uma borracha

Parte 1 encaixada na parte 2

• P reparar 1,0 L de álcool 70%, a partir do álcool hidratado comercial 92,8 GL. Com uma bureta, transferir 73 mL para um recipiente plástico de 1 L, ou maior, e completar com 927 mL de água. Observação: se o álcool comercial tiver concentração diferente, ajuste a quantidade por regra de três.

d) Metodologia: • Colocar a solução preservativa (álcool 70%) na base da garrafa PET (parte 2), como na imagem a seguir:

Parte 2, contendo álcool 70% • Montar o extrator: encaixar a parte 1 na parte 2. • A extremidade da parte 1, que contém a tela, necessita ficar ao menos 1,0 cm de distância do nível da solução de álcool 70% • C om uma pá de jardineiro, coletar da superfície do solo úmido aproximadamente 300 g de solo; evitar folhas, resíduos orgânicos, etc.

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c) Solução de álcool 70%:

UNIDADE 6 BIOLOGIA DO SOLO • Transferir o solo para o extrator (parte 1). • O resultado desse processo será como a imagem a seguir:

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Parte 1, contendo solo • Colocar a luz do abajur sobre a amostra de solo,

que está na parte 1, a uma distância de 5 a 8 cm, por um período de uma semana. • D ecorrido o prazo, filtrar a solução preservativa da parte 2 em filtro de café contendo o papel filtro. Observações: Transferir somente o líquido, pois o solo decantado no fundo da parte 2 interfere na visualização dos animais. • A pós a filtragem do líquido, com uma tesoura, cortar as duas laterais do filtro e abrir o papel com cuidado sobre uma bandeja ou uma mesa limpa. • C om uma lupa manual, observar os animais, principalmente ácaros e colêmbolas, extraídos do solo, e procurar identificá-los, conforme as imagens a seguir.

Colêmbola (Arthropleona)

Colêmbola (Symphepleona)

Ácaro (Parasitiforme)

Ácaro (Acariforme)

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4.3 OS MICRO-ORGANISMOS DO SOLO: “OS INVISÍVEIS” Após a apresentação dos macro-organismos do solo, o objetivo, agora, é apresentar os micro-organismos que habitam o solo. É importante lembrar que esses dois grupos estão juntos nos solos e, apenas para efeito didático, serão apresentados separadamente.

O reino Protista é representado por protozoários e algas unicelulares e que apresentam núcleo verdadeiro envolvido por carioteca.

Os protozoários e as algas unicelulares eucariontes pertencem ao reino Protista, e todos os fungos pertencem ao reino Fungi. As imagens a seguir mostram exemplos de fungos.

Foto: Sacha Lubow

SAIBA MAIS:

Bactéria contendo flagelo.

Fungo do solo.

Contagem de fungos do solo.

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Clostridium botulinum.

Fonte: Wikipedia. Disponível em: https://goo.gl/LptN4Q

As imagens a seguir mostram exemplos de bactérias típicas.

Foto: Sacha Lubow

O reino Monera é constituído por todos os seres procariontes (que não apresentam membrana nuclear ou carioteca ou, ainda, que não apresentam núcleo individualizado, organizado ou diferenciado).

Fonte: Wikipedia. Disponível em: https://goo.gl/Ty2IJm

SAIBA MAIS:

Os micro-organismos estão distribuídos em três dos cinco reinos dos seres vivos. As bactérias típicas e outros dois tipos especiais de bactérias - cianobactérias (bactérias fotossintéticas) e actinobactérias - pertencem ao reino Monera.

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Os três reinos (Monera, Protista, Fungi) são, portanto, formados por organismos relativamente simples, na maioria unicelulares e microscópicos. Os vírus, embora considerados micro-organismos, não estão incluídos em nenhum dos cinco reinos por existir divergência entre considerá-los ou não como seres vivos, especialmente por não serem constituídos por células, ou seja, por serem acelulares.

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4.3.1 A percepção do senso comum: os micro-organismos prejudiciais Para compreender a importância dos micro-organismos é preciso descartar a ideia falsa que há muito tempo está associada a esses seres. A maioria das pessoas pensa que todos, ou pelo menos a maior parte dos micro-organismos, são prejudiciais e, por essa razão, seria altamente desejável que eles não existissem ou que fossem eliminados da Terra. Essa concepção é definitivamente falsa e errada e, mesmo que fosse possível a completa eliminação dos micro-organismos, seria eliminada também a possibilidade de vida no planeta, uma vez que nossa própria sobrevivência depende da existência deles. Quando falamos em micro-organismos, a primeira associação que fazemos é com as doenças, principalmente nos humanos e nos animais domésticos. Esta percepção não está errada, uma vez que uma rápida observação no histórico da microbiologia permite entender que os primeiros micro-organismos estudados estavam relacionados às doenças humanas, causadas especialmente por bactérias e vírus. Embora existam muitos micro-organismos prejudiciais (responsáveis por doenças nos seres humanos, animais e plantas, capazes de deteriorar alimentos, contaminar águas, etc.), seu número é, na verdade, pequeno se comparado aos que são benéficos, responsáveis pela decomposição de resíduos orgânicos e reciclagem de nutrientes, de interesse agrícola, aplicação industrial, uso farmacêutico, etc. Durante a Segunda Guerra Mundial (1939 a 1945), houve grande avanço da microbiologia, em especial da área da microbiologia do solo, que se desenvolveu em função

CURIOSIDADE: Vamos relembrar a célebre frase do pesquisador Louis Pasteur: “O papel dos infinitamente pequenos é infinitamente grande”.

SAIBA MAIS: Conheça um pouco mais da vida do cientista francês Louis Pasteur (1822-1995), cujas descobertas tiveram enorme importância na história da Química e Medicina, acessando o link: https://goo.gl/HyGZht

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da necessidade do tratamento de elevado contingente de feridos e das infecções desenvolvidas. O solo funcionou como suporte de pesquisa, de onde foram isolados os primeiros micro-organismos produtores de antibióticos. Assim, obtivemos a penicilina, dos fungos; a neomicina, das bactérias; e a estreptomicina, das actinobactérias. (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).

Além disso, há pouco tempo, a mídia deu grande destaque ao potencial de uso de micro-organismos patogênicos como arma biológica, constituindo o “bioterrorismo”. Um exemplo ocorreu no ano de 2001, em que foi utilizada a bactéria nativa do solo, Bacillus anthracis, que parasita o gado bovino, ovelhas, cabras e outros animais herbívoros, em correspondências para contaminar os destinatários, causando a doença fatal chamada popularmente de antrax. SAIBA MAIS: Para mais informações sobre bioterrorismo, acesse: STEPHENS. Pippa. Para a OMS, resistência de bactérias a antibióticos é “ameaça global”. BBC Brasil, 30 abr. 2014. Disponível em:

https://goo.gl/2XeBNO

FIOCRUZ. Bioterrorismo. Disponível em:

https://goo.gl/U2bnrU

Além da associação dos micro-organismos do solo a doenças de humanos e animais, a utilização desses seres, indevidamente pelo homem, tem distorcido a importância deles para o planeta. Sendo assim, é necessário ter uma visão real sobre os benefícios dos micro-organismos do solo.

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Ao observar as informações apresentadas pela mídia (televisão, jornais, internet, etc.), é possível constatar que os casos de ação dos micro-organismos com efeito negativo, relacionados, por exemplo, à infecção hospitalar, decorrente do aumento da resistência dos micro-organismos aos antibióticos, são abordados com maior intensidade.

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4.3.2 Os micro-organismos benéficos Para repensar a importância dos micro-organismos e suas atividades benéficas, que são, sem dúvida, de maior importância, embora dificilmente divulgadas na mídia com o mesmo destaque, é importante refletir sobre algumas questões: a) O que ocorre com as toneladas de restos de culturas como milho, soja e trigo, assim como com os resíduos da indústria madeireira (pó de serra) deixados no solo?

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b) O que acontece com o lixo doméstico lançado no lixão ou aterro sanitário? c) O que dizer das toneladas de agrotóxicos utilizados na agricultura para o controle de pragas, doenças e plantas daninhas? d) Como o solo se “livra” do petróleo e de outros produtos químicos provenientes de derramamentos acidentais, que contaminam o ambiente? e) Como ocorre a descontaminação do solo de diversos tipos de poluentes? De forma simplificada, é possível dizer que todos esses casos citados, dentre muitos outros, só continuam acontecendo na natureza mediante a decomposição física, química e principalmente biológica, mediada pelos micro-organismos do solo, pois, caso contrário, com a superfície do planeta coberta, não teríamos a possibilidade de vida. 4.3.3 Ocorrência dos micro-organismos do solo nos ambientes É de fundamental importância lembrar que na definição de solo está destacada a participação dos organismos, principalmente os micro-organismos. Pela quantidade e diversidade de micro-organismos e animais invertebrados que habitam o solo, não seria exagero considerá-lo, do ponto de vista biológico, como sendo “um organismo vivo”. Também não seria exagero considerar que, do ponto de vista agrícola e ambiental, “só existe solo se nele estiver vida” e que, sendo assim, “não existe solo estéril (sem vida)”.

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Em situações ambientais adversas, como, por exemplo, em situações de extrema temperatura (como ocorre nos solos da Patagônia), ou em áreas em processo de arenização (como ocorre no município de Alegrete, Rio Grande do Sul), ou no deserto do Saara (na África), ainda há vida, isto é, milhões de micro-organismos estão adaptados a essas condições e se proliferam nesses ambientes. SAIBA MAIS: Para mais informações sobre situações ambientais, acesse: AGRONLINE. Processo de arenização no sudoeste do Rio Grande do Sul. Disponível em:

NUWER, Rachel. Há locais na Terra onde não existe vida? BBC Brasil, 24 mar. 2014. Disponível em:

https://goo.gl/IuAHKL

Os micro-organismos estão presentes em todos os tipos de solo que ocorrem na natureza, que vão desde os solos mais profundos até os mais rasos. Nos solos de clima tropical, subtropical e temperado, como na Sibéria, ou até mesmo nos solos da Antártida, existem micro-organismos, porém, quanto mais baixa for a temperatura, menor será a atividade microbiana. SAIBA MAIS: Quer saber como será a vida em ambientes adversos? Acesse o texto a seguir: TIERRAMÉRICA. Bactérias degradam petróleo na Antártida. Disponível em:

https://goo.gl/NkpgWK

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https://goo.gl/BozxrJ

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Agora, cabe uma reflexão: se os micro-organismos são seres tão diminutos, sensíveis, como podem se instalar em ambientes tão inóspitos como nas rochas, nos solos degradados, etc.? Primeiramente, é importante lembrar que eles são seres microscópicos, extremamente leves, que são transportados pelas correntes de ar e pela chuva e, assim, podem depositar-se na superfície das rochas, por exemplo.

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Os micro-organismos pioneiros, ou seja, os colonizadores de rochas, são dotados de metabolismo autotrófico (não necessitam de uma fonte de carbono orgânica disponível, pois utilizam o carbono do CO2), sendo capazes de sobreviver em condições impróprias para a maioria dos seres vivos.

GLOSSÁRIO: Autótrofos são seres vivos, como plantas e as algas, que realizam a sua nutrição por meio da fotossíntese. Heterótrofos são seres vivos que buscam energia se alimentando de outros seres vivos, pois são incapazes de produzir energia sozinhos (pela fotossíntese).

Dentre esses micro-organismos incluem-se muitas espécies de bactérias, de algas unicelulares e de liquens. Estes micro-organismos não somente são capazes de sobreviver em condições extremas, mas também são capazes de implantar vida em locais estéreis, criando condições ao estabelecimento de macro e micro-organismos heterotróficos (necessitam de uma fonte de carbono orgânica disponível)

GLOSSÁRIO: Liquens são associações simbióticas de mutualismo entre fungos e algas. Os fungos que formam liquens são, em sua grande maioria, ascomicetos (98%), sendo o restante basidiomicetos. As algas envolvidas nesta associação são as clorofíceas e cianobactérias. Os fungos desta associação recebem o nome de micobionte e a alga, fotobionte, pois é o organismo fotossintetizante da associação.

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Assim, cabe refletir: como ocorre a participação dos micro-organismos no processo de formação dos solos? A ação específica dos micro-organismos na formação do solo pode ser evidenciada por meio de seus produtos, pois determinadas espécies de bactérias liberam o ácido nítrico (HNO3), enquanto os liquens liberam o ácido oxálico, e ambos ácidos aceleram a corrosão química da rocha alterada para mais tarde formar o solo. Uma análise sobre a participação dos micro-organismos na formação do solo leva a concluir que os micro-organismos autotróficos são os formadores iniciais de matéria orgânica no solo, pois liberam no meio dele seus metabólitos e, após sua morte, seus corpos (células). As células mortas servem de alimento para outros micro-organismos que ali se instalam e, com isso, dá-se início à colonização do solo ou à sucessão ecológica. Na sequência, surgem os micro-organismos heterotróficos, representados pelas demais bactérias, fungos, actinobactérias e protozoários. Deve-se lembrar que o processo de formação do solo é extremamente lento e que, para formar uma camada de 2,5 cm, são necessários de 200 a 1.000 anos. (DROZDOWICZ, 1997). Os micro-organismos ocorrem em todo tipo de solo e em todo o perfil, porém a sua densidade e diversidade diminuem nos horizontes mais profundos, uma vez que nestes estão concentrados os maiores teores de matéria orgânica, nutrientes e oxigênio. 4.3.4 A importância econômica e ambiental dos micro-organismos do solo Caso as funções dos organismos do solo fossem apenas as apresentadas nos itens anteriores desta unidade, já era mais que suficiente para se destacar a importância desses seres para a manutenção da vida no planeta Terra. No entanto, a ação dos micro-organismos do solo vai muito além da decomposição dos resíduos orgânicos. Dessa forma, serão apresentados dois processos que merecem destaque pela magnitude que representam, além de seus aspectos econômicos e ecológicos, são eles: a fixação biológica de nitrogênio e a formação das micorrizas.

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4.3.4.1 Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) A fixação biológica de nitrogênio é o processo pelo qual o nitrogênio atmosférico (N2) é convertido à amônia (NH3).

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Para compreender a FBN, é preciso ressaltar que os vegetais necessitam, além do C, H e O, dezessete elementos químicos, denominados nutrientes essenciais, que são retirados do solo, conforme será descrito na unidade 7, “Fertilidade do Solo e Ciclo dos Nutrientes”. Nesse grupo, destaca-se o nitrogênio (N) como o mais exigido pela maioria das plantas. Entretanto, o solo praticamente não apresenta reserva mineral desse elemento, ficando a sua disponibilidade em explorações agrícolas condicionadas à adubação orgânica e principalmente mineral.

SAIBA MAIS: A FBN ocorre em micro-organismos, como é o caso de algumas bactérias e algas, ou na associação entre plantas e micro-organismos.

No ar atmosférico que está em contato direto com os vegetais, o N ocorre em abundância, aproximadamente 78%, na forma de N2. No entanto, os vegetais não conseguem aproveitá-lo por não possuírem sistema enzimático capaz de romper a ligação entre os átomos de nitrogênio. Os fixadores de nitrogênio possuem a enzima nitrogenase capaz de reduzir o nitrogênio atmosférico à forma de amônia (NH3), ou seja, fixá-lo e aproveitá-lo na formação de aminoácidos e proteínas, assegurando a demanda de nitrogênio da planta. Dentre as associações simbióticas, as mais desenvolvidas são as das bactérias da família Rhizobiaceae, denominadas vulgarmente “rizóbios”, com plantas leguminosas (soja, ervilha, tremoço, feijão, amendoim, etc.). Nessa associação entre rizóbio e leguminosas, a bactéria simbionte entra em contato com a planta naturalmente, já que ela é habitante do solo, ou, também, pode ser introduzida no solo por inoculação artificial (uso de inoculante comercial).

GLOSSÁRIO: Inoculante é um produto que contém micro-organismo com ação benéfica para o desenvolvimento das plantas.

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21 A associação se inicia após a germinação das sementes. Quando se tratar de árvores e arbustos, estender-se-á por todo ciclo da planta. No entanto, em plantas herbáceas (feijão, soja, amendoim, etc.) chegará até à fase de enchimento dos grãos, quando então a simbiose será desativada.

É possível usufruir economicamente da associação entre plantas e micro-organismos. Somente no Brasil, a inoculação da soja com o rizóbio propicia uma economia de US$ 3 bilhões anuais em fertilizantes nitrogenados (MERCANTE, 2007). Além disso, a fixação biológica de nitrogênio (FBN) promove outros benefícios, como a redução na aplicação dos fertilizantes nitrogenados, que leva à melhoria da qualidade ambiental, causando menor aporte de nitratos para as águas superficiais e subterrâneas. O processo biológico FBN para o planeta é importante porque se trata de um recurso natural renovável e passível de manipulação, barato e sem impacto ambiental, responsável por 65% do N2 incorporado nos seres vivos e que, se Raízes de soja noduladas com rizóbio. fosse interrompido, acabaria com a vida do planeta em 30 anos. (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Além da associação rizóbio x leguminosa, com grande potencial, porém, necessitando pesquisas, são destacadas as associações entre bactérias dos gêneros Azospirillum e Herbaspirillum com plantas gramíneas (milho, trigo, arroz, etc.). Tem-se, ainda, as associações entre algas cianofíceas e pteridófitas, que precisam ser melhor compreendidas.

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Foto: Cleusa Maria Correia Lopes.

Mas o que caracteriza a simbiose entre leguminosas e o rizóbio? É a presença de uma estrutura organizada denominada “nódulo”, visível a olho nu, que ocorre nas raízes das plantas e que contêm milhares de rizóbio, conforme a imagem a seguir.

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O termo micorriza vem do grego (mico = fungo e riza = raiz). É uma associação simbiótica mutualística na qual as raízes das plantas vasculares são invadidas por determinados fungos do solo, ocorrendo uma perfeita integração morfológica e funcional entre os simbiontes. (A imagem ao lado mostra esquematicamente uma micorriza). A micorriza trata-se de uma simbiose praticamente universal, não só pelo grande número de plantas susceptíveis, como também por sua ocorrência generalizada na maioria dos habitats naturais. Elas são encontradas em 96% das fanerógamas (plantas que se reproduzem por sementes), incluindo quase todas as espécies de interesse agrícola, pastoril e várias florestais, além de serem importantes para a composição florística e estabilidade dos ecossistemas naturais. A presença de fungos micorrízicos Formação da micorriza destacando os aumenta a superfície radicular das componentes da simbiose. plantas que, consequentemente, aumenta a absorção de água e nutrientes do solo, principalmente dos elementos minerais imóveis - como o fósforo -, além de diminuir a incidência de doenças. A formação da micorriza é particularmente importante para o desenvolvimento de árvores de pinus e eucalipto, dentre outros gêneros de plantas, que dependem dessas associações simbióticas para um bom crescimento. Para o pinus, a micorrização é indispensável ao estabelecimento e ao desenvolvimento, ou seja, sem ela esta árvore não sobrevive.

Foto: Wikipedia. Disponível em: https://goo.gl/kK1JFE

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4.3.4.2 Micorriza

CURIOSIDADE: As plantas utilizam diversas estratégias de sobrevivência, como é o caso da FBN e das micorrizas, sendo comum a tríplice associação, como é o caso das plantas leguminosas que se associam ao mesmo tempo com o rizóbio e com o fungo micorrízico.

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A respiração microbiana do solo é resultante da atividade exclusiva das bactérias, fungos, algas e protozoários do solo, que atuam na decomposição da matéria orgânica do solo com a consequente liberação de CO2 para a atmosfera. A matéria orgânica utilizada pelos micro-organismos pode ser o húmus do solo ou, então, matéria orgânica que entra no solo como, por exemplo, as folhas e as raízes das plantas. Para que a respiração do solo seja expressiva, é necessário o atendimento de condições ambientais aos micro-organismos decompositores. Estas condições são divididas em dois grupos: o primeiro relaciona-se com a matéria orgânica, representada pela sua qualidade (relação carbono/nitrogênio, pH e nutrientes minerais); o segundo relaciona-se com as condições ambientais, como, por exemplo, umidade, temperatura e oxigênio. Com o objetivo de demonstrar a existência de micro-organismos no solo, em função da sua atividade, ou seja, pela liberação de gás carbônico (CO2); demonstrar a importância da umidade no processo de decomposição da matéria orgânica do solo; e comparar a respiração entre matérias (solo e areia) com diferentes teores de matéria orgânica, sugerimos a realização da seguinte atividade: a) Material • Pá de jardineiro, solo, areia de construção, sacos plásticos de 1 L e 0,5 L, limpos e sem furos; copo plástico descartável de 200 mL, fita adesiva transparente, caneta de retroprojetor. b) Metodologia • Solo: Com uma pá de jardineiro, coletar da superfície do solo úmido, do jardim ou outra área que apresente cobertura vegetal, aproximadamente 1 kg de solo, e armazenar em um saco plástico com capacidade para 2 litros. • A reia: Obter 500 mL de areia de construção e armazenar em saco plástico de 1L. • I dentificar quatro sacos plásticos de 0,5 L com as seguintes etiquetas:

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4.4 COMO TRABALHAR COM OS MICRO-ORGANISMOS DO SOLO EM SALA DE AULA?

UNIDADE 6 BIOLOGIA DO SOLO - Solo úmido (SU); - Solo úmido e água na mesma quantidade (SUA); - Areia de construção úmida (AC); - Areia de construção e água na mesma quantidade (ACU) • Colocar em cada saco plástico um copo (200 mL)

de solo ou areia, de acordo com a identificação. Para os sacos que possuem as siglas SUA e ACU, adicionar um copo (200 mL) de água. • F echar todos os sacos, amarrar com fita adesiva e misturar bem, principalmente os que receberam água.

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• Deixar à temperatura ambiente por 1 a 2 horas. c) Interpretação Os solos são vivos, possuem organismos que são predominantemente heterotróficos, sendo assim, decompõem a matéria orgânica para obtenção de energia, carbono e nitrogênio, com consequente liberação de gás carbônico (CO2). Esse processo é conhecido como oxidação da matéria orgânica do solo. Depois de 1 a 2 horas, o SU, que tem maior população de micro-organismos, deverá apresentar acúmulo de gás e as laterais do plástico se apresentarão “suadas”. A AC tem baixa ou insignificante produção de gás, pois tem baixas quantidades de matéria orgânica e população microbiana. A adição de água tornará o ambiente anaeróbio para “SUA e ACU”, o que praticamente anulará a produção de gás, ou seja, não ocorrerá oxidação da matéria orgânica.

5 SÍNTESE DA UNIDADE Nesta unidade foram apresentados fundamentais e atuais sobre a biologia do solo.

conceitos

No item “Ocorrência de Micro-organismos” foram apresentadas informações sobre a ocorrência destes em todos os horizontes e em todos os tipos de solo do Brasil e do mundo e realizada a comparação com a ocorrência destes em ambientes rurais e urbanos. Para concluir o tema,

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foram apresentadas sugestões para trabalhar os organismos do solo em sala de aula.

Por fim, no item apresentadas sugestões com os alunos, de forma componentes biológicos dentro do solo.

“Organismos do solo”, foram para que se possa trabalhar simples e com baixos custos, os do solo e a ação desses seres

6 REFERÊNCIAS CROSSLEY, D. A.; MUELLER, B. R.; PERDUE, J. C. Biodiversity of microarthropods in agricultural soils: relations to processes. Agriculture, Ecosystems & Environment, v. 40, p. 37-46, 1992. DROZDOWICZ, A. Bactérias do solo. In: VARGAS, M.; HUNGRIA, M. (Eds.). Biologia dos solos dos cerrados. Planaltina: Embrapa/CPAC, 1997. p. 17-60. HOLE, F. D. Effects of animals on soil. Geoderma, v. 25, p. 75-112, 1981. MERCANTE, F. M. Inoculante garante sucesso na fixação do nitrogênio. Embrapa, 12 jul. 2007. Disponível em: < https://goo.gl/Zb7Isb > Acesso em: 08 out. 2014. MOREIRA, F. M. S.; SIQUEIRA, J. O. Microbiologia e bioquímica do solo. 2. ed. Lavras, MG: Editora UFLA, 2006. 729 p. SIQUEIRA, J. O.; FRANCO, A. A. Biologia e tecnologia do solo. Lavras, MG: Escola Superior de Agricultura de Lavras, 1993. 236 p.

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No item “Organismos do solo”, discorreu-se sobre os principais componentes do solo, dividindo-os em dois grupos distintos: os macro-organismos ou fauna edáfica; e os micro-organismos. Sobre os macro-organismos, apresentou-se, de forma bastante objetiva, a função que os mesmos desempenham dentro do solo e qual os benefícios para as plantas. O segundo grupo, dos micro-organismos, foram trabalhados com uma abordagem preliminar em função da associação desses seres microscópicos com doenças, visão esta que precisa ser modificada, pois os benefícios que propiciam ao solo, ao ambiente e ao planeta Terra são muito mais expressivos.