Facultatea de Biologie
Sectia de Ecologie şi Protecţia Mediului
PROGRAMA ANALITICĂ
pentru examenul de finalizare a studiilor
iunie 2013, februarie 2014
I. Fundamentele teoretice ale Ecologiei Sistemice
Elemente ale bazei teoretice a Ecologiei Sistemice
- Alternative pentru perceperea şi interpretarea mediului fizic, chimic şi biologic;
- Ierarhia sistemelor ecologice, distributia spaţială a ecosferei;
- Conexiunile sistemelor ecologice cu ierarhia sistemelor biologice
Sistemele populaţionale – componente elementare ale speciei şi unităţi în ierarhia
organizatorică
- Însuşiri generale ale sistemelor populaţionale
- Parametrii de structură a populaţiilor (caracterizare, semnificatie ecologica) şi modalităţi de
evaluare a dinamicii lor
- Bugetul energetic
Ecosistemele - sisteme ecologice elementare
- Structura ecosistemului;
- Funcţii şi procese la nivelul ecosistemelor;
- Categorii de sisteme ecologice şi particularităţile lor structurale şi funcţionale;
- Particularităţile şi legităţile fluxului de energie şi circuitelor biogeochimice;
- Ecosistemele - unităţi productive elementare de resurse şi servicii;
- Sistemele ecologice-sisteme dinamice nelineare
Capitalul natural şi biodiversitatea în sens larg;
- Criza ecologica: semnificaţie, metode de abordare şi soluţionare;
- Dezvoltarea durabilă: semnificaţie, coordonate cheie
II. Managementul Sistemelor Ecologice
Abordarea holistă în managementul sistemelor ecologice
- Limitele abordării sectoriale în managementul sistemelor ecologice
- Tendinţe în managementul sistemelor ecologice – managementul ecosistemic si adaptativ
- Conservarea biodiversităţii: semnificaţie, fundamente teoretice, implicaţii practice
Managementul biodiversităţii
- Strategii de conservare a biodiversităţii
- Elementele structurale ale reţelei ecologice: componente, criterii de selecţie, funcţii;
- Reţeaua Natura 2000: structura, bază legală;
- Tendinţe în managementul ariilor protejate şi speciilor;
Bibliografie
1. Botnariuc Nicolae, Evoluţia sistemelor biologice de nivel supraindividual, Editura
Universităţii, Bucureşti, 1999, pag 9-40 (Ed. Acad. Rom., 2001).
2. Botnariuc Nicolae, Vădineanu Angheluţă, Ecologie, Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti, 1982 – pag 19-178; 205-255.
3. Postolache Carmen, Postolache Cristian, Introducere în Ecotoxicologie, Editura Ars Docendi,
2000 –pag 49-70
4. Vădineanu Angheluţă, Dezvoltarea durabilă, volumul 1, Editura Universităţii, Bucureşti, 1998
– pag 20-40, 55-208.
5. Vădineanu Angheluţă (coord.), Managementul dezvoltarii, Editura Ars Docendi, Bucureşti,
2004 – pag 28-40; 52-90; 207-271.
6. Pentru aspectele de Microbiologie consultati materialul de mai jos:
Suport Curs – MICROBIOLOGIE
Obiectul de studiu al Microbiologiei îl constituie microorganismele (organismele de
dimensiuni microscopice: bacterii si microorganisme eucariote) din punct de vedere
structural, biochimic, genetic, ca şi al relaţiilor acestora cu mediul lor de viaţă (abiotic şi
biotic). O serie de ramuri ale microbiologiei au ca obiect de studiu chiar aceste relatii ale
microorganismelor cu mediul lor de viata, biotic si abiotic si implicit semnificatiaa lor
ecologica, impactul lor asupra mediului; de ex.: Microbiologia solului, Geomicrobiologia si
Microbiologia petrolului, Hidromicrobiologia, Ecologia microorganismelor, Microbiologia
mediului, Biotehnologia (biotehnologii de bioremediere).
În ultimul timp s-au făcut progrese considerabile prin aplicarea tehnicilor microanalitice şi
care utilizeaza marcarea cu fluorocromi, radioizotopi, totuşi majoritatea studiilor se fac în laborator
şi de obicei pe culturi pure. Asemenea studii au fost şi sunt de mare importanţă, ca şi cele care au
furnizat informaţii detaliate despre activităţile metabolice potenţiale ale microorganismelor izolate
din mediile naturale, despre rolul lor în productivitatea biologică a ecosistemelor, în degradarea
materiei organice moarte şi în ciclurile biogeochimice. În mediile naturale microorganismele
formează asociatii +/- stabile (în număr foarte mare), interacţiunile posibile fiind foarte versatile.
Majoritatea speciilor din natură nu sunt cunoscute, iar multe sunt necultivabile deoarece sunt foarte
dependente de mediul biotic şi abiotic în care trăiesc; de altfel, în prezent se consideră că nici nu
este necesar să fie cunoscute toate, identificate, studiile actuale fiind orientate mai mult în sens
pragmatic, către microorganismele utile, cu capacitate mare de sinteză de produşi utili sau cu
capacitate mare de degradare a substanţelor complexe, greu biodegradabile, inclusiv a substanţelor
xenobiotice, considerate refractare la atacul microbian.
Conceptul ecologic de diversitate biologica/ biodiversitate
Termenul de ‘biodiversitate’ semnifica diversitatea tuturor organismelor vii, terestre si acvatice,
si include diversitatea in interiorul fiecarei specii (echivalenta cu diversitatea genetica), diversitatea
speciilor unui ecosistem (diversitatea taxonomica) si diversitatea ecosistemelor (diversitatea
ecologica) (di Castri,1995). Cea mai scurta definitie a biodiversitatii este: totalitatea genelor,
speciilor si ecosistemelor dintr-un areal. Biodiversitatea se gaseste intr-o dimanica continua si este
definita ca un ansamblu de interactiuni genetice in interiorul fiecarei specii, al speciilor si al
diversitatii ecologice.
Referitor la diversitatea taxonomica, trebuie luate in considerare si proportia dintre
populatiile diferitelor specii, ca si distributia lor in spatiu si timp.
Biodiversitatea, răspândirea şi rolurile majore ale microorganismelor in natura
Lumea microorganismelor este foarte heterogenă, vastă, aparte de restul sistemelor
biologice. Microorganismele sunt extrem de răspândite în natură, în sol, în ape, în aer, în unele
alimente (inclusiv cele congelate), în organismele umane, animale şi vegetale, în materia organică
aflată în descompunere. De ex., un om este purtător pe tegumente, mucoase şi în cavităţile corpului
a unui număr de 1014
bacterii, număr cu un ordin de mărime mai mare decât numărul estimat al
celulelor care alcătuiesc organismul uman. Din aceasta perspectivă, biomasa microbiană este
imensă.
Există microorganisme care pot utiliza pentru metabolismul lor sulf, CO2, hidrocarburi, acizi
organici şi anorganici, alcooli, fenoli, cresoli etc. sau care suportă condiţii neobişnuite de
temperatură, salinitate, presiune hidrostatică, radiaţii etc. Aşa se explică de ce microorganismele
ocupă habitate foarte variate, chiar şi dintre cele mai puţin favorabile vieţii: izvoare termale (90º),
sulfuroase, zone abisale (11000m), mari arctice, roci şi zăcăminte subterane (4000m), mine, peşteri,
vârfurile munţilor, deşerturi, în aer până la altitudinea de 12000m. Aceste fapte semnifică
mecanisme de producere a energiei deosebite şi foarte eficiente, o adaptabilitate şi o
plasticitate metabolică, cu totul excepţionale.
Studiile de ecologie microbiana au demonstrat că majoritatea speciilor de microorganisme în
general şi de bacterii în special, sunt benefice pentru om şi celelalte vieţuitoare de pe pământ, ca şi
pentru mediu în general, astfel:
1) Microorganismele capabile de fotosinteză, fiind deci producători primari, au un rol
important, precumpănitor în mediul acvatic (mări şi oceane);
Bacteriile fotosintetizante. La celulele procariote aparatul fotosintetic este mai puţin
evident şi localizat la nivelul membranei plasmatice care prezintă invaginări extinse în
citoplasmă, ca vezicule, cu sau fără legătură cu membrana şi sisteme lamelare. Deci la bacterii,
membrana plasmatică este inclusă ca entitate structurală a sinergonului fotosintetic. Bacteriile
fotosintetizante se clasifică astfel:
A. Bacteriile sulfuroase roşii = Fam. Chromatiaceae (Thiorhodaceae)
B. Bacteriile nesulfuroase roşii = Fam. Rhodospirillaceae (Athiorhodaceae)
C. Bacteriile sulfuroase verzi = Fam. Chlorobacteriaceae (G. Chlorobium)
D. Bacteriile albastre-verzi = Cyanobacteria
În primele trei grupe sunt clasate bacterii fotosintetizante anaerobe, care captează
lumina cu ajutorul pigmentului bacterioclorofilă. Spre deosebire de acestea, a patra grupa -
cianobacteriile fac fotosinteză oxigenică, prezintă un aparat fotosintetic asemănător cloroplastului
din celulele eucariote, respectiv saci membranoşi turtiţi numiţi tilacoizi, separaţi de membrana
plasmatică, ce conţin centrii de reacţie ai reacţiilor fotochimice, proteinele lanţului transportor de
electroni şi clorofile de tip a şi c, d, e. Sunt prezenţi şi pigmenţi accesori - o serie de cromoproteine
sau ficobiliproteine, sub forma unui şir regulat de granule numite ficobilisomi ataşaţi feţei externe a
tilacoizilor (cromoproteine: ficocianina, aloficocianina, ficoeritrina etc., dominantă fiind ficocianina
care dă şi culoarea specifică a cianobacteriilor). Lipseşte clorofila b, prezentă doar la algele verzi şi
plante.
Semnificaţia ecologică. Datorită diversităţii pigmenţilor prezenţi la organismele fototrofe
care diferă prin lungimea de unda a radiaţiilor absorbite, toate regiunile spectrului sunt absorbite şi
utilizate în reacţiile fotochimice (cu excepţia segmentului I.R.). Această utilizare complementară a
diferitelor regiuni ale spectrului luminii, în care cianobacteriile, algele şi plantele ocupă regiunea
mijlocie, iar bacteriile cele două extremităţi, are implicaţii ecologice semnificative: de ex., în
habitatele în care convieţuiesc, în general în mediul acvatic, algele şi cianobacteriile tind să ocupe
suprafeţe mari, pentru a rămâne în contact cu atmosfera unde intensitatea luminii este maximă, mai
bogată în oxigen şi deci nefavorabilă bacteriilor fotosintetizante anaerobe; acestea se dezvoltă sub
stratul de alge, existenţa lor depinzând de capacitatea de a folosi radiaţii cu lungimi de undă
neabsorbite de pigmenţii algelor. Această utilizare eficientă a spectrului luminii este foarte
importantă în cazul apelor adânci, care sunt lipsite de plante superioare, producătorii primari care
susţin lanţurile trofice fiind aici microorganismele fotosintetizante.
2) Bacteriile fixatoare de azot sunt considerate support al vietii : 90% din cantitatea totală de
compuşi ai azotului (asimilabili de către plante, trecand apoi in organismul consumatorilor), este
produsă pe această cale biologică (de către grupul fiziologic al bacteriilor fixatoare de azot, care
cuprinde bacterii foarte răspândite în sol şi în ape, libere şi simbiotice, aerobe şi anaerobe,
fototrofe şi chemotrofe), restul compuşilor azotaţi provenind din descărcări electrice în
atmosferă şi din procesul industrial de reducere a azotului, intens energofag si poluant;
3) Microorganismele descompunatoare ale materiei organice moarte, inclusiv a substantelor
greu biodegradabile (celuloza, lignina, chitina), ca si a celor xenobiotice, poluante (in
general refractare la atacul microbian); se apreciază că în lipsa acestor microorganisme
(grupul descompunătorilor), cadavrele macroorganismelor şi deşeurile activităţilor umane ar
sufoca orice formă de viaţă;
4) In corelatie cu rolurile anterior mentionate, microorganismele sunt considerate suport al vieţii
prin participarea lor la ciclurile biogeochimice (ale carbonului, azotului, sulfului etc.) şi la
fluxul de materie şi energie în ecosisteme.
5) Microorganismele extremofile, incadrate in Domeniul Archaea, prezintă o afinitate pentru nişe
ecologice speciale, cu variatii extreme ale factorilor abiotici, uneori reprezentând singura
componenta vie a ecosistemului respectiv, cu influenta asupra evolutiei acestuia; au activităţi
metabolice neobişnuite si sunt clasificate în trei grupe:
- metanogene – produc CH4 , din H2 şi CO2 (proces anaerob de importanta biotehnologica,
cu formare de biogaz – combustibil neconventional);
- termoacidofile – se dezvoltă la temperaturi superioare celei de 56ºC si la pH~1 (pH
intern = 7;
- halofile – se dezvoltă pe medii cu concentraţii mari de sare, chiar pe cristale (ex.,
microorganismele din Marea Moartă, dar prezente si in mari si lacuri sarate, saline).
Cunoaşterea particularitatilor metabolice ale microorganismelelor constituia baza
stiintifica a folosirii celor utile, în biotehnologii de obţinere de produşi utili (proteine
alimentare şi furajere, enzime, alcooli, acizi organici, antibiotice etc.), în tratarea apelor uzate,
în descompunerea substanţelor greu biodegradabile, inclusiv a celor xenobiotice şi depoluarea
mediului, în tehnologii de bioremediere a solului sau a unor materiale.
De exemplu, microorganismele au un rol important in tratarea apelor uzate:
in scopul protectiei mediului inconjurator si sanatatii omului, tehnologia secolului XX a
recurs, printre altele, la epurarea apelor uzate. Exista si fenomenul natural de autoepurare a
apelor, depasit insa in conditiile deversarii si acumularii substantelor in cantitati mari). Epurarea
poate fi +/- complexa, in functie de caracteristicile fizico-chimice si microbiologice ale apelor si de
cerintele de calitate pentru evacuarea in râurile receptoare, astfel:
- apele uzate cu caracter predominant anorganic – pot fi tratate prin procedee fizico-chimice,
care conduc la eliminarea substantelor impurificatoare, prin: sedimentare, neutralizare,
precipitare, coagulare, adsorbtie pe carbune activ, schimb de ioni etc.
- apele uzate cu caracter predominant organic – pot fi tratate prin procedee fizico-chimice
si/sau biologice – in acest ultim caz, eliminarea substantelor organice se face prin procedee
biochimice. In prezent, se considera ca metoda cea mai eficienta si economica de indepartare a
substantelor organice din apele uzate este folosirea procedeelor de epurare biologica, care se
bazeaza pe reactiile metabolice ale unei populatii mixte de bacterii, ciuperci, protozoare si chiar
unele metazoare inferioare, care isi desfasoara activitatea in anumite constructii hidrotehnice =
instalatii de epurare.
Existenta materialului genetic accesoriu la bacterii, la nivelul plasmidelor si posibilitatea
transferului acestora prin conjugare, reprezinta un mecanism de adaptare a bacteriilor la mediu, cu
semnificatie ecologica importanta. Cercetarile au arătat că bacteriile colonizează suprafeţele cu
mare aviditate, formând biofilme multispecifice. În cadrul biofilmelor interacţiunile sunt atât celulă
- substrat, cât şi celulă – celulă. Acestea din urmă permit pe de o parte, o mai mare acumulare de
celule, ceea ce este important mai ales pentru bacteriile cu creştere lentă, iar pe de altă parte,
distribuţia lor spaţială poate iniţia interacţiuni metabolice şi schimburi de gene între diferitele celule
bacteriene, ceea ce determină o adaptare fiziologică rapidă la mediu. Aceasta este condiţionată de
existenţa plasmidelor şi de posibilitatea tranferului lor interspecific şi intergeneric. Deci informaţia
genetică extracromosomală, respectiv plasmidele ce pot fi transferate în populaţia bacteriană (ca şi
alte mecanisme genetice: mutaţiile, procesele de reglare a exprimării genelor, amplificarea genică şi
transpoziţia), determină adaptarea genetică rapidă la mediu, ce poate fi studiată doar cu ajutorul
tehnicilor moleculare.
Cercetările în ecologia microbiană acvatică se focalizează asupra activităţilor fiziologice şi
interacţiunilor din comunităţile bacteriene naturale. Ideea că plasmidele sunt ubicuitare la bacteriile
din mediul acvatic, că determină adaptarea genetică rapidă la mediu a bacteriilor şi evoluţia lor pe
orizontală, ca şi aceea a necesităţii introducerii tehnicilor de biologie moleculară în studiul
bacteriilor din ecosistemele acvatice conturează noul concept ecogenetic, elaborat la începutul
deceniului trecut în domeniul ecologiei microbiene acvatice. Adaptarea genetică la un mediu
variabil poate fi interpretată ca ca o strategie de supravieţuire mediată de plasmide. Bacteriile
„împrumută” gene sub presiunea selectivă a mediului. Se poate vorbi deci de o evoluţie pe
orizontală, responsabilă de marea variabilitate genetică şi plasticitate metabolică a bacteriilor.
Datele demonstrează reflectarea condiţiilor de mediu în proprietăţile genetice ale comunităţilor
bacteriene, mai precis la nivelul informaţiei genetice extracromosomale. Se pare că cercetarea
plasmidelor orientată ecologic, va deveni o componentă esenţială a cercetării ecosistemelor. S-a
demonstrat că transferul de gene pe orizontală prin procesul de conjugare este frecvent între
bacteriile care alcătuiesc un biofilm, procesul fiind frecvent în sedimentele acvatice şi favorabil
adaptării celulelor la mediu, ca şi biodiversităţii populaţiilor microbiene.
METABOLISMUL MICROBIAN
Reprezintă totalitatea reacţiilor biochimice implicate în activităţile biologice ale
microorganismelor, prin care acestea preiau din mediu energie şi elemente chimice biogene (ca
atare sau sub forma unor combinaţii) şi le utilizează în reacţii de biosinteză, în reacţii de
biodegradare şi producere de energie, ca şi pentru creştere şi alte activităţi fiziologice (procese de
transport transmembranar, mobilitate, bioluminiscenţă etc.).
Aceste reacţii metabolice se desfăşoară la microorganisme în general şi la bacterii în special,
cu respectarea unui principiu fundamental în biologie, respectiv principiul economiei şi optimalităţii
sau al eficienţei maxime, însemnând că reacţiile decurg cu consum minim de energie şi utilizarea sa
maximă pentru biosinteze, din care rezultă un număr mare de celule în unitatea de timp.
Multiplicarea rapidă şi consecutiv existenţa în număr foarte mare reprezintă condiţia fundamentală
pentru supravieţuirea în natură, fiind principalul mecanism de competiţie cu alte organisme
asociate, ca şi de rezistenţă faţă de condţiile nefavorabile de mediu.
Studiul metabolismului microbian este important din punct de vedere teoretic, ca şi din
punct de vedere practic, pentru dezvoltarea unor tehnici de laborator destinate stimularii/ inhibării
metabolismului şi creşterii microorganismelor si transferul tehnologic al acestor procedee în
subdomenii ale microbiologiei generale, cum ar fi microecologia si biotehnologia.
Particularităţi specifice metabolismului microbian
Inainte se considera, pe baza dimensiunilor mici şi a relativei simplităţi structurale, că
metabolismul ar fi rudimentar. Cercetările moderne de biochimie au demonstrat caracterul
asemănător al cailor metabolice centrale la toate formele de viaţă, microorganismele folosind căi
metabolice comune. Majoritatea căilor metabolice principale au fost descoperite întăi la
microorganisme şi ulterior au fost extrapolate la organismele superioare. Cu toate acestea, la
bacterii se manifestă căi metabolice unice în lumea vie: fixarea biologică a N2 atmosferic, respiraţia
anaerobă, sinteza anumitor antibiotice, fotosinteza anoxigenică.
Deşi asemănător cu metabolismul organismelor superioare, metabolismul bacterian (microbian
în general) prezintă câteva particularităţi generale:
1) Natura şi diversitatea nutrienţilor folosiţi – ceea ce diferenţiază microorganismele
(M.O.) în general şi bacteriile în special este capacitatea lor de a folosi o gamă imensă de
substanţe, mergând de la cele anorganice simple, la substanţe organice complexe, inclusiv
unele chiar cunoscute ca fiind inhibitorii ale creşterii. Ex.: acizi (formic, oxalic, sulfuric),
fenoli, asfalt, petrol, parafine, materiale plastice, lignină, chitină, celuloză, antibiotice. Pot
folosi chiar substanţe de sinteză chimică sau aşa-numitele substanţe xenobiotice. Astfel că
M.O. sunt considerate organismele cele mai tipic omnivore cunoscute. Această
particularitate explică faptul că, deşi în natură s-au depus cantităţi imense de substanţă
organică moartă, produşi de excreţie, ca şi deşeuri ale activităţii umane, acestea nu s-au
acumulat ci, după descompunerea lor de către M.O., au fost reintroduse în circuitul
elementelor biogene. S-a dovedit că substanţele organice greu biodegradabile, pot fi
degradate mai ales de către M.O. în asociaţii de tipul biofilmelor polispecifice, aderente la
suprafeţe (inclusiv sedimentelor acvatice), a căror activitate metabolică este mai diversă şi
mai eficientă, comparativ cu cea a celulelor planctonice.
La bacterii apar diferenţe individuale, unele specii bacteriene folosesc foarte mulţi nutrienţi
(ex. Pseudomonas fluorescens), iar altele sunt specializate în utilizarea numai unui anumit
substrat; există şi grupe fiziologice de bacterii: celulozolitice obligate – degradează numai
celuloza, fixatoare de N2 atmosferic, metilotrofe – utilizează doar compusi C1.
2) Plasticitatea metabolismului bacterian – se referă la capacitatea bacteriilor de a folosi
surse alternative de nutrienţi. Bacteriile utilizează preferenţial anumite surse de carbon,
azot, dar în lipsa acestora utilizeză substraturi alternative, sinteza enzimelor necesare fiind
indusă de prezenţa acestor substraturi. Plasticitatea conferă microorganismelor capacitatea
de a se adapta la tipul si cantitatea nutrientilor, mergand pe principiul maximei economii si
avand la baza existenta unui echipament enximatic foarte complex. Ex.: E.coli foloseste
preferential Glu si aminoacizi, daca acestia exista in mediu. In cazul in care in mediu exista
simultan aminoacizi si NH4+, atunci foloseste aminoacizi ca sursa de N si NH4
+ ulterior.
3) Diversitatea mecanismelor enzimatice şi a produşilor rezultati – bacteriile,
microorganismele în general, nu au o cale metabolică pentru un produs, ci au căi alternative
multiple pentru a se adapta condiţiilor de mediu variate; apar şi căi metabolice ocolite sau
şunturi, fiecare cale conducând la producerea altor compuşi. Ex.: degradarea glucozei se
face pe 4 cai diferite, în funcţie de condiţiile de mediu:
4) Intensitatea metabolismului bacterian (microbian în general) – este excepţional de
mare, în raport cu cea a activităţilor omologe ale organismelor superioare. Această
proprietate decurge dintr-o proprietate structurală, respectiv din raportul mare dintre
suprafaţă şi volum (S/V>). Suprafaţa mare de contact cu mediul şi de absorbţie a
nutrienţilor determină intensitatea mare a reacţiilor metabolice (de biosinteză şi de
biodegradare) şi implicit viteza mare de multiplicare, aceasta fiind însăşi strategia de
supravieţuire a M.O. în natură, respectiv existenţa în număr foarte mare, pentru a putea
compensa pierderile datorate variaţiei factorilor abiotici, ca şi relaţiilor antagoniste cu alte
specii. Alte cauze incriminate: - varietatea mare a reacţiilor pe care le por realiza; - raportul
mic dintre cantitatea de materialul genetic/citoplasmă; - activitatea enzimatică foarte
ridicată a unor sisteme enzimatice bacteriene, comparativ cu cele provenite din ţesuturile
vegetale sau animale.
Intensitatea se manifesta atât in reactiile de descompunere a nutrientilor, cât si in reactiile de
biosinteza. Capacitatea enorma de sinteza, in special de proteine, explica si capacitatea mare de
creştere şi multiplicare a microorganismelor, cu aplicatii practice: drojdii si bacterii producatoare
de S.C.B. (engl. Single Cell Biomass). Avantajele sintezei de proteine cu ajutorul
microorganismelor: - valoare nutritivă crescută, proteine cu aminoacizi esenţiali;
- se produc în spaţii mici, sinteza este continuă în bioreactoare,
- nu blochează terenuri agricole,
- folosesc substraturi nutritive ieftine, uneori reziduuri ale diferitelor industrii.
Din punct de vedere metabolic, microorganismele libere sau planctonice sunt mai putin
active; celulele aderate si incluse in biofilme sunt cele mai eficiente, acest fapt fiind
semnificativ din punct de vedere ecologic - biodegradarea substantelor organice greu
biodegradabile si chiar xenobiotice de catre biofilme multispecifice, ce elimina in mediu
enzime diferite, cu efect sinergic, fiind mai eficienta la nivelul acestor comunitati. Există
xenobiotice care sunt biotransformate în mediu, dar pentru care nu a putut fi izolat nici un
microorganism capabil să-i utilizeze ca sursă de carbon şi energie. În acest caz special, de
utilizare secundară, substratul xenobiotic nu poate determina creşterea sau menţine
biofilmul, creşterea fiind nulă. Acest proces a fost denumit cometabolism şi definit ca
transformare a uni substrat care nu poate susţine creşterea, în prezenţa obligatorie a unui
substrat de creştere sau a altui compus transformabil.
In concluzie, datorita particularitatilor lor metabolice, microorganismele contribuie
deja si se considera ca ar putea contribui si in viitor in masura mai mare la solutionarea unor
probleme grave cu care se confrunta omenirea in prezent: criza de alimente si de combustibili
fosili, poluarea severa a mediului.
După inventarea tehnologiei ADN recombinant, s-a considerat că microorganismele
modificate genetic vor putea fi ,,învăţate,, să facă orice tip de reacţie de biosinteză sau de
biodegradare dorită de om. Există la ora actuală biotehnologii microbiene moderne, care utilizeză
microorganisme în genomul cărora sunt inserate gene de interes, pentru sinteza in vitro a unor
substanţe utile (hormoni proteici, interleukine, vaccinuri etc.), dar există o legislaţie internaţională
foarte riguroasă care interzice eliberarea microorganismelor modificate genetic în mediul natural,
fiind considerate factori de biohazard, cu efecte imprevizibile pe termen lung. În aceste condiţii,
cercetările în domeniu sunt orientate spre selectarea de tulpini microbiene din mediu, capabile să
transforme substanţele greu biodegradabile, pentru a le putea apoi utiliza în condiţii controlate, în
sisteme bioinginereşti cu randament sporit, cu scopul depoluării mediului si reintroducerii
elementelor în circuitul biogeochimic.
Top Related