Mihăiță-Lucian SORCOIU [309240]

[anonimizat]-Lucian SORCOIU

LUCRARE DE LICENȚĂ

Îndrumător științific: Prof. Dr. [anonimizat]

2017

[anonimizat] 2 – [anonimizat]: Prof. Dr. [anonimizat]

2017

Dpendența de mecanisme micoriziene din mediul urban

Autor: Mihăiță-Lucian SORCOIU

Coordonator științific: Prof. Dr. [anonimizat]. [anonimizat]. 3-5, 400372, Cluj-Napoca, România

[anonimizat];

Rezumat

Termenul Wood Wide Web sau mycorrhiza a ajuns să descrie complexul de interacțiuni dintre copaci și partenerii lor microbieni din sol. Noutatea despre rețelele micoriziene este că plantele o [anonimizat] a îmbunătăți rezistența la patogeni. Fungii micorizieni arbusculari (AMF) fac parte din flora nativă a solului în majoritatea ecosistemelor. Acest lucru a fost estimat la peste 80% din toate plantele vasculare care formează micorize arbusculare. AMF au un efect pozitiv asupra nutriției minerale a [anonimizat]. [anonimizat] o componentă semnificativă a solului ca materie organică. [anonimizat], [anonimizat]. Acest context a [anonimizat], [anonimizat], formând ecosisteme duale cu amplificare antropică a mecanismelor biologice. Parcurile din zonele urbane se bucură de o interacțiune pozitivă a [anonimizat] a nutrienților.

[anonimizat], Graminee, [anonimizat]

1.[anonimizat] 2013 (http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2013/mwp268.pdf)

2.Interactions Between Mycorrhizal Fungi and Bacteria to Improve Plant Nutrient Cycling and Soil Structure Jose Miguel Barea, R. Azcón, C. Azcón-Aguilar

3. Selosse, M. A. & Roy, M. Green plants that feed on fungi: facts and questions about mixotrophy. Trends Plant Sci. 14, 64–70 (2009).

4.Helgason, T., Daniell, T. J., Husband, R., Fitter, A. H. & Young, J. P. W. [anonimizat]? Nature 394, 431 (1998).

5. [anonimizat] 2016

(https://www.newyorker.com/tech/elements/the-secrets-of-the-wood-wide-web)

Dependence on mycorrhizal mechanisms of urban grasses

Author: [anonimizat]:  prof. dr. [anonimizat]-Napoca,
Str. Mănăștur, Nr. 3-5, 400372,Cluj-Napoca, România; [anonimizat]

ABSTRACT

The term Wood Wide Web or mycorrhiza has come to describe the complex of interactions between trees and their microbial partners in the soil. The novelty about mycorrhizal cells is that plants can use it for nutritional exchange, and in some cases to improve pathogen resistance. The arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are part of the native soil flora in most of the systems. This was estimated at over 80% of all vascular plants form arbuscular mycorrhizae. AMFs have a positive effect on plant nutrition and can increase their tolerance to drought, heavy metals and environmental stressors. These fungi contribute decisively to the formation of the structured soil, but they are also a significant component of organic soil. From the perspective of partnership development, plant-growing species are able to grow on any soil, regardless of anthropic pressure. This context has contributed to the expansion of various grass species in the urban medium, Agropyron repens, Lolium Sp , Festuca Sp, forming dual ecosystems with anthropic amplification of biological mechanisms. The urban areas enjoy a positive interaction of quartz grasses, stimulated by the presence of mycorrhiza in the rhizosphere as a transfer network for nutrients.

KEYWORDS

Mycorrhiza, Fungi, Graminee, wood wide web,

BIBLIOGRAPHY

1.Gerasimov Yuri,Atlas of the forest sector in Poland 2013 (http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2013/mwp268.pdf)

2.Interactions Between Mycorrhizal Fungi and Bacteria to Improve Plant Nutrient Cycling and Soil Structure Jose Miguel Barea, R. Azcón, C. Azcón-Aguilar

3. Selosse, M. A. & Roy, M. Green plants that feed on fungi: facts and questions about mixotrophy. Trends Plant Sci. 14, 64–70 (2009).

4.Helgason, T., Daniell, T. J., Husband, R., Fitter, A. H. & Young, J. P. W. Ploughing up the wood-wide web? Nature 394, 431 (1998).

5. Macfarlane Robert, The Secrets of the Wood Wide Web 2016

(https://www.newyorker.com/tech/elements/the-secrets-of-the-wood-wide-web)

CUPRINS

Introducere 8

Capitolul 1 9

1 GRAMINEELE ÎN ECOSISTEMELE URBane 9

1.1 Tipuri de ecosisteme urbane 9

1.2 Plante graminee și rolul lor în mediul urban 10

1.3 Asamblarea vegetației în ecosistemele urbane 14

Capitolul 2 17

MICROORGANISMELE ÎN ECOSISTEMELE URBANE 17

2.1 Resursele microbiene din sol 17

2.2 Rolul microorganismelor în zonarea gramineelor 19

2.3 Importanța microorganismelor în stabilirea ecosistemelor 21

Capitolul 3 23

iNTERACȚIUNI PLANTE-MICROORGANISME 23

3.1 Interrlații plante-microorganisme din sol 23

3.2 Conectarea gramineelor la rețelele de hife micoriziene 25

Capitolul 4 27

MATERIAL SI mETODĂ 27

4.1 Scop și obicetive 27

4.2 Protocol experimental 27

4.3 METODOLOGIA DE CERCETARE 30

capitolul 5 34

REZULTATE ȘI DISCUȚI 34

5.1 Rzultatele 34

5.2 Statistică 36

5.3 Discuți 42

Concluzie 42

Bibliografie 45

Introducere

Cercetările care s-au efectuat au avut ca și scop analiza micorizelor în cadrul unui ecosistem din mediul urban.

Omul, ca orice ființă vie, nu se află în afara legilor care guvernează viața pe planeta noastră, ci s-a format și dezvoltat în interacțiune cu mediul natural. Acesta a influențat dintotdeauna dezvoltarea societății, dar gradul în care a exercitat această influența a fost diferite de la o epoca istorică la alta

În contextul modificărilor globale curente, caracterizate prin: schimbări climatice, conservarea ecosistemului, dezvoltări urbane, dezvoltarea sistemelor de transport, micorizele ar putea reprezenta o soluție în adaptarea de noi speci de graminee în toate zonele urbane și de la periferia lor.

Biotopul urban reprezintă rezultatul acțiunii modelatoare a omului asupra mediului "fizic", acțiune desfășurată într-un lung proces istoric, spre folosul său. Ca și în cazul ecosistemelor naturale, și în acest caz se poate vorbi de factorii staționări ai biotopului urban, dar în elementele de biotop urban se pot include factorii indusi de către societatea umană (factori ce se exprimă prin elemente antropogenice )

Rolul micorizelor este de a amplifica procesele de absorbție a nutrienților din sol și de a crește rezistența plantelor la secetă,boli și la poluarea din orașe.

Interacțiunile biologice prezente în ecosisteme influențează într-un mod pozitiv sau negativ calitatea și cantitatea spațiilor verzi. Dintre acestea, un loc foarte important îl ocupă interacțiunea dintre plante și microorganisme.

Capitolul 1

GRAMINEELE ÎN ECOSISTEMELE URBane

Tipuri de ecosisteme urbane

Într-o lume care se află in continuă dezvoltare zonele urbane acaparează teritorii mai mari și vaste în care omul a stabilit anumite condiții de viață și interacțiuni pe care le păstrează printr-un control și o dirijare permanentă , lupta pentru biodiversitate depinde de modul în care orașele sunt guvernate în mod eficient și de modul în care se conduc orașele și cum se transformă sistemul urban în integritatea și restabilirea ecosistemului.

Ecosistemele prezintă o mare varietate datorită influențelor numeroșilor factori din mediul extern sau intern.

Natura diferită a substratului material al biotopului, condițiile climaterice variate, precum și varietatea categoriilor trofice din biocenoză determină diversitatea categoriilor trofice din biocenoză, prin aceasta se determină o mare diversitate a ecosistemelor. De asemenea, diversitatea ecosistemelor mai este amplificată de gradul în care omul intervine în desfășurarea interacțiunilor din ecosistem sau în modificarea structurii de specii ori a biotopului ecosistemului ( Wilkinson și colab 2013).

Captarea stării și tendințelor biodiversității și a serviciilor ecosistemice în peisajele urbane reprezintă o parte importantă a înțelegerii dacă o zonă metropolitană se dezvoltă pe o traiectorie durabilă sau nu. Cu toate acestea, această sarcină reprezintă, de asemenea, provocări unice atât pentru factorii de decizie, cât și pentru oamenii de știință, provocări care se află atât la nivel metodologic (scalare, limite, definiții), cât și la nivel instituțional (integrarea biodiversității și a ecosistemelor cu obiective sociale și economice),( Wilkinson si colab.2013).

Biodiversitatea și ecosistemele urbane oferă numeroase alte beneficii, de la baza

dezvoltării sociale și economice a atenuării schimbărilor climatice și a adaptării acestora. Deși există o conștientizare tot mai mare că orașele afectează aproape fiecare ecosistem de pe pământ,contribuie în mod semnificativ la pierderea biodiversității și sunt din ce în ce mai vulnerabile.

Ecosistemul urban este un sistem complex care se compară cu mediul economico-social, factorii ecosistemului urban influențează decizia populației de a alege orașul.

Clasificarea spaților verzi:

Spațiile verzi au fost adesea folosite ca situri religioase dar și cimitire. În multe orașe au fost folosite ca și parcuri de agrement și grădini pentru utilizări pur recreative, au fost de asemenea prezente în orașe încă de milenii dar acestea au fost privilegiate împăraților, regilor și al altor elite urbane. Cu trecerea timpului orașele s-au dezvoltat, numărul populației a crescut iar spațiile verzi din orașe și jurul lor au fost concentrate pe suprafețe mici cu un număr redus de speci s-au chiar au dispărut facând loc blocurilor și industriilor.(fig.1)

Fig.1.Extinderea orasului.

Plante graminee și rolul lor în mediul urban

Dezvoltarea urbană are o puternică dimensiune europeană. Orașele interacționează și au influență asupra mediului înconjurător, astfel afectând mediul pe o suprafață mult mai întinsă. Dezvoltarea acestora este determinată și de factori externi precum schimbările demografice, nevoia de mobilitate, globalizarea și schimbările climatice. Scăderea numărului de locuințe și o îmbătrânire a populației sunt preconizate să amplifice presiunile asupra mediului în următoarele decenii. Dezvoltarea suplimentară a informațiilor, a serviciilor și a tehnologiei de comunicații aduce noi schimbări calitative importante în sistemele urbane.( Boone, și colab (2010))

Orașele acționează ca motoare ale progresului, deseori influențând în mare parte realizările și inovațiile noastre culturale, intelectuale, educaționale și tehnologice. Totuși, tendința actuală către nou, abordările privind densitatea redusă în dezvoltarea urbană determină un consum crescut de energie, resurse, transporturi și terenuri, crescând astfel emisiile de gaze cu efect de seră și poluarea atmosferică și fonică la niveluri care deseori depășesc limitele legale sau limitele de siguranță umană recomandate, (Kohsaka si colab. 2013).

În ceea ce privește ecosistemele foarte bine gestionate, zonele urbane ar trebui să reflecte caracteristicile sociale ale managerilor lor, care sunt în primul rând rezidenți. Deoarece caracteristicile peisajului se dezvoltă în timp, se presupune că vegetația actuală ar trebui să reflecte și caracteristicile sociale ale locuitorilor din trecut.

Poaceae sau gramineae este o familie de plante erbacee monocotiledonate, cu rădăcina fasciculată, cu tulpina formată din noduri și internoduri, cu infloreșcență în forma de spic (fig 2).

Fig.2 rădacina și infloreșcența – Poa pratensis și Festuca pseudovina-rădacină și inflorescență.

(Sursă-(http://www.univagro-iasi.ro)

Speciile de graminee decorative formează tufe compacte, rotunde, cu frunziș foarte fin. Vara și toamna, tufele se remarcă printr-un colorit inedit, discret dar de mare efect.

Unele graminee perene au în structura rădăcinilor țesuturi aerifere dispuse sub formă de canale (aerenchimuri) care au rolul de a conduce aerul în sol deoarece unele graminee cresc și pe solurile tasate.

Flosirea gramineelor:

Principalele funcții ale spațiilor verzi în zonele urbane, conform diferitelor studii făcute de-a lungul timpului la nivel mondial:

– spațiile verzi susțin sistemele urbane din punct de vedere social și ecologic;

– contribuie la îndeplinirea nevoilor cognitive, estetice, de relaxare, de recreere ale oamenilor

– contribuie la diminuarea stresului vieții urbane ;

– contribuie la “umanizarea” orașului, fiind plăcute din punct de vedere estetic, au rol de înfrumusețare;

– oferă posibilitatea de a-ți clarifica și limpezi gândurile, susțin odihna oamenilor;

– cu cât spațiile verzi sunt mai diverse ca număr, tipuri de specii, tipuri de peisaje, cu atât e mai mare valoarea lor psihologică;

– reduc temperatura din oraș, prin procesul de evapotranspirație al plantelor, parcurile reprezintă o insulă de răcoare la apus, având un impact benefic asupra microclimatului (Spronken-Smith);

– reglează regimul precipitațiilor; reduc amplitudinea scurgerilor acvifere de suprafață, reduc pericolul alunecărilor de teren;

Gramineele sunt recomandate pentru înfrumusețarea zonelor verzi, de orice natură parcuri, acoperișuri verzi (fig3) chiar și pereți verticali (fig4). Fie că vorbim despre grădini mici, ori despre cele cu dimensiuni generoase, speciile de graminee sunt mereu o alegere excelentă. Au calități ornamentale, volum,  un aspect natural și, nu în ultimul rând, un colorit interesant. Dincolo de estetică, speciile de graminee sunt apreciate și pentru rezistența lor la factorii climatici. Pot fi plantate, fără probleme, în orice zonă a țării. Majoritatea speciilor sunt adaptate la clima din România .Au o dezvoltare normală chiar și în zone cu clima aspră. La fel ca orice plantă, speciile de graminee iubesc lumina, dar nu sunt dependente de apă în cantități mari (sunt rezistente la un aport hidric redus). Singura condiție este spațiul între ele.

Fig 3.acoperiș verde

Sursă-(www.acoperisulcasei.ro)

Fig 4.perete verde vertical

Sursă-(http://greenwallsromania.blogspot.com)

Un rol important al vegetației, în special copaci și arbuști, este acela de reducere a poluării fonice, prin crearea unor ecrane fonoabsorbante de vegetație deasă.

Spațiile verzi influențează și starea de bine a oamenilor, expunerea în zone cu vegetație bogată având un rol benefic asupra stării generale a oamenilor și în diminuarea stresului.

Zonele naturale reprezintă cea mai bună alegere și pentru joaca celor mici, pentru recreere, pentru plimbări și activități diverse în familie, picnicuri,  sau pentru dezvoltarea activităților sociale.

Vegetația din zonele verzi influențează benefic starea psihică a utilizatorului. Plante ce pot fi admirate,pe parcursul anotimpurilor,începând cu perioada de înmugurire și continuând cu cele de înfrunzire si fructificare. Starea psihică este influențată pozitiv și de colorătura și formele florilor,dar și ale frunzișului,ramurilor și scoarței copacilor. În ultimi ani, recreera în spațile verzi este din ce în ce mai cautată,mai ales de către locuitorii zonelor urbne.

Aceste zone sunt, în general, cele din preajma locuințelor (parcuri, grădini,scuaruri, etc.) ,în interiorul orașelor,deoarece aceste spații verzii sunt mult mai rapide și cost mic de accesat. Spațiile verzi din afara orașelor (păduri,parcuri mari, zone de agrement, etc.) sunt accesibile,cu precădere,la sfârșit de săptămână,deoarece timpul necesar ajungerii în astfel de locuri este cu mult mai mare.

Asamblarea vegetației în ecosistemele urbane

Orașul constituie un complex ecologic în care atmosfera se caracterizează prin atenuarea exceselor climatice din timpul iernii, intensificarea caracterelor determinate de acumularea radiațiilor calorice în timpul verii, reducerea radiațiilor ultraviolete și alterarea proprietăților chimice prin acumularea poluanților emiși de diferite surse: uzine, sisteme de încalzire, mijloace de transport, reziduri etc. În orașe creșterea nivelului de zgomot, intensifică relațiile interumane, aglomerația și stresul (fig.5).

Fig.5.stresul antropic asupra parcurilor.

Sursă-(www.ziardecluj.ro)

Zonele urbane generează un mozaic de biotopuri. Acestea constituie sediul unor biocenoze ale căror specii asociate au cerințe ecologice dintre cele mai diverse; astfel este posibil ca numărul de specii, ca și numărul de indivizi ai unor specii ce trăiesc în ariile urbane să fie mult mai mare decât în ecosistemele originare. Periurbanul (zona de periferie a orașelor) îl constituie în general un teritoriu unde se poate identifica o mare biodiversitate. Contrar așteptărilor, orașul și ariile urbane pot constitui sediul unei importante varietăți de habitate specifice.

Cunoașterea calităților și defectelor soiurilor de graminee perene, în ceea ce privește ritmul de instalare, gradul de acoperire, densitatea, dar mai ales rezistența la boli și la secetă, ajută la folosirea judicioasă a acestora (Veronesi F. și colab., 1997).

Ecosistemele urbane, spre deosebire de ecosistemele naturale sunt foarte mult modificate cu clădiri, străzi, drumuri, locuri de parcare și alte construcții artificiale formând o acoperire a solului mare și impenetrabilă.

Spațiile verzi reprezintă inima orașului. Locul de unde se pompează aer curat, unde viața noastră de zi cu zi se ‘înverzește’, iar noi le dăruim de fiecare dată priviri pline de admirație și mulțumire că ne așteaptă să revenim. Pe lângă rolul estetic, spațiile verzi aduc orașelor o serie de beneficii ecologice, sociale, psihologice și economice.

Insflunța amplasări vegetației:

Urbanizarea poate schimba structura și compoziția vegetației unei regiuni, cum plantele indigene sunt înlocuite de specii neautohtone.

Mediul natural în care omul își desfășoară activitatea este format din mai multe sisteme ecologice. Un ecosistem, în general îl reprezintă relația dintre lumea organismelor vii și mediul lor de viață, sau cum se mai spune, unitatea dintre biocenoză și biotop (exemplu: un lac, o pădure, etc., formează în parte un ecosistem ). Un grup de oameni pe un spațiu determinat și de mediul ambiant respectiv alcătuiesc împreună un ecosistem urban . Ansamblul ecosistemelor planetei, între care există relații complexe de intercondiționare ,constituie ecosfera. Întrucât omul este singura ființă vie care poate depune o activitate conștientă, ecosistemul uman joacă rolul principal în cadrul ecosferei.

Capitolul 2

MICROORGANISMELE ÎN ECOSISTEMELE URBANE

2.1 Resursele microbiene din sol

Solul este una dintre cele mai importante resurse naturale ale Terrei, fiind poziționat la interfața litosferei cu biosfera, atmosfera și hidrosfera. Chiar dacă s-a constituit ca și obiect de studiu încă din antichitate, complexitatea organizatorică și funcțională a acestui sistem oferă încă un teren propice cercetării științifice, explorarea dinamicii și diversității acesteia. resurse putând încă oferi satisfacții deosebită a celora care vor să-i descopere necunoscutul

Biodiversitatea solului este o componentă majoră a biodiversității ecosistemelor terestre naturale sau antropice (fig6). Aceasta integrează toate organismele care trăiesc în sol, de la organisme unicelulare la plante și animale multicelulare, care pot fi clasificate folosind tehnici taxonomice tradiționale sau genetice. Biodiversitatea solului cuprinde, de asemenea, o imensă diversitate ecologică exprimată prin modele comportamentale, moduri de hrănire și preferințe de habitat ale organismelor din sol. Combinarea acestor aspecte se exprimă prin diversitatea ecologică a organismelor solului.

Fig.6.Biodiversitatea solului.

Sursă-(http://survlivel.cultu.be)

Solurile sunt rezultatul interacțiunii de la suprafața uscatului. Solul este un strat dinamic în cuprinsul căruia se desfășoară fără întrerupere numeroase și complexe procese chimice, fizice, biologice. Pe uscat, unde scoarța terestră se află în strânsă interferență cu aerul atmosferic, cu umiditatea și schimbările regimului termic, s-a dezvoltat o pătură subțire de sol ( 30 pana la 200 cm).

Alcătuirea solului este formată și din resturi vegetale și animale. La transformarea resturilor vegetale un rol important o au bacteriile, ce transformă aceste resturi în humus. O contribuție în formarea solurilor o are apa de infiltrație, ce dizolvă anumite substanțe hrănitoare din sol. Rădăcinile plantelor absorb odată cu apa substanțele hrănitoare.

În activitatea microorganismelor din sol sunt (protozoare, alge, ciuperci, actinomicete, bacterii) se disting trei tipuri de acțiuni esențiale:

acțiunea enzimatică, acțiunea principală a microorganismelor de care este legată evoluția tuturor elementelor din sol: ciclul carbonului, și humificarea, ciclul azotului, sulfului, fosforului;

acțiunea foarte importantă de stabilire a echilibrului biologic al solului;

acțiunea simbiotică.

Bacteriile heterotrofe simbiotice și nesimbiotice, ca și algele verzi albastre fixează azotul atmosferic, un element nutritiv important pentru creștereea plantelor. Bacteriile heterotrofe nefixatoare de azot (acelea care trăiesc pe materie organică), cele mai obișnuite dintre toate tipurile heterotrofe descompun materia organică.

Ciupercile descompun materia organică mai ales celulozele, ligninele și rășinile ce se descompun într-un ritm mai lent.

Ciupercile simbiotice (micorizele) ajută rădăcinile plantelor gazda specifice să absoarbă apa și elemente nutritive cum ar fi zincul (fig7). Actinomicetele, care au caracteristici atât de ciuperci cât și de bacterii, descompun materia organică și sunt sursa multor antibiotice. Algele adaugă materie organică în sol și îmbunătățesc aerația, iar tipul de alge verzi-albastre pot fixa azotul atmosferic. Microoganismele descompun erbicidele, fungicidele și insecticidele ca și alte substanțe chimice aplicate pe/si în sol sau ajunse în sol pe diferite căi. Din păcate unele pesticide sunt toxice și pentru unele microorganisme binefăcătoare.

Prin poziția, natura și rolul său, solul este un component al biosferei și produs al interacțiunii dintre mediul biotic și abiotic, reprezentând o zonă specifică de concentrare a organismelor vii și a energiei acestora. Solul și vegetația acoperă scoarța terestră, formează o unitate inseparabilă, sistemul pedoecologic mondial, sistem în care planta și solul acționează împreună.

Fig.7.ajutorul micorizelor la plante.

Sursă-(http://www.fabricadeplante.ro)

2.2 Rolul microorganismelor în zonarea gramineelor

„Formarea solului este rezultatul unei rețele complexe de procese biologice, chimice și fizice. Rolul microbilor din sol este de mare interes, deoarece acestea sunt responsabile pentru majoritatea transformărilor biologice și conduc la dezvoltarea unor bazine stabile și labile de carbon (C), azot (N) și alți nutrienți care facilitează stabilirea ulterioară a comunităților de plante”(S. Schulz si colab).

„Formarea solurilor fertile din stratul mineral anorganic implică o interacțiune complexă a proceselor fizice, chimice și biologice. Rata dezvoltării solului este dominată de variabile cum ar fi climatul, tipul de rocă, topografia, timpul, microorganismele și plantele”(Paul și Clark, 1996, Egli și colab., 2011).

Microorganismele sunt printre cele mai adaptabile organisme. Trecerea lor evolutivă pe durata lungă a timpului este extrem de scurt și aptitudinea de a se adapta unor medii diverse și adesea ostile, combinate cu puterea remarcabilă de selecție naturale, au făcut ca aceste microorganisme să fie cele mai rezistente forme de viață de pe această planetă. Ca atare, bacteriile și ciupercile abundente în sol sunt factorii esențiali în menținerea echilibrului ecologic.

Plantele oferă o nișă ecologică substanțială pentru microorganisme, iar porțiunile de plante și sol subterane (rădăcini) sunt în mod constant asociate cu un număr mai mare de microorganisme culese de mai multe beneficii de astfel de asociații (fig.8)

Fig.8.relația între rădăcini.

Sursă-(http://www.scritub.com)

„Interacțiunea dintre microbi și plante în rizosferă este dinamică și complicată. Unii microbi contribuie la sănătatea plantelor prin mobilizarea substanțelor nutritive, în timp ce unele sunt dăunătoare pentru sănătatea plantelor, deoarece acestea concurează cu plantele pentru nutrienți sau cauzează boală, iar unele stimulează creșterea plantelor prin producerea de hormoni sau prin suprimarea agenților patogeni. Bacteriile utile pentru plante se caracterizează în două tipuri generale: bacteriile care formează o relație simbiotică cu planta și cele care trăiesc liber se găsesc în sol, dar sunt adesea găsite în apropierea, pe sau chiar în țesuturile plantei’’(Kloepper și colab., 1988a , Frommel și colab., 1991)

Solul este o nișă excelentă de creștere a multor microorganisme: protozoare, ciuperci, viruși și bacterii. Unele microorganisme pot coloniza solul din jurul rădăcinilor plantelor, rizosfera, făcându-le să se afle sub influența rădăcinilor plantelor (Hiltner 1904; Kennedy2005). Aceste bacterii sunt numite rizizobacterii. Rizobacteriile sunt bacterii capabile să înmulțească și să colonizeze rădăcinile plantelor în toate stadiile de creștere a plantelor, în prezența unor micro-fluxuri concurente (Antoun și Kloepper 2001) unde acestea sunt în contact cu alte microorganisme.

2.3 Importanța microorganismelor în stabilirea ecosistemelor

Microorganismele sunt pilonii vieții de pe Pământ. De-a lungul a miliarde de ani, ele au evoluat în toate nișele de pe planetă.

Solurile sunt formate din componente vii și din componente non-vii care formează amestecuri complexe și eterogene. Microorganismele joacă un rol important în descompunerea și transformarea materiei organice în sol fertil, multe specii aducându-și contribuția la diferitele aspecte ale fertilizării solurilor (fig.9). Orice interferență pe termen lung în aceste procese biochimice riscă să perturbe ciclul elementelor nutritive în consecință, să altereze fertilitatea solului. Transformarea azotului și transformarea carbonului se produc

în toate solurile fertile. Deși coloniile microbiene care determină aceste procese diferă de la un sol la altul, căile de transformare sunt în mare aceleași.

Fig.9.Descompunerea vegetației.

Sursă-(www.westcoastseeds.com)

Variabilitatea biologică între populații și comunități de organisme (macroorganisme și microorganisme) este rezultatul presiunilor de selecție impuse de regimurile fizice și condițiile biologice ale mediului asociate cu mutații sau recombinări ale genomului acestor organisme. Biodiversitatea populațiilor sau a comunităților este o arhivă istorică adaptată acestor organisme. Se reflectă fenomene complexe care creează diversitate prin mutații, duplicări sau pierderi genetice, transferuri laterale și selectarea de către mediul înconjurător.

Semnificația teoretică și practică de mare actualitate a microorganismelor în Biologie și numeroase alte domenii știintifice și economico-industriale are ca premiză implicațiile lor în viața plantelor, animalelor și în primul rând a omului. Trăim într-o lume a microorganismelor de la naștere până la moarte. Suntem într-un permanent contact cu acestea, lume aparte a cărei intervenție a schimbat și schimbă permanent viața noastră și fără de care existența pe pământ nu ar putea fi posibilă.

„Un motiv major pentru studierea biodiversității este de a deschide aceste arhive pentru a înțelege factorii controlând ecologia, adaptarea și evoluția organismelor și cum această biodiversitate este legată de modul în care funcționează ecosistemele. Aceste informații sunt esențiale pentru gestionarea biodiversității, a organismelor de pe Terra, pentru a limita răspândirea dăunătorilor, o exploatare mai bună a organismelor care au aplicații la nivel industrial sau medical sau pentru a păstra organismele implicate în activități importante proceselor ecosistemice. Microorganismele joacă un rol principal în procesul de colonizare, dat fiind deficitul de azot în majoritatea cazurilor al ecosistemelor terestre în stadiu de pionierat” (Normand și colab.,2015).

„Microorganismele au o varietate de adaptări evolutive și mecanisme fiziologice de aclimatizare care le permit să supraviețuiască și să rămână active în fața stresului de mediu. Răspunsurile fiziologice la stres au costuri la nivel de organism, care pot avea ca rezultat modificări ale nivelurilor de C, energie, nutrienți și niveluri de ecosisteme. Aceste efecte pe scară largă rezultă din efectele directe asupra fiziologiei microbilor activi și prin controlul compoziției comunității microbiene active”( Schimel si colab 2007) .

Capitolul 3

iNTERACȚIUNI PLANTE-MICROORGANISME

3.1 Interrlații plante-microorganisme din sol

În majoritatea ecosistemelor prezența microorganismelor influențează modul în care se desfășoară procesele biologice. Astfel că, diversitatea ridicată a microorganismelor duce la formarea unor rețele interconectate, iar în unele situații aceste microorganisme colonizează diferite țesuturi vegetale, chiar și țesuturi animale, rezultând astfel un grad și mai ridicat de complexitate al rețelelor mai sus menționate.

Plantele superioare colonizează solul cu rădăcinile lor, cu o densitate maximă în stratul de sol de la 0-40 cm adâncime, zonă în care abundă și microflora aerobă și anaerobă a solului.

În mod fatal, între microfloră și rădăcinile plantelor apar relații de dependență directă, de metabioză, de concurență nutrițională, de dăunare, de simbioză etc.

Echilibrul vital al solului se realizează prin diferite mecanisme ,din care unele țin de resursele energetice și trofice ,altele ,de interrelațiile dintre diferitele segmente ale micropopulației solului și altele ,depinzând de interrelațiile dintre covorul vegetal al solului și microflora. Interrelațiile din sânul micropopulației solului sunt diverse, se desfășoară variat ca intensitate în timp și spațiu și adesea își schimbă caracterul, trecând de la interrelații benefice la cele de tip contrar,cum ar fi transformarea unei relații de parazitism inițial în relații simbiotice și vice-versa, în alte condiții.

Tipuri de interrelații:

1.Neutralismul

Neutralismul este relația de indiferență între două sau mai multe specii microbiene. Neutralismul apare mai ales când speciile dintr-un biotop restrâns în micorozonă, se deosebește mult între ele prin exigențele lor nutritive și deci nu intră în competiție pentru același substrat nutritiv.

2. Simbioza

Simbioza este asocierea mutuală între două sau mai multe specii microbiene(fig.10). Aceasta se bazeză pe nutriție încrucișată (fiecare asociere produce un anumit metabolit, esențial pentru celălalt microorganism,care este incapabil să-l sintetizeze). Simbioza se poate baza și pe un schimb de factori de creștere (vitamine, aminoacizi etc). Simbioza a fost observată între parteneri aparținând unor grupe diferite de microorganisme.

Fig.10.simbioza între rădăcină si ciupercă.

Nu totdeauna schimbul de substanțe metabolice este echitabilă. Este posibil, ca în cadrul simbiozei, unul dintre parteneri să beneficieze de mai multe resurse vitale de cât oferă

3. Comensalismul

Comensalismul (metabioza) este asocierea în care un partener profită, iar celălalt, nici nu profită și nici nu este influențat negativ.

4.Sinergismul

Sinergismul este o relație de cooperare, cu rezultate mai evidente, într-un anumit tip de procese biochimice sau chimice din sol.

5. Antagonismul

Antagonismul este acțiunea unei specii microbiene care limitează sau inhibă

dezvoltarea altei specii sau a altor specii, în același biotop. Se cunosc antagonisme datorate competiției (concurenței) pentru substanțe nutritive. O specie cu creștere rapidă va împiedica altă specie, care are o creștere mai lentă.

Microflora epifită (de pe sămânță) prezintă o anumită dinamică. Astfel în timpul

procesului de germinare în sol, beneficiază cu prioritate de exudatele seminței, creând în jurul

acesteia un biotop specific, denumit spermosferă, care contribuie, în condiții favorabile de

germinare, la o stare fito-sanitară benefică. Kandasamy și Prasad (1979) au constatat că în spermosfera semințelor de Phaseolus aureus, Ph. mungo și Crotalaria juncea, Rhizobium dat pe sămințe sau în sol, a scăzut numeric.

3.2 Conectarea gramineelor la rețelele de hife micoriziene

Termenul de micoriză este folosit pentru a descrie o gamă largă de asociații mutuale formate între rădăcinile plantelor și ciuperci. Astfel de asociații există în majoritatea speciilor de plante terestre și, prin urmare, în ecosistemele din întreaga lume.

Microflora solului își desfășoară în sol activitățile vitale în strânsă legătură cu sursele

energetice și trofice existente sau provenite din exterior, stabilindu-se diferite raporturi numerice sau de biomasă între diferitele segmente ale micropopulației solului. Odată cu apariția vegetației și dezvoltarea sistemului radicular în sol se instalează un alt tip de echilibru microbian, cantonat în jurul rădăcinilor, unde se constată o aglomerare a microflorei.

Colonizarea rădăcinilor prin fungi abusculari micorziali este procesul inițiat când o hifa fungică care provine dintr-un spor sau o rădăcină micorizală intră în contact cu suprafața rădăcinii și se diferențiază pentru a forma un appressorium (fig11) .

Există unele variații în aceste stadii inițiale de dezvoltare, iar în anumite specii de plante, ciupercile formează bobine intracelulare în straturile celulare subepidermale înainte de a crește intercelular în cortex. În cortexul interior se formează celelalte două structuri diferențiate. Ramurile hifale care rezultă din hifele intercelulare principale penetrează pereții celulelor corticale și se diferențiază în interiorul celulelor pentru a forma hifele terminale dihotomice,cunoscute ca arbusculi.

Fig.11.(Colonizare rădăcini) – schema colonizări rădăcinilor

Sursă-(www.micoriza.ro)

Majoritatea biotopurilor conțin multiple taxonomii microbiene care coexistă și interacționează în multe feluri, dintre care puține sunt cunoscute. Aceste interacțiuni nu sunt în majoritatea cazurilor specializate, bazate în principal pe aspecte trofice deoarece resursele sunt întotdeauna limitate, dar în unele cazuri există cazuri de relații reciproce sau parazitare.

Capitolul 4

MATERIAL SI mETODĂ

4.1 Scop și obicetive

SCOPUL:

Scopul lucrări este identificarea posibilități de utilizare a gramineelor ornamentale în spațiile verzi din Cluj-Napoca și din jurul orașului.

Obiective:

Descrierea structurilor micorizelor arbusculare în rădăcinile gramineelor

din spațiile verzi.

Elaborarea de recomandări privind introducerea unor specii de graminee ornametale cu capacitate ridicată de adaptare în județul Cluj.

4.2 Protocol experimental

Pentru prelevarea si analiza probelor am folosit următorele ustensile:

-o ruletă de 5 m

-o cazma

-30 de pungi de plastic

-etichete de hârtie

-o ladiță de plastic

-mănuși;

Proble s-au dus în laborator unde s-au curățat de pământ și am ales rădăcinile gramineelor.

Pentru păstrarea probelor după curățire s-au folosit:

-plicuri de hârtie

-lădițe de plastic

La curățire și la colorat s-a folosit:

– apă distilată

– soluție hidroxid de sodiu(NaOH)

-cerneală

-oțet

– eprubete numerotate

– sită;

(metoda de colorare după Stoian și Florian, 2009)

La studierea probelor s-a folosit:

– microscop optic

– lame și lamele

– tabel pentru înregistrarea datelor;

Din fiecare proba s-a ales 30 de fracmente de rădăcină din care s-au făcut determinări, fiecare probă a primit un punctaj. Datele obținute s-au introdus într-o foaie de calcul Excel unde s-a calculat gradul de colonizare, după aflarea gradului de colonizare datele au fost transferate în StarSoft Statiscă, rezultatele au fost transformate în grafice.

Metoda de lucru presupune analiza microscopică a fungilor vezicular-arbusculari și determinarea gradului de clonizare. Fiecare apreciere sa face după tabelu de mai jos (fig.12)

Cu datele obținute s-au determinat astfel:

-frecvența colonizării în sistemul radicular (F%),

– intensitatea colonizării micoriziene în sistemul radicular (M%),

– intensitatea colonizării micoriziene în fragmentele de rădăcină (m%),

– abundența arbusculilor în părțile micorizate ale fragmentelor de rădăcină (a %),

-abundența arbusculilor în sistemul radicular (A%).

Parametrii colonizării fiind calculați asftel:

F%=

M%=

m%=

a%=

A%=

Fig.12.(gradul de colonizare cu hife si arbusculi)

Sursă-(îndrumător de microbiologie)

4.3 METODOLOGIA DE CERCETARE

La metodologia de lucru avem următori pași:

Alegerea parcurilor: (fig.13)

-Parcul Central

-Parcul Rozelor;

-Parcul Feroviarilor;

Fig.13.(harta cu parcuri)

Alegerea distanței fațaă de arbori 1,2,3,4 și 5 metri

Alegerea gramineelor

Preluarea probelor s-a făcut în două perioade:

– o recoltare în timpul anotimpului de toamnă (vreme închisă cu căderi masive de precipitații) perioada 20-30 nov.2017 (fig.14)

-o recoltare la sfârșitul iernii, în timpul topirii zăpezilor și începutul înverzirii covorului ierbos :perioada 1-10 mar.2018 (fig.15)

Fig.14.

Fig.15.

Aducerea probelor in laborator

Sortarea probele in fucție de zonă (fig.16)

Fig.16.sortarea probelor

Spălarea probelor de pământ și alte impurități și punerea rădăcinilor în 15% soluție NaOH (fig.17)

Fig.17

După ce am spălat probele de impurități le-am pus la colorat (fig.18)

Fig.18.

După o săptămână ce probele au stat la colorat am început analiza.(fig.19)

Fig.19

capitolul 5

REZULTATE ȘI DISCUȚII

5.1 Structuri micoriziene indentificate

În urma analizări probelor la microscop am obținut următoarele rezultate:

i

Fig.20. Hife extra radiculate

Fig.21.Hife intra radiculare

Fig.22. Sporocarp

Fig.23. Spori și vezicul

Fig. 24. Bucla unei hife în interiorul celulei corticale radiculare

Fig.25. Celule auxiliare ale micorizei

5.2 Statistică

Datele statistice sunt următoarele:

Prezența microorganismelor și a proceselor biologice pe care acestea le realizează cu rădăcinile plantelor este direct influențată creșterea și dezvoltarea vegetală (Tab.1).

Tabel 2

Date statistice

Prin interpretarea datelor statistice s-a observat un grad ridicat de colonizare a probelor analizate. Din totalul de 30 de probe 91.9% au fost colonizate de către fungi micoorizieni.

Valorile gradului de frecvență (F%) obținute în urma cercetări sunt mai reduse decât valorile intesității.

Tabel 1

Corelarea parametrilor micorizieni

În urma rezultatelor intesitatea colonizări în sistemul radicular este influențată pozitiv de către frecvența colonizării în sistemul radicular (F%).

Între frecvența colonizării în sistemul radicular (F%) și intesitatea colonizări în sistemul radicular (M%) nu există o corelație pozitivă, deosebit de semnificativă.(tabel.1.)

Între gradul de colonizare și frecvența fenomenului biologic există o corelație pozitivă da slab semnificativă.

Între gradul de arbuscularitate în sistemul radicular (A%) există o puternică relație și intesitatea fenomenului biologic.

Între (A%) există corelație pozitivă doar slab semnificativă

Între (A%) și (Gc%) este o corelație pozitivă puternic semnificativă.

În cazul frecvenței (F%) și intesități (M%), valorile obținute depășesc distribuția estimată statistic. O posibilă explicație pentru această deviație este dezvoltarea accelerată a micorizelor în urma simbiozelor.

Numărul de fragmente micorizate(nb myco), gradul de arbuscularite în fragmente(a%), și intensitatea în fragmente micorizate(m%) respectă curba de distribuire normală .

Gradul de colonizare prezintă valorile cele mai ridicate la valoarea de 25-30% ale arbuscularității în sistemul radicular.(A%). Iar majoritatea valorilor gradului de colonizare s-a înregistrat la rezultatele gradului de arbuscularitate de 1%-15%.

Intensitatea fenomenului de micorizare prezintă majoritatea valorilor la rezultate ridicate ale frecvenței. Datorită variabilității biologice întâlnite în ecosistemele naturale, o parte din rezultatele intensității nu urmăresc distrbuția normală a rezultatelor.

Gradul de arbuscularitate în sistemul radicular este mai puternic influențat de intensitatea fenomenului biologic decât frecvența la care acesta are loc. (Fig 35)

Gradul de colonizare este mai ridicat la valori mai pozitive ale intensității și ale frecvenței.

Gradul de colonizare în funcție de arbuscularitate în fragementele analizate și intensitatea colonizării în fragmentele de rădăcină este mai ridicat când ambele valori sunt pozitive.

5.3 Discuții

În urma cercetărilor s-a observat că gramineele din ecosistemele urbane (parcuri) nu sunt influențate de distanța față de arbori și nici de zonă.

5.4 Recomandări

După evaluarea datelor avem următoarele recomandări de plante graminee decorative;

Miscanthus sinensis:-Este cultivată pe scară largă ca plantă ornamentală în regiuni temperate din întreaga lume.

Fig.38.

Bambusa aurea:-folosit în scopuri ornamentale și garduri de protecție a vieții private.

Fig.39.

Hordeum jubatum :-poate fi găsită în întreaga lume în zone cu temperaturi scăzute până la căldură.

Fig.40.

Hakonechloa sp : Planta este suficient de rezistentă pentru a supraviețui în zonă cu temperatură ridicată și rece până la (-28 ° C).

Fig.41.

Bibliografie

Abbott, Lynette K., and Daniel V. Murphy. Soil biological fertility: a key to sustainable land use in agriculture. Springer Science & Business Media, 2003.

Allen, M.J., New York, Routledge, Chapman & Hall,

Anderson, J. M. "Invertebrate-mediated transport processes in soils."Agriculture, ecosystems & environment 24.1 (1988): 5-19.

Azcón-Aguilar, C. Barea, J.M., 1992. Interactions between mycorrhizal fungi and other rhizosphere microorganisms, în Mycorrhizal Functioning: An Integrative Plant– Fungal Process,

Schulz, S., Brankatschk, R., Dümig, A., Kögel-Knabner, I., Schloter, M., & Zeyer, J. (2013). The role of microorganisms at different stages of ecosystem development for soil formation. Biogeosciences, 10(6), 3983-3996.

Hirte, W. F. (1990). Soil Microbiology and Biochemistry, EA Paul, FE Clark (Eds.). Academic Press Inc., New York (1989), 258 Seiten, Preis: 39, 9£, ISBN: 0-12-546805-9.

Wilkinson, C., Sendstad, M., Parnell, S., & Schewenius, M. (2013). Urban governance of biodiversity and ecosystem services. In Urbanization, biodiversity and ecosystem services: Challenges and opportunities (pp. 539-587). Springer, Dordrecht.

Kohsaka, R., Pereira, H. M., Elmqvist, T., Chan, L., Moreno-Peñaranda, R., Morimoto, Y., … & Cruz, C. S. (2013). Indicators for management of urban biodiversity and ecosystem services: city biodiversity index. In Urbanization, biodiversity and ecosystem services: challenges and opportunities (pp. 699-718). Springer, Dordrecht.

Schimel, D. (2007). Carbon cycle conundrums. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(47), 18353-18354.

Elia, M., Normand, C., Laviano, A., & Norman, K. (2016). A systematic review of the cost and cost effectiveness of using standard oral nutritional supplements in community and care home settings. Clinical nutrition, 35(1), 125-137.

Timmenga, E. J., Schoorl, R., & Klopper, P. J. (1990). Biomechanical and histomorphological changes in expanded rabbit skin. British journal of plastic surgery, 43(1), 101-106.

Boone, C. G., Cadenasso, M. L., Grove, J. M., Schwarz, K., & Buckley, G. L. (2010). Landscape, vegetation characteristics, and group identity in an urban and suburban watershed: why the 60s matter. Urban Ecosystems, 13(3), 255-271.

http://www.uaiasi.ro/ro/files/doctorat/2009_nov_Popovici_Constantin_Iulian_ro.pdf

https://www.ecomagazin.ro/importanta-spatiilor-verzi-urbane/

http://www.usamvcluj.ro/files/teze/sandor.pdf

https://www.biogeosciences.net/10/3983/2013/bg-10-3983-2013.pdf

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1890/06-0219

https://edoc.site/curs-4-biologia-solului-pdf-free.html

http://www.referate-scolare.ro/biologie/Ecosistemul-Urban–Biotip–Biocenoze–Elemente-Antropice-Ale-Biotopului–Diferente-Ale-Ecosistemelor-Urbane-Fata-De-Cele-Natural/

Bacteria in Agrobiology Crop Ecosystems

Bacteria in Agrobiology Disease Management