Ekofizjologia mikroorganizmów wodnych

biologia
biotechnologia
ochrona środowiska

fakultatywne

w sali i w terenie

Wykład: Mikroorganizmy wodne (prokariotyczne i eukariotyczne). Specyfika i fizykochemiczne właściwości środowisk wodnych wpływające na występowanie mikroorganizmów. Materia organiczna w ekosystemach wodnych. Produkcja pierwotna fitoplanktonu. Materia organiczna jako baza substratowa i energetyczna dla mikroorganizmów heterotroficznych (asymilacja, respiracja, wydajność wzrostu bakterii i czas generacji). Ektoenzymy w wodach. Produkcja wtórna bakterii. Pętla mikrobiologiczna ("microbial loop"). Wirusy i fagi (występowanie, znaczenie ekologiczne). Biogeochemiczna aktywność mikroorganizmów. Metody badań występowania i aktywności mikroorganizmów oraz procesów mikrobiologicznych w wodach naturalnych.

Wykład: Mikroorganizmy wodne (występowanie i dynamika zmian liczebności i biomasy, wzajemne relacje). Specyfika i fizykochemiczne właściwości środowisk wodnych (biogeny mineralne, światło, temperatura, biologicznie reaktywne gazy, stratyfilacja termiczna jezior) wpływające na występowanie mikroorganizmów. Materia organiczna w ekosystemach wodnych (formy występowania, pochodzenie i skład). Produkcja pierwotna (fitoplankton, bakterie fotosyntetyzujące i chemosyntetyzujące). Wydzielanie pozakomórkowe przez fitoplankton (intermediaty pośrednie fotosyntezy, metabolity wtórne). Materia organiczna jako baza substratowa i energetyczna dla mikroorganizmów heterotroficznych (asymilacja, respiracja, wydajność wzrostu bakterii i czas generacji). Ektoenzymy w wodach (aktywność, regulacja syntezy, znaczenie w metabolizmie mikroorganizmów oraz funkcjonowaniu ekosystemów wodnych). Produkcja wtórna bakterii (tempo wytwarzania biomasy, wpływ czynników środowiskowych). Pętla mikrobiologiczna ("microbial loop"): komponenty, interakcje troficzne i paratroficzne, znaczenie ekologiczne. Wirusy i fagi (występowanie, znaczenie ekologiczne). Biogeochemiczna aktywność mikroorganizmów (rola w cyklu węgla, azotu i fosforu). Pozakomórkowe kwasy nukleinowe w ekosystemach jeziornych (występowanie, degradacja, znaczenie ekologiczne). Bioróżnorodność a funkcja mikroorganizmów wodnych (mechanizmy i czynniki kształujące bioróżnorodność w środowiskach wodnych). Biochemiczne i molekularne podstawy badań mikroorganizmów wodnych i procesów mikrobiologiczntych w wodach.

Ćwiczenia: Celem ćwiczeń terenowych jest zapoznanie studentów ze specyficznymi właściwościami fizykochemicznymi i biologicznymi ekosystemów jeziornych oraz podstawowymi technikami badawczymi stosowanymi we współczesnej ekofizjologii mikroorganizmów wodnych (liczebność i biomasa mikroplanktonu, produkcja i respiracja mikroplanktonu, enzymatyczna dekompozycja materii organicznej, relacje troficzne pomiędzy bakteriami i bakteriożercami, różnorodność genetyczna i biochemiczna mikroorganizmów jeziornych). Każdy zespół ćwiczeniowy (3-4 osoby) realizuje ćwiczenia w postaci odrębnego mini-projektu badań.

0. Brock Biology of Microorganisms (14th Edition): Michael T. Madigan ...

1. Overbeck, J., Chróst, R.J. (eds.) (1990): Aquatic Microbial Ecology: Biochemical and Molecular Approaches. Springer Verlag, New York, pp. 190.

2. Chróst, R.J. (1991): Microbial Enzymes in Aquatic Environments. Springer Verlag, New York, pp. 385.

3. Overbeck, J. & Chróst, R.J. (eds.) (1994): Microbial Ecology of Lake Plußsee. Springer-Verlag, New York, pp. 392

4. Chróst, R.J., Rai, H. (1994): Bacterial secondary production, pp.. 92-117. - In: Overbeck, J., Chróst, R.J. (eds.), Microbial Ecology of Lake Plußsee. Springer-Verlag, New York.

5. Koton-Czarnecka M., Chróst, R.J. 2001. Konsumpcja bakterii przez pierwotniaki w ekosystemach wodnych. - Post. Mikrobiol. 40: 219-240

6. Siuda, W. 2001. Enzymatyczna regeneracja ortofosforanu w wodach jezior. - Post. Mikrobiol. 40:187-217

7. Wetzel, R.G. 2001. Limnology. Lake and River Ecosystems. Third Ed. Academic Press, San Diego, 1006 pp.

8. Chróst, R.J., Siuda, W. 2002. Ecology of microbial enzymes in lake ecosystems, str. 35-72. W: Burns, R., Dick, R. (eds.), Enzymes In The Environment: Activity, Ecology, and Applications. - Mercel Dekker, Inc., New York

9. Azam, F., A. Z. Worden. 2004. Microbes, molecules, and marine ecosystems. - Science 303: 1622-1624

10. Walczak, M., Donderski, W. 2005. Bakterioneuston zbiorników wodnych. - Post. Mikrobiol. 44: 275-288.

11. Skowrońska, A., Zmysłowska, I. 2006. Współczesne metody identyfikacji bakterii stosowane w ekologii mikroorganizmów wodnych - Fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH). - Post. Mikrobiol. 45: 183-193.

12. Chróst, R.J., Siuda, W. (2006): Microbial production, utilization, and enzymatic degradation of organic matter in the upper trophogenic water layer in the pelagial zone of lakes along a eutrophication gradient. - Limnol. Oceanogr. 51: 749-762.

13. Grossart HP, Simon M?. 2007. Interactions of planktonic algae and bacteria: effects on algal growth and organic matter dynamics?. - Aquatic Microb. Ecol. 47: 163-176

Po ukończeniu zajęć Student:

- Ma szeroką wiedzę dotyczącą znaczenia procesów metabolicznych prowadzonych przez mikroorganizmy dla funkcjonowania ekosystemów naturalnych.

- Rozumie skomplikowane, wzajemne relacje występujące pomiędzy mikroorganizmami żyjącymi w środowiskach wodnych.

- Potrafi stosować nowoczesne metody analityczne, w tym z zakresu biologii molekularnej, w celu oceny stanu naturalnych środowisk wodnych.

- Zna zasady ochrony i rekultywacji środowisk wodnych i potrafi zaplanować złożone działania rekultywacyjne w oparciu o aktualny stan wiedzy w zakresie ekologii mikroorganizmów.

- Potrafi podjąć dyskusję w zakresie problematyki związanej z mikrobiologicznym aspektem ochrony naturalnych zasobów wodnych.

- Potrafi stworzyć opracowania wyników prowadzonych przez siebie badań w oparciu o wiedzę literaturową.

Forma zaliczenia:

ćwiczenia - opracowanie i prezentacja multimedialna wyników badań podczas seminarium na zakończenie ćwiczeń terenowych;

wykłady - egzamin pisemny (test).