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Type: Dissertação
Title: Diversidade de bactérias e arqueias em camas de criação de vacas leiteiras do tipo compost barn: ciclagem de nutrientes e emissão de gases de efeito estufa
Author: Janiques, Amanda Meirelles de Sá
First Advisor: Cesar, Dioneia Evangelista
Co-Advisor: Medeiros, Julliane Dutra
Referee Member: Machado, Alessandra Barbosa Ferreira
Referee Member: Dorneles, Elaine Maria Seles
Resumo: Microrganismos são os seres vivos mais diversos do planeta e muitos ainda desconhecidos, ou não classificados. Na cama de sistemas de criação de vacas leiteiras do tipo compost barn (CB) não é diferente. Neste trabalho avaliamos a diversidade de procariotos (bactérias e arqueias), nas camas de várias fazendas de criação de vacas leiteiras do tipo CB. Primeiro, analisamos a estrutura e dinâmica da comunidade de bactérias nitrificantes em camas de duas fazendas no sul de Minas Gerais/MG com diferentes tempos de instalação e funcionamento: uma cama em etapa de sucessão inicial e outra madura. As densidades de bactérias oxidadoras de amônia e nitrito, quantificadas pela técnica de hibridização in situ fluorescente (FISH), foram diferentes nas camas das duas fazendas ao longo do tempo. Essas bactérias ligadas ao ciclo de nitrogênio participam de uma interação complexa entre microrganismos e componentes abióticos dos sistemas. O segundo trabalho foi realizado em um sistema do tipo CB da Fazenda Experimental da EMBRAPA Gado de Leite em Coronel Pacheco/MG. A densidade de bactérias das ordens Methanosarcinales e Methanobacteriales foi avaliada, também pela técnica de FISH, na cama deste sistema ao longo do tempo. O papel da passagem do trator na densidade destas arqueias metanogênicas e sua distribuição em diferentes profundidades da cama também foi avaliado. E, ainda, relacionamos essas densidades com as concentrações de metano medidas antes e após a aeração realizada pela passagem do trator. Nos primeiros meses após instalação da cama e após a passagem do trator, foi observado maior variação nas densidades destas arqueias. As densidades das arqueias foram dez vezes maiores após 18 meses de funcionamento do sistema. Na primeira coleta, durante a instalação da cama, foram encontradas as menores densidades e proporção de Methanosarcinales. Após aeração e homogeneização do tamanho das partículas pelo trator, foi observado maior número de arqueias Methanobacteriales nas duas profundidades amostradas. Por fim, no terceiro trabalho, a diversidade bacteriana foi avaliada através sequenciamento do gene 16S rRNA de amostras de cama de cinco fazendas de Minas Gerais/MG e uma de Goiás/GO, com diferentes tipos de material da cama, tamanho do sistema, número de vacas por área, idade da cama, quantidade de nutrientes e gases de efeito estufa produzido durante as coletas. As camas apresentaram microbiotas distintas, com diversas sequências variantes de amplicons (ASVs) sem assinatura taxonômica a nível de família e gênero. ASVs foram diferencialmente abundantes em baixo fluxo de metano produzido e outras em alto fluxo deste gás. Portanto, torna-se fundamental o estudo sobre o sistema CB, suas vantagens e potenciais impactos, a fim de aumentar o entendimento sobre este sistema e identificar estratégias capazes de influenciar na tomada de decisão para alternativas sustentáveis.
Abstract: Microorganisms are the most diverse living beings on the planet and many are still unknown or unclassified. It is no different in the bedding of compost barn (CB) dairy farming systems. In this study, we evaluated the diversity of prokaryotes (bacteria and archaea) in the bedding of various CB dairy farms. Firstly, we assessed the structure and dynamics of the nitrifying bacteria community in the litter of two farms in the south of Minas Gerais/MG with different installation and operating times: one in the early succession stage and the other mature. The densities of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria, quantified by the fluorescent in situ hybridization (FISH) technique, were different in the beds of the two farms over time. These bacteria linked to the nitrogen cycle participate in a complex interaction between microorganisms and abiotic components of the systems. The second study was carried out in a CB system at the Experimental Farm EMBRAPA Dairy Cattle in Coronel Pacheco/MG. The density of bacteria from the orders Methanosarcinales and Methanobacteriales was assessed, also using the FISH technique, in the bedding of this system over time. The role of the tractor on the density of these methanogenic archaea and their distribution at different depths of the bed was also assessed. We also related these densities to the methane concentrations measured before and after aeration by the tractor. In the first few months after the bed was installed and after the tractor had passed through, there was greater variation in the densities of these archaea. The densities of the archaea were ten times higher after the system had been in operation for 18 months. The lowest densities and proportions of Methanosarcinales were found in the first collection, during bed installation. After aeration and homogenization of the particle size by the tractor, a greater number of Methanobacteriales were observed at both sampling depths. Finally, in the third study, bacterial diversity was assessed by sequencing the 16S rRNA gene in bedding samples from five farms in Minas Gerais/MG and one in Goiás/GO, with different types of bedding material, system size, number of cows per area, bedding age, amount of nutrients and greenhouse gases produced during collection. The bedding from each farm presented a distinct bacterial community, with many amplicon sequence variants (ASVs) without a taxonomic signature at family level. Some bacteria were found in low methane flows and others in high methane emissions. Therefore, it is essential to study the CB system, its advantages and potential impacts, in order to increase understanding of this system and identify strategies capable of influencing decision-making towards sustainable alternatives.
Keywords: Compostagem
Bactérias nitrificantes
Arqueias metanogênicas
Sequenciamento genético
Manejo
Composting
Nitrifying bacteria
Methanogenic archaea
Genetic sequencing
Management
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós Graduação em Biodiversidade e Conservação da Natureza
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18138
Issue Date: 25-Nov-2024
Appears in Collections:Mestrado em Biodiversidade e Conservação da Natureza (Dissertações)



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