EKOLOGI MIKROBA Pertemuan ke-6 Mikrobiologi Pertanian (AET 209)

Presentasi berjudul: "EKOLOGI MIKROBA Pertemuan ke-6 Mikrobiologi Pertanian (AET 209)"— Transcript presentasi:

1 EKOLOGI MIKROBA Pertemuan ke-6 Mikrobiologi Pertanian (AET 209)

2 Bidang yang erat terkait dan seringkali dipersepsikan sama dengan mikrobiologi lingkungan yaitu: EKOLOGI MIKROBA Ekologi mikroba yaitu Ilmu yang mempelajari antara hubungan timbal balik (interaksi dan interdependensi) antara mikrorganisme dengan lingkungannya baik lingkungan biotik maupun abiotik.

3 Microbial Ecology & Environmental Microbiology- the study of microbes & their processes in vivo:
➢ What is an ecosystem? ➢ Are all ecosystems colonised by microbes? ➢ What do we know about numbers & diversity of microbes in nature? ➢ Do they live in isolation and or do they interact? ➢ How many microbial species are there & can we culture them all in the laboratory Who, where, what & how

4 ? Bacteria Archaea Eucarya Why Study ecosystems?
To date, much of what we know about the origin, maintenance and distribution of biological diversity stems from research on terrestrial macroorganisms such as birds, plants and insects. Bacteria Archaea Eucarya Animals Green non-sulfur ? Entamoebae Slime molds bacteria Fungi Plants Ciliates Gram Methanosarcina positives Purple bacteria Cyanobacteria Flavobacteria Methanobacterium Halophiles Methanococcus ThermoproteusT.celer Pyrodictium Flagellates Trichomonad Thermotogales Microsporidi Diplomonads

5 Pemahaman distribusi dan ekologi dasar dari salah satu kelompok organisme paling beragam di muka bumi masih merupakan isu penting dalam penelitian lingkungan yang belum terpecahkan.

6 Habitat Mikroba Lingkungan Terestrial/Daratan 2. Lingkungan Air
Termasuk “tanah” dan “tanaman” Pada habitat tanah, kebanyakan pertumbuhan mikroba terjadi di permukaan partikel tanah (rhizosfer) Faktor utama yang mempengaruhi aktifitas mikroba di dalam tanah adalah ketersediaan air. 2. Lingkungan Air Contoh: danau, kolam, dan sungai Alga yang mengambang pada permukaan air: phytoplankton Alga yang menempel pada dasar air: alga bentos

7 Abundance of aquatic microbes
Groundwater 1 x 104 - 4 105 cells/ml Central Atlantic Ocean 2 105 - 8 Mediterranean Sea - 7 Antartic coastal areas Coastal lagoons 7 - 2 106 cells/ml Continental lakes 106 - 3 Eutrophic lakes 6 107 cells/ml Hyperhaline ponds up to 108 cells/ml Extremely abundant High and constant abundances in very different environments Bacterial biomass equivalent to phytoplankton and zooplankton

8 Microbes are small but…

9 sometimes they have conspicuous colors in pure cultures…
and we can see them easily … PHOTOSYNTHETIC SULFUR BACTER

10 …making visible the invisible!
LAKE CISO, SPAIN PURPLE SULFUR BACTERIA

11 Biogeochemical activity…
D E F G H IRON BACTERIA

12 …making visible the invisible!
RIO TINTO, SPAIN

13 huge cells accumulations…
Hyperhaline Haloquadratum and Salinibacter ST POLA SOLAR SALTERNS, SPAIN Up to 108 cells/ml!

14 … even from 800 km distance! COASTAL WATERS, SOMALIA A “milk sea” of luminescent Vibrio detected by satellite

15 SIKLUS KARBON

16 SIKLUS KARBON

17 SIKLUS KARBON Dekomposisi mikroba merupakan sumber CO2 tunggal terbesar yang dilepas ke atmosfer

18 SIKLUS NITROGEN

19 SIKLUS SULFUR

20 JENIS INTERAKSI BIOLOGI PADA MIKROBA
Interaksi yang terjadi pada mikroorganisme berlangsung antara Mikroorganisme >< mikroorganisme Mikroorganisme >< tumbuhan Mikroorganisme >< hewan Mikroorganisme >< manusia Inang menyediakan lingkungan yang stabil (T, pH, tekanan osmosis, kelembaban dll) dan nutrien yang cukup bagi kehidupan mikroba. Mikroba pada rumen sapi Mikroba dalam mulut manusia

21 KARAKTERISTIK DALAM INTERAKSI MIKROBA
Interaksi bersifat dinamis Kemampuan tumbuh mikroba sesuai dengan kondisi lingkungan yang mendukung pertumbuhannya Beberapa mikroba dapat tumbuh pada inang juga mampu hidup bebas di lingkungan. Dalam banyak kasus, kondisi fisiologis yang dibutuhkan pada dua keadaan ini sangat berbeda. Mikroba harus mempunyai cara untuk mendeteksi apakah bisa berinteraksi dengan inang Mikroba harus bereaksi terhadap keberadaan /ketiadaan inang melalui perubahan dari ekspresi gen tertentu

22 KARAKTERISTIK DALAM INTERAKSI MIKROBA
Mikroba harus hati-hati dalam memilih inang yang tepat Mikroba harus mampu melakukan kolonisasi pada inang dan mikroba harus bisa mendapatkan senyawa pertumbuhan yang diperlukan selama interaksinya Mikroba harus mempunyai mekanisme untuk mampu memenangkan upaya pertahanan diri dari inang sehingga mikroba tetap bisa mempertahankan kolonisasinya.

23 Masing-masing mikroorganisme mempunyai pengaruh terhadap lingkungannya
Sebagian besar mikroorganisme ditemukan di alam tidak dalam bentuk tunggal, tetapi dalam bentuk populasi di dalam komunitas. Interaksi sangat berarti pada beberapa populasi yang ada dalam komunitas. Interaksi yang terjadi bisa bersifat positif ataupun negatif Masing-masing mikroorganisme mempunyai pengaruh terhadap lingkungannya Mikroba yang tumbuh pada air yang tercemar Mikroorganisme fotosintetik di perairan Mikroba pada tanaman tomat Mikroba tanah Mikroba pada rumen sapi Mikroba pada rongga mulut manusia

24 Interaksi Mikroba dengan Tanaman/Mikroba

25 mengendalikan penyakit secara biologis,
Interaksi mikroba dalam tanah memegang peranan kunci dalam mengendalikan penyakit secara biologis, pembusukan bahan-bahan organik, dan daur bahan-bahan makanan pokok untuk tanaman.

26 Peran Mikroba pada Tanaman

27

28 JENIS-JENIS INTERAKSI MIKROBA DENGAN TANAMAN/MIKROBA

29 3. Amensalisme / Antibiosisme /Antagonisme 4. Mutualisme
1. Simbiosis 2. Komensalisme 3. Amensalisme / Antibiosisme /Antagonisme 4. Mutualisme 5. Parasitisme 6. Predasi 7. Kompetisi 8. Netralisme

30 Simbiosis Suatu interaksi yang stabil antara dua jenis
organisme dimana terjadi asosiasi atau kontak fisik yang erat tanpa memperhatikan dampaknya pada masing masing pihak.

31 Komensalisme Suatu interaksi yang stabil dimana satu
pihak mendapat keuntungan dari proses interaksi, sementara pihak lain tidak mendapat keuntungan namun juga tidak Dirugikan. Contoh : anggrek dengan pohon yang di tumpanginya

32 Parasitisme Suatu interaksi yang menghasilkan asosiasi
dimana satu pihak diuntungkan, sementara pihak lain (inang) dirugikan (dirusak) karena parasit mengambil makanan dari inang. Contoh : benalu dengan pohon inangnya Tanaman yang diparasitasi oleh patogen Binatang yang diparasitasi oleh patogen

33 Amensalisme / Antibiosisme /Antagonisme
Suatu interaksi antagonis (penghambatan atau penghentian pertumbuhan dari satu organisme terhadap yang lain melalui senyawa metabolit yang dihasilkan berupa antibiotik.

34 Predasi Suatu bentuk interaksi pemangsaan antara
pemangsa (predator) dengan mangsa

35 Kompetisi Suatu interaksi persaingan terhadap
sumber daya (nutrisi, oksigen, cahaya, ruang) yang ketersediaannya terbatas dibutuhkan secara bersamaan dalam sebuah 'niche'

36 Netralisme Hubungan tidak saling mengganggu
antara organisme dalam satu habitat yang sama. Masing-masing hidup dengan tidak mengganggu satu dengan lainnya.

37 NAMA INTERAKSI EFEK INTERAKSI POPULASI A POPULASI B
NETRALISME KOMENSALISME + MUTUALISME KOMPETISI _ AMENSALISME 0/+ PARASITISME PREDASI

38 INTERAKSI MIKROBA DENGAN AKAR TANAMAN
Akar tanaman secara langsung berinteraksi dengan mikroorganisme di dalam tanah. Interaksi ini ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Interaksi yang menguntungkan dapat bermanfaat sebagai biofertilizer

39 Interaksi yang menguntungkan
Antara lain : - Cendawan Mikoriza dengan akar tanaman - Bakteri Rhizobium dengan akar tanaman leguminosae

40 Bakteri Rhizobium Merupakan kelompok bakteri yang mempunyai
kemampuan sebagai penyedia hara bagi Tanaman Bakteri hanya bisa memfiksasi nitrogen atmosfer bila berada di dalam bintil akar mitra legumnya Bintil akar yang efektif : bagian dalam berwarna merah (pigmen leghemoglobin)

41 Bakteri Rhizobium Proses Pembentukan Bintal Akar

42 Rhizobium-legume mutualism
(food for food) Tanaman memberikan gula kepada bakteri Rhizobium Bakteri Rhizobium memfiksasi nitrogen dan mengirimkannya ke akar tanaman.

43 Cendawan Mikoriza Mikoriza adalah
struktur sistem perakaran yang terbentuk karena adanya cendawan yang bersimbiosis (umumnya menguntungkan) dengan sistem akar tanaman.

44 Tipe Mikoriza Ektomikorhiza : hidup antara jamur dengan tanaman, apabila hifanya tidak menembus ke dalam akar tetapi hanya pada sampai lapisan epidermis. Endomikorhiza (CMA): hidup antara jamur dengan tanaman, apabila hifanya dapat menembus sampai ke dalam (korteks).

45

46

47 CENDAWAN MIKORIZA ARBUSKULA (CMA)

48 Peranan mikoriza pada tanaman
1. Membantu penyerapan air dan hara (fosfat) 2. Membantu transfer hara, asimilasi karbon, dan fitohormon 3. Membantu pertumbuhan awal bibit 4. Meningkatkan daya hidup-transplanting- dan kualitas bibit 5. Mengefisiensikan pemupukan

49 Peranan terhadap lingkungan
1. Membantu ketahanan atau toleransi bibit terhadap logam berat, kekeringan, salinitas, dan tanah miskin 2. Melindungi akar terhadap serangan patogen tanah 3. Memperbaiki struktur tanah (aerasi dan drainase) 4. Sebagai agens bio remediasi 5. Sebagai bio indikator kualitas lingkungan

50 Tanaman dengan tanpa Mikoriza (kiri) dan dengan Mikoriza (kanan)

51 Interaksi yang merugikan
Mikroorganisme yang bersifat parasit pada tanaman, yang disebut patogen tanaman Menyebabkan berbagai penyakit pada tanaman

52

53 Nematoda Puru Akar (Meloidogyena spp.)

54 Penyakit Layu Bakteri Ralstonia solanacearum

55 INTERAKSI MIKROBA DENGAN PERMUKAAN TANAMAN
Batang, daun dan buah tanaman merupakan habitat yang sesuai bagi beberapa mikroba seperti cendawan, yeast, alga, cyanobacteria, heterotropik dan lumut kerak (lichens) Mikroba yang tumbuh pada permukaan tanaman disebut epifit.

56 Lumut kerak (Lichen/Lichenes)
adalah suatu organisme majemuk yang merupakan hasil simbiosis erat dari cendawan dengan mitra fotosintetik, yang dapat berupa alga hijau (biasanya Trebouxia) atau sianobakteri (biasanya Nostoc). Kerja sama ini demikian eratnya sehingga morfologinya pun berbeda dari komponen simbiotiknya.

57 Jamur pada liken memperoleh makanan dari hasil fotosintesis algae, dan memperoleh air atau mineral dari jamur. Inilah yang menunjukan adanya simbiosis antara jamur dan algae.

58

59 Usnea barbata Parmelia acetubulum

60 Terima Kasih