Biogeochemia z elementami mikrobiologii środowiskowej 1400-BGEMŚ-OP2

WYKŁAD – część I

1) Ogólna charakterystyka mikroorganizmów.
2) Budowa komórki i omówienie funkcji poszczególnych elementów.
3) Podstawowe procesy metaboliczne mikroorganizmów (oddychanie, odżywianie).
4) Rola mikroorganizmów w przemianach makro i mikro elementów w kontekście środowiskowym cz. 1 (obieg C – chemosynteza, fotosynteza, obieg N, obieg P)
5) Rola mikroorganizmów w przemianach makro i mikro elementów w kontekście środowiskowym cz. 2 (obieg S, F, mikroelementów, przemiany metali ciężkich, ksenobiotyki)
6) Metody stosowane w mikrobiologii środowiskowej umożliwiające analizę procesów biogeochemicznych in situ
7) Różnorodność taksonomiczna i fizjologiczna mikroorganizmów uczestniczących w procesie obiegu pierwiastków w ekosystemach wodnych.

WYKŁAD – część II

1) Podstawy biogeochemii środowiska i prawa rządzące obiegiem pierwiastków
(definicje, zakres badań, znaczenie biogeochemii w naukach o Ziemi i środowisku, fundamentalne prawa krążenia materii)
2) Sfery zewnętrzne planety i ich rola w cyklach geochemicznych
(budowa Ziemi, relacje między atmosferą, hydrosferą, pedosferą, biosferą i litosferą; strefy graniczne jako obszary intensywnej wymiany pierwiastków)
3) Kamienie milowe w historii Ziemi a zapisy biogeochemiczne
(epizody oksydacyjne, wielkie wymierania, zmiany klimatyczne; rekonstrukcja przeszłości Ziemi na podstawie geochemii osadów i skał)
4) Tektonika płyt jako napęd globalnego transportu pierwiastków
(rola subdukcji, wulkanizmu i powstawania skorupy oceanicznej w wielkoskalowych cyklach pierwiastków; cykl węglanowo-krzemianowy)
5) Geochemiczne uwarunkowania obiegu pierwiastków
(klarki i współczynniki koncentracji pierwiastków, znaczenie czynników środowiskowych – pH, Eh – dla mobilności pierwiastków, klasyfikacje biogeochemiczne pierwiastków)
6) Hydrotermalne systemy oceaniczne jako geochemiczne reaktory Ziemi
(geneza i funkcjonowanie źródeł hydrotermalnych, znaczenie dla ewolucji ekosystemów głębinowych i globalnych bilansów pierwiastków)
7) Biosfera jako magazyn i regulator obiegu pierwiastków
(rola organizmów w akumulacji i przemianach pierwiastków, zdolności akumulacyjne roślin, wpływ biosfery na litosferę i atmosferę)

LABORATORIUM - część I
Temat przewodni lab.1-3: Podstawowy warsztat pracy umożliwiający badanie mikroorganizmów izolowanych z różnych środowisk.
1) Podłoża mikrobiologiczne i jałowienie. Podstawowe techniki mikrobiologiczne oraz określanie liczebności drobnoustrojów. Izolacja mikroorganizmów ze środowisk naturalnych.
2) Izolacja czystych kultur mikroorganizmów z różnych środowisk naturalnych. Obserwacje mikroskopowe form morfologicznych i wybranych struktur bakterii wyizolowanych ze środowisk naturalnych.
3) Mikrobiologiczna przemiana związków azotu w przyrodzie.

Temat przewodni lab. 4-7: Na podstawie danych zebranych z układu eksperymentalnego (typu microcosm) podlegającego silnej antropopresji w ramach ćwiczeń studenci podejmą się analizy problemu w jaki sposób mikroorganizmy wodne reagują na nagły dopływ pierwiastków biogennych do ekosystemu.
4) Techniki obrazowania i określania biomasy mikroorganizmów żyjących w środowiskach naturalnych. Rola bakterii heterotroficznych w obiegu materii organicznej w środowiskach wodnych. Znaczenia pętli mikrobiologicznej (microbial loop).
5) Różnorodność fizjologiczna mikroorganizmów wodnych uczestniczących w degradacji polimerów organicznych.
6) Aktywność mikroorganizmów heterotroficznych warunkująca przemiany biogeochemiczne (aktywność ektoenzymatyczna, aktywność respiracyjna). W jaki sposób mikroorganizmy modelują warunki fizykochemiczne środowiska, w którym bytują?
7) Podsumowanie wyników mini eksperymentu. Prezentacje multimedialne studentów.

LABORATORIUM - część II
Temat przewodni lab. 1-5: Analiza próbek środowiskowych i ocena ich właściwości biogeochemicznych
1) Zasady prowadzenia badań terenowych i pobierania próbek środowiskowych
(pobór gleb, wód i roślin do analiz ekotoksykologicznych, procedury dokumentacji terenowej, normy prawne i zasady QA/QC).
2) Analiza makroskopowa próbek glebowych i oznaczanie zawartości węgla organicznego
(charakterystyka fizyczna gleb, barwa i struktura, metoda Tiurin’a lub ocena strat na prażeniu– bilans materii organicznej).
3) Oznaczanie odczynu, kwasowości hydrolitycznej i sumy zasad w próbkach glebowych
(ocena buforowości gleby, wpływ parametrów chemicznych na mobilność pierwiastków).
4) Oznaczanie koncentracji metali ciężkich w próbkach glebowych i plechach porostów metodą spektrometrii atomowej (ICP-OES)
(wykorzystanie organizmów bioindykacyjnych; wprowadzenie do procedur mineralizacji i analizy instrumentalnej).
5) Oznaczanie związków wpływających na eutrofizację wód
(analiza azotanów i fosforanów metodami spektrofotometrycznymi; interpretacja wyników w kontekście zagrożeń środowiskowych).
Temat przewodni lab. 6-7: Analiza i interpretacja danych geochemicznych
6. Analiza przestrzennego rozkładu zanieczyszczeń środowiskowych
(wykorzystanie programu Surfer do wizualizacji danych geochemicznych; mapy izoliniowe, interpolacja).
7. Ocena stopnia zanieczyszczenia środowiska na podstawie wskaźników geochemicznych i norm prawnych
(obliczanie wskaźników I_geo, EF, CF, PLi; interpretacja danych w świetle rozporządzeń i dyrektyw UE).