Print

Mikrobiologija tla i voda (296329)

Course description

Tlo i voda predstavljaju složene ekosustave u kojima mikroorganizmi imaju ključnu ulogu u održavanju biogeokemijskih procesa, kruženju hranjiva, razgradnji organske tvari i očuvanju kvalitete okoliša. Sastav, struktura i funkcionalna aktivnost mikrobnih zajednica tla i voda određeni su fizikalno-kemijskim i biotskim čimbenicima, ali i antropogenim utjecajima, uključujući različite agrotehničke mjere, onečišćenje i promjene svojstava staništa. U okviru ovog predmeta obrađuju se značaj i funkcije mikroorganizama u tlu i vodama te njihova uloga u održavanju stabilnosti i funkcionalnosti agroekosustava.
Posebna se pozornost posvećuje ključnim mikrobiološkim procesima u tlu, uključujući razgradnju organske tvari, mineralizaciju i kruženje hranjiva, te njihovoj ulozi u održavanju plodnosti tla. Obrađuju se i čimbenici koji utječu na aktivnost i funkcionalnost mikrobnih zajednica te njihov doprinos emisiji stakleničkih plinova i procesima ublažavanja klimatskih promjena. S obzirom na povezanost kopnenih i vodenih ekosustava, obrađuje se i utjecaj svojstava i kvalitete tla na kvalitetu voda, kao i mikrobiološki procesi u vodenim ekosustavima. Prirodni procesi samopročišćavanja voda i biološka filtracija obrađuju se kao važni mehanizmi održavanja kvalitete voda i ekološke stabilnosti vodenih ekosustava.
Jedna od cjelina predmeta obuhvaća utjecaj različitih oblika onečišćenja i eutrofikacije na mikrobne zajednice tla i voda, kao i mogućnosti primjene mikroorganizama u biološkoj sanaciji i kontroli onečišćenja. Posebno se obrađuje širenje patogenih mikroorganizama i mikroorganizama rezistentnih na antibiotike u okolišu te načela procjene rizika povezanih s njihovom pojavom i širenjem. U kontekstu održivog upravljanja tlom i vodnim resursima obrađuje se i europski i nacionalni zakonodavni okvir te mogućnosti primjene mikrobioloških pokazatelja u procjeni kvalitete okoliša.
U praktičnom dijelu predmeta studenti će svladati klasične mikrobiološke metode i suvremene molekularne tehnike za detekciju i identifikaciju indikatorskih mikroorganizama u uzorcima tla i vode.

Type of course

ECTS: 6.00

Teaching hours: 60
Lectures: 42
Auditory exercises: 2
Laboratory exercises: 12
Seminar: 4

Lecturer
Associate teacher for exercises
Associate teacher for seminars
Grading

Sufficient (2): 60 %
Good (3): 71 %
Very good (4): 81 %
Excellent (5): 91 %

Conditions for obtaining signature

Odslušana predavanja. Odrađene laboratorijske i auditorne vježbe. Predan i prezentiran projektni izvještaj.

General competencies

Studenti stječu znanja o mikrobiologiji tla i voda te razvijaju analitičke sposobnosti, kritičko razmišljanje i vještine interpretacije mikrobioloških podataka za primjenu u održivom upravljanju tlom i vodnim resursima.

Types of instruction

  • Predavanja
  • Auditorne vježbe
    Izvode se u manjim skupinama do 10 studenata u kojima se studenti upoznaju s osnovama bioinformatičke analize strukture, raznolikosti i funkcije mikrobnih zajednica.
  • Laboratorijske vježbe
    Izvode se u manjim skupinama do 10 studenata u kojima studenti samostalno provode osnovne mikrobiološke i molekularne analize tla i vode kojima se određuje brojnost i zastupljenost mikroorganizama u tlu, uspoređuju mikrobiološka obilježja rizosfernog i čistog tla te određuju mikrobiološki pokazatelji kvalitete vode.
  • Seminari
    Studenti na temelju rezultata laboratorijskih vježbi izrađuju i prezentiraju projektni izvještaj, uspoređuju i interpretiraju rezultate te procjenjuju stanje tla i voda i izrađuju preporuke za održivo upravljanje tlom i vodnim resursima.

Learning outcomes

Learning outcome Evaluation methods
Kritički analizirati značaj mikrobiologije tla i voda u razvoju suvremene poljoprivrede te procijeniti ulogu mikrobioloških procesa u funkcioniranju agroekosustava. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Sistematizirati i usporediti glavne skupine mikroorganizama u tlu i vodi obzirom na njihovu ulogu u biogeokemijskom kruženju makro i mikronutrijenata, te evaluirati njihovu distribuciju u odnosu na fizikalno-kemijske karakteristike staništa, biotske i antropogene čimbenike. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Procijeniti i kritički analizirati utjecaj agrotehničkih mjera na sastav i funkcionalnu dinamiku mikrobiote tla, te interpretirati njihove učinke na dugoročnu plodnost tla, emisiju stakleničkih plinova i ublažavanje klimatskih promjena. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Procijeniti utjecaj zagađenja, eutrofikacije te širenja patogena i antibiotski rezistentnih mikroorganizama na strukturu i funkcionalnu dinamiku mikrobnih zajednica. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Vrednovati učinkovitost mikrobioloških metoda sanacije i kontrole zagađenja te predložiti mjere za smanjenje rizika od patogena i širenja antibiotičke rezistencije kao dio održivih mjera upravljanja tlom i vodnim resursima. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Kritički usporediti i primijeniti odgovarajuće biokemijske i fiziološke, kao i klasične i molekularne metode, za procjenu pokazatelja biogenosti tla, uključujući mikrobnu biomasu, mikrobiološku aktivnost i raznolikost, te za detekciju i identifikaciju mikroorganizama u tlu i vodi. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Analizirati i kritički interpretirati rezultate mikrobioloških analiza tla i voda u cilju procjene stanja te predviđanja promjena i sukcesijskih procesa u agroekosustavu. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit
Interpretirati i primijeniti relevantne EU i nacionalne standarde i zakonodavni okvir u području zaštite tla i voda. Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom predavanja, radni zadaci, testovi znanja, usmeni ispit

Working methods

Teachers' obligations

Održavanje predavanja, organizacija i izvedba laboratorijskih i auditornih vježbi, priprema i organizacija izrade i prezentacije projektnog izvještaja, evidencija prisutnosti studenata na predavanjima, seminarima i vježbama, praćenje aktivnosti studenata tijekom predavanja, seminara i vježbi, priprema nastavnih materijala, konzultacije, održavanje pismenih i usmenih ispita tijekom semestra i ispitnih rokova

Students' obligations

Redovito pohađanje predavanja i vježbi, izrada i obrana projektnog izvještaja, polaganje pismenih ispita u tijeku semestra ili u ispitnom roku, polaganje usmenog ispita

Methods of grading

Evaluation elements Maximum points or Share in evaluation Grade rating scale Grade Direct teaching hours Total number of average student workload ECTS
Prvi parcijalni ispit 20 % < 60 %
60 - 70 %
71 - 80 %
81 - 90 %
91 - 100 %
Insufficient (1)
Sufficient (2)
Good (3)
Very good (4)
Excellent (5)
22 45 1,5
Drugi parcijalni ispit 20 % < 60 %
60 - 70 %
71 - 80 %
81 - 90 %
91 - 100 %
Insufficient (1)
Sufficient (2)
Good (3)
Very good (4)
Excellent (5)
20 45 1,5
Integrirani projektni izvještaj 20 % < 60 %
60 - 70 %
71 - 80 %
81 - 90 %
91 - 100 %
Insufficient (1)
Sufficient (2)
Good (3)
Very good (4)
Excellent (5)
18 36 1,2
Usmeni ispit 40 % < 60 %
60 - 70 %
71 - 80 %
81 - 90 %
91 - 100 %
Insufficient (1)
Sufficient (2)
Good (3)
Very good (4)
Excellent (5)
54 1,8
Evaluation elements Description Deadline Recoupment
Prvi parcijalni ispit Nema nadoknada
Drugi parcijalni ispit Uvjet za pristupanje 2. parcijalnom ispitu je položeni 1. parcijalni ispit Nema nadoknada
Usmeni ispit Uvjet za pristupanje usmenom ispitu su položeni 1. i 2. parcijalni ispit tijekom semestra ili položeni cjeloviti pismeni ispit tijekom ispitnih rokova

Weekly class schedule

  1. Značaj mikrobiologije tla i vode u poljoprivrednoj proizvodnji. Povijesni razvoj mikrobiologije tla i voda. Uloga mikrobnih zajednica u održavanju plodnosti i zdravlja vodenih i terestrijalnih ekosustava. Ključna otkrića i njihov utjecaj na razumijevanje mikrobioloških procesa u agroekosustavima i razvoj suvremene poljoprivrede.
  2. Tlo kao stanište mikroorganizma. Raznolikost i distribucija mikroorganizama u tlu. Utjecaj fizikalno-kemijskih karakteristika tla na sastav i aktivnost mikrobnih zajednica u tlu te utjecaj klimatskih promjena i devastacije tla na mikrobne zajednice. Interakcije mikroorganizama s biljkama i interakcije među mikroorganizmima.
  3. Mikrobiološki procesi u tlu i transformacija biljnih hranjiva. Glavne skupine i klasifikacija mikroorganizama u tlu s obzirom na njihovu ulogu u biogeokemijskom kruženju makro- i mikronutrijenata. Doprinos mikrobiote tla održivom upravljanju biljnim hranjivima (N, P, K, S, Fe, Mn).
  4. Mikroorganizmi i održivo upravljanje ugljikom u tlu. Uloga mikrobiote tla u razgradnji organske tvari i mineralizaciji. Utjecaj agrotehničkih mjera na mikrobiotu tla i dugoročnu plodnost tla, smanjenje emisije stakleničkih plinova i ublažavanje klimatskim promjena.
  5. Primjena autohtonih i alohtonih mikroorganizama u sanaciji onečišćenih tala. Poljoprivreda kao izvor onečišćenja. Uloga mikroorganizama u razgradnji pesticida, plastike i drugih agrokemikalija. Mehanizmi adaptacije autohtone mikrobiote tla na onečišćenja. Selekcija adaptirane autohtone i alohtone mikrobiote te umnažanje njezine biomase radi primjene u uklanjanju kontaminanata iz tla.
  6. Mikrobiološki kriteriji u kontroli, zaštiti i održivom upravljanju tlom. Mikroorganizmi i sastav mikrobnih zajednica kao biološki indikatori zdravlja, plodnosti i zagađenja tla. Zakonodavni okvir te EU i nacionalni standardi za zaštitu tla, monitoring i održivo upravljanje poljoprivrednim tlom s obzirom na mikrobiološke kriterije.
  7. Vodeni ekosustavi kao stanište mikroorganizama. Utjecaj fizikalno-kemijskih karakteristika te abiotskih i biotskih čimbenika na preživljavanje, rast, sastav i aktivnost mikrobnih zajednica u vodenim ekosustavima. Raznolikost mikroorganizama u vodenim ekosustavima. Glavne skupine i klasifikacija mikroorganizama. Distribucija mikroorganizama u površinskim i podzemnim vodama. Interakcije mikroorganizama i formiranje biofilmova u vodenim ekosustavima.
  8. Mikrobiološki procesi u vodi. Uloga mikroorganizama u razgradnji organske tvari, mineralizaciji i kruženju hranjiva u vodenim ekosustavima. Uloga mikroorganizama u samopročišćavanju i biološkoj filtraciji u prirodnim i umjetnim vodenim ekosustavima. Prva parcijalna provjera znanja.
  9. Mikrobiološka kvaliteta vode i njezin utjecaj na poljoprivrednu proizvodnju. Poljoprivreda kao izvor zagađenja vodenih ekosustava i njezin utjecaj na mikrobiotu voda. Eutrofikacija. Fekalna kontaminacija, širenje patogena i mikroorganizama rezistentnih na antibiotike putem vode. Mikrobiološke metode za uklanjanje anorganskih i organskih kontaminanata iz vodenih ekosustava.
  10. Mikrobiološki kriteriji u kontroli, zaštiti i održivom upravljanju vodnim resursima. Mikroorganizmi kao biološki indikatori kvalitete vode. Zakonodavni okvir te EU i nacionalni standardi za zaštitu, monitoring i održivo upravljanje vodnim resursima s obzirom na mikrobiološke kriterije.
  11. Metode u mikrobiologiji tla i voda. Biokemijske i fiziološke (fumigacija, respiracija tla, PLFA) i klasične mikrobiološke metode (CFU, MPN) za procjenu mikrobne biomase, aktivnosti i raznolikosti. Molekularne metode (PCR/qPCR, sekvenciranje) za identifikaciju i kvantifikaciju mikroorganizama te praćenje funkcionalnih gena i indikatora fekalne kontaminacije u tlu i vodi.
  12. Mikrobiološka analiza uzoraka tla. Uzorkovanje tla za mikrobiološke analize i određivanje brojnosti bakterija (CFU/g tla) te ukupnog broja bakterija i amonifikatora qPCR metodom (broj gena/g tla) u rizosfernom i čistom tlu.
  13. Mikrobiološka analiza uzoraka vode. Uzorkovanje, određivanje ukupnog broja mikroorganizama u vodi (membranska filtracija, MPN) i detekcija mikrobioloških indikatora fekalne kontaminacije (E. coli, koliformne bakterije).
  14. Uvod u bioinformatičku analizu strukture i funkcije mikrobnih zajednica. Analiza sastava mikrobnih zajednica na temelju 16S rRNA amplikon-sekvenciranja u tlima na kojima su primijenjene različite agrotehničke mjere. Usporedba  i  raznolikosti. Analiza funkcionalnih gena (amoA) kod amonifikatora.
  15. Prezentacija integriranog projektnog izvještaja temeljenog na rezultatima laboratorijskih vježbi. Usporedba dobivenih rezultata s važećim referentnim ili preporučenim kriterijima, njihova interpretacija u regulatornom kontekstu te procjena stanja tla i voda. Izrada preporuka za poboljšanje mikrobiološke raznolikosti, stabilnosti i funkcije u svrhu održivog upravljanja tlom i vodnim resursima. Druga parcijalna provjera znanja.

Preconditions

Obligatory literature

  1. Paul E. A., Clark F. E. (2009). Soil Microbiology and Biochemistry, Second Edition. Academic Press, London, United Kingdom.
  2. Mara D., Horan N. (2003). Handbook of Water and Wastewater Microbiology. Academic Press, London, United Kingdom.

Recommended literature

  1. Madigan M. T., Martinko J. M., Bender K. S., Buckley D. H., Stahl D. A. (2015). Brock Biology of Microorganisms, Fourteenth Edition. Pearson Education, Harlow, United Kingdom.
  2. Maier R. M., Pepper I. A., Gerba C. P. (2009). Environmental Microbiology, Second Edition. Academic Press, London, United Kingdom.

Similar course at related universities

  • Environmental Soil Microbiology, BOKU University, Austria
  • Soil and Water Pollution - Concepts and Theory, University of Copenhagen, Denmark
  • Molecular Microbial Ecology of Soils, BOKU University, Austria

Please sign in to your account

This site uses cookies and other tracking technologies to assist with navigation and your ability to provide feedback, analyse your use of our products and services, assist with our promotional and marketing efforts, and provide content from third parties. Cookie Policy.