Микроорганизмы почв. Бактерии в создании плодородия почв Что такое почвенные бактерии
Почвенные микроорганизмы
совокупность разных групп микроорганизмов, для которых естественной средой обитания служит Почва . П. м. играют важную роль в круговороте веществ (См. Круговорот веществ) в природе, почвообразовании и формировании плодородия почв. П. м. могут развиваться не только непосредственно в почве, но и в разлагающихся растительных остатках. В почве встречаются также некоторые болезнетворные микробы, водные микроорганизмы и др., которые случайно попадают в почву (при разложении трупов, из желудочно-кишечного тракта животных и человека, с поливной водой или др. путями) и, как правило, быстро в ней погибают. Однако некоторые из них сохраняются в почве длительное время (например, сибиреязвенные бациллы, возбудители столбняка) и могут служить источником инфекции для человека, животных, растений. По общей массе П. м. составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты: в 1 г
чернозема содержится до 10 млрд. (иногда и более) или до 10 т/га
живых микроорганизмов. П. м. представлены как прокариотами (См. Прокариоты) (бактерии, актиномицеты, синезелёные водоросли), так и эукариотами (См. Эукариоты) (грибы, микроскопические водоросли, простейшие). Благодаря использованию современных методов (электронная и капиллярная микроскопия и др.) ежегодно открывают много новых П. м. Очень разнообразны П. м. по свойствам и функциям. Среди них есть гетеротрофы и автотрофы, аэробы и анаэробы; резко различаются П. м. по оптимуму pH, отношению к температуре, осмотическому давлению, используемым источникам органических и неорганических веществ. Многие из них, несмотря на различные, а иногда прямо противоположные потребности, развиваются в одной и той же почве, состоящей из множества резко различающихся микросред.
Изменение числа П. м. зависит и от времени года: весной и осенью их больше, зимой и летом меньше. Верхние слои почвы богаче П. м. по сравнению с нижележащими; особое обилие П. м. характерно для прикорневой зоны растений - ризосферы (См. Ризосфера). Лит.:
Виноградский С. Н., Микробиология почвы, М., 1952; Новогрудский Д. М., Почвенная микробиология, А. А., 1956; Красильников Н. А., Микроорганизмы почвы и высшие растения, М., 1958; Мишустин Е. Н., Микроорганизмы и продуктивность земледелия, М., 1972; Dommergues Y., Mangenot F., Ecologie microbienne du sol, P., 1970; Gray T. R. G., Williams S. Т., Soil microorganisms, N. Y., 1971; Hattory Т., Microbial life in the soil, N. Y., 1973. Д. Г. Звягинцев.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Почвенные микроорганизмы" в других словарях:
почвенные микроорганизмы - Мельчайшие организмы, перерабатывающие остатки растений в почвенный гумус … Словарь по географии
Важнейшие компоненты почвы микроскопические растения и животные, обитающие в ней в огромном количестве и принимающие участие в ряде основных превращений веществ, которые совершаются в почве. Можно без преувеличения отметить, что большая… … Биологическая энциклопедия
почвенные организмы - Совокупность живых организмов, населяющих почву и оказывающих на нее прямое или косвенное воздействие, включает микроорганизмы, грибы, беспозвоночные и мелкие позвоночные животные, корни зеленой растительности. Syn.: почвенная биота … Словарь по географии
Олигонитрофилы - почвенные микроорганизмы, способные развиваться за счет малых количеств связанного азота в окружающей среде или атмосфере. Многие О. обладают способностью фиксировать молекулярный азот … Толковый словарь по почвоведению
Особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под… … Большая советская энциклопедия
Препараты (нитрагин культура клубеньковых бактерий, и др.), содержащие полезные для сельскохозяйственных культур почвенные микроорганизмы. Вносят в почву вместе с семенами. * * * БАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ, препарты… … Энциклопедический словарь
Показатели, отражающие вероятность миграции загрязняющих веществ из почвы в атмосферный воздух (миграционно воздушный П.в.), в воду (миграционно водный П.в.), растения (транслокационный П.в.), а также степень воздействия на почвенные… … Экологический словарь
Биолины, выделяемые высшими растениями и стимулирующе действующие на почвенные микроорганизмы (например, корневые выделения тысячелистника обыкновенного, стимулирующего развитие в его сфере азотфиксаторов). Экологический энциклопедический словарь … Экологический словарь
ФЕНОКСАПРОП-П-ЭТИЛ - (оптион cynеp, пума супер, супер вип, фуроресупер, эксцел супер) Феноксапроп П кислоты этиловый эфир, (R) изомер феноксапроп этила (рацемата); содержит 50% этого биологически активного оптического изомера (Hoechst) Давление пара 5,3ּ10 7… … Пестициды и регуляторы роста растений
Ая, ое. 1. прил. к почва (в 1 знач.). Почвенное плодородие. Почвенные зоны. Почвенные отложения. || Обитающий в почве. Почвенные микроорганизмы. Почвенные водоросли. 2. Относящийся к изучению, к исследованию почвы. Почвенная карта. Почвенная… … Малый академический словарь
Исключительно важная роль микроорганизмов заключается в глубоком и полном разрушении органических веществ.
Особенность почвенных микроорганизмов состоит в их способности разлагать сложнейшие высокомолекулярные соединения до простых конечных продуктов: газов (углекислый газ, аммиак и др.), воды и простых минеральных соединений. Каждому типу почв, каждой почвенной разности свойственно свое, специфическое профильное распределение микроорганизмов. При этом численность микроорганизмов и их видовой состав отражают важнейшие свойства почвы: запасы органического вещества, количество и качество гумуса, содержание питательных элементов, реакцию, влагообеспеченность, степень аэрированности.
Микроорганизмы принимают самое активное участие в следующих процессах:
- гумусообразование;
- разрушение и новообразование почвенных минералов;
- превращение азотсодержащих соединений (нитрификация), серы, железа и марганца (глееобразование, засоление);
- дыхание почвы.
Основная масса микроорганизмов сосредоточена в верхней части почвенного профиля в слое 0-20 см. Наиболее высокая микробиологическая деятельность наблюдается при температуре 25-35 °С и влажности, составляющей 60 % полной влагоемкости. Вся почвенная микрофлора наиболее активна при реакции среды, близкой 4 нейтральной.
Биомасса грибов и бактерий достигает 5 т/га. В 1 г почвы численность бактерий достигает миллиардов клеток. По выражению В. И. Вернадского, «почва пропитана жизнью». Микроорганизмы в сутки могут давать несколько поколений.
Бактерии могут быть автотрофными и гетеротрофными. Большая часть бактерий принадлежит к гетеротрофным организмам. Им для существования необходимо готовое органическое вещество. Бактерии-автотрофы встречаются реже. В качестве источника энергии они используют процессы окисления простых химических соединений: аммиака, сероводорода, оксида углерода. Некоторые бактерии способны окислять оксид железа.
По отношению к кислороду бактерии разделяются на две группы: аэробные и анаэробные. Первым для существования необходим кислород, вторым кислорода не требуется. Бактерии активно участвуют в трансформации органических веществ во всех почвах. Они способны разлагать почти все органические соединения. Эти микроорганизмы с помощью своих экзоферментов активно используют белок, простые сахара, крахмал, органические кислоты, спирты, альдегиды, разлагают клетчатку и углеводы с большой скоростью. Большинство бактерий предпочитает реакцию среды, близкую к нейтральной.
Актиномицеты активно участвуют в разложении органического вещества. Они могут использовать любые углеводы, в том числе активно разрушают маннаны, ксиланы, пектиновые вещества, целлюлозу, каротин, хитин, могут разрывать длинные цепи жирных кислот и углеводородов. Актиномицеты - многочисленная группа микроорганизмов, но менее конкурентоспособная, чем бактерии и грибы. Они существуют в почве длительное время как покоящиеся споры и растут тогда, когда появляются доступная пища, необходимые температура (5-10°С) и влажность. Особенно большую роль они играют в трансформации органического вещества чернозёмов. Актиномицеты наиболее активны в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией.
Грибы обладают большим спектром ферментов, дающих им возможность разрушать трудноразлагаемые органические соединения, но, как правило, с меньшей скоростью, чем бактерии. В то же время разложение ароматических соединений грибы ведут активнее, чем бактерии; расщепление лигнина и танинов в природе происходит преимущественно под их воздействием. Грибы осуществляют и разложение гумуса. Опад хвойных пород, бедный основаниями и азотом, разлагается в основном грибами.
Активная деятельность грибов способствует образованию различных кислотных соединений (лимонной, уксусной и других кислот), а также фульватного гумуса, что увеличивает почвенную кислотность и приводит к преобразованию и разрушению минералов.
Грибы являются преимущественно аэробными организмами наиболее благоприятная реакция среды для грибов - кислая. Соотношение грибов и бактерий зависит от химического состава растительного опада, реакции среды и увлажненности.
Почвообитающие водоросли участвуют в создании органического вещества почв за счет углекислого газа воздуха и солнечной энергии. Клетки водорослей активно поедаются амебами, инфузориями, клещами, нематодами. Прижизненные выделения водорослей, как и других микроорганизмов, становятся пищей грибов и бактерий. Водоросли выделяют биологически активные вещества. Водорослей больше под травянистой растительностью и меньше в хвойном лесу.
С деятельностью микроорганизмов тесно связаны формирование; и динамика биохимического, питательного, окислительно-восстановительного, воздушного режимов почв, их кислотно-щелочных условий. Количество микроорганизмов в почвах увеличивается с севера на юг от 300-600 млн клеток на 1 г почвы (подзолистые почвы) до 2 500-3 000 млн (чернозём).
Основная часть экологических функций почвы осуществляется; при непосредственном участии почвенных животных и микроорганизмов. Они участвуют в процессах разложения и синтеза поступающих в почву органических остатков. Процессы синтеза и разрушения биомассы являются непрерывными и циклическими. Ежегодно образуется и разрушается с участием почвенных организмов до 55 млрд т растительного органического вещества, из которых около 90 % переходит в газовую фазу, а остальное - в промежуточные органические соединения и гумус. В результате этого глобального процесса образуется гумосфера - очень тонкая, почвенная оболочка Земли, своеобразная «кожа» планеты.
Исторически почвенные микроорганизмы в процессе метаболизма участвовали в формировании газового состава атмосферы. Кислород, азот и углекислый газ многократно прошли через живое вещество почвы.
Не менее значительна роль микроорганизмов в деструкции и; новообразовании минералов. Они мобилизуют многие элементы, входящие в состав минералов (Fe, Mn, S, Са, Р, Аl), которые переходят в подвижное состояние и вовлекаются в почвообразование. Прямое воздействие на минеральную часть почвы заключается ферментативном окислении и редукции минералов, содержащих элементы переменной валентности. С микроорганизмами связано образование железисто-марганцевых конкреций и восстановление! оксидных соединений железа - процесс оглеения.
В почвах наиболее широко распространены микроорганизмы следующих групп: грибы, бактерии и актиномицеты.
Почвенные грибы представляют самую крупную экологическую группу, участвующую в минерализации органических остатков и в образовании гуминовых веществ. Грибы – наиболее древние организмы, они имеют сходные черты, как с растениями, так и с животными.
Сходство с растениями заключается в полярности клеток, неограниченном верхушечном росте, наличии клеточной стенки, вакуолей, поперечных перегородок, способностью к синтезу витаминов. Общие с животными признаки состоят в отсутствии хлорофилла, гетеротрофном типе питания, наличии в клеточной стенке хитина, а не целлюлозы, синтезе запасных углеводов в форме гликогена.
Грибы распространены повсеместно в природе, где есть хотя бы следы органических веществ. Их споры можно обнаружить на любых естественных субстратах, искусственных материалах и продуктах. Почти все грибы относятся к аэробным организмам.
В процессе метаболизма грибы выделяют в окружающую среду большое количество органических кислот, что способствует растворению труднодоступных минеральных веществ (например, фосфатов) и улучшению питания растений. Грибы могут осуществлять процесс гетеротрофной нитрификации, что имеет большое значение в кислых лесных почвах.
По численности и видовому разнообразию в почвах преобладаютбактерии.
Известно около 50 родов и свыше 250 видов почвообитающих бактерий.
В зависимости от строения клеточных стенок бактерии делятся на две большие группы – грамположительные и грамотрицательные.
Наиболее часто встречаются в почвах грамотрицательные бактерии:
- псевдомонады – мелкие одиночные подвижные бактерии, не образующие спор. Как правило, это аэробные организмы, но встречаются и анаэробы, например денитрификаторы – представители рода Pseudomonas;
- азотобактерии – довольно крупные подвижные палочки, большинство из них относятся к свободноживущим аэробным азотфиксаторам, например Azotobacter chroococcum;
- клубеньковые бактерии (Rhizobium, Bradirhizobium) – подвижные палочки, не образующие спор. Они живут в свободном состоянии в почве, но способны вступать в симбиотические отношения с бобовыми растениями. В этом случае они фиксируют азот атмосферы;
- энтеробактерии – многочисленная группа палочковидных бактерий, подвижных или неподвижных. К ним относятся: представители нормальной кишечной флоры млекопитающих (Escherichia coli), возбудители кишечных инфекций (Salmonella), патогенные для растений (Erwinia), обитатели воды и почв (Serratia, Proteus);
- почкующиеся бактерии размножаются путем образования почек. Сюда относятся нитрифицирующие бактерии рода Nitrobacter;
- миксобактерии и цитофаги – слизеобразующие скользящие бактерии, способны передвигаться по твердому субстрату, образуя плотные слизистые тяжи. Бактерии родов Polyangium и Cytophaga активно разлагают в почве целлюлозу. Цитофаги способны гидролизовать и другие полисахариды, например хитин.
Группа грамотрицательных бактерий объединяет фототрофные и хемотрофные организмы.
Наиболее широко распространены в почвах:
- спорообразующие бактерии, использующие органические соединения в аэробных и анаэробных условиях. Общий признак – способность образовывать покоящиеся клетки – споры, устойчивые к внешним воздействиям. Всего насчитывают более десятка родов этих бактерий;
- бациллы (Bacillus) – аэробные свободноживущие подвижные организмы палочковидной формы, могут образовывать подвижные колонии. Все виды относятся к гетеротрофам, способны вырабатывать гидролитические ферменты, в почвах участвуют в процессах разложения различных органических веществ (белков, полисахаридов). Они вызывают аммонификацию белков (B. mycoides, B. subtilis), мочевины (B. pasteurii), разложение фосфорорганических соединений (B. megaterium);
- анаэробные спорообразующие бактерии представлены в почвах Clostridium родами, Desulfomaculum, Anaerobacter. Это крупные палочки с закругленными или заостренными концами. Они участвуют в процессах гниения, сбраживания простых углеводов, крахмала, пектина, целлюлозы (Cl. pasteurianum), азотсодержащих гетероциклических соединений (Cl. acidiurici);
- коринеподобные бактерии включают группу родов Arthrobacter, Micrococcus, Rhodococcus, Cellulomonas. Многие из них являются постоянными обитателями почв, подстилок, живых или мертвых растительных субстратов. Это гетеротрофные организмы, участвующие в минерализации органических веществ в аэробных условиях. Бактерии рода Arthrobacter преобладают в почвах, бедных свежими органическими остатками, и в экстремальных условиях. Они составляют основную массу микробного населения в почвах тундр, пустынь и высокогорных районов, так как сохраняют жизнеспособность при многих неблагоприятных условиях (низкие температура и влажность, недостаток питательных веществ).
Актиномицеты ‑ это разветвленные или мицелиальные бактерии, различающиеся по морфологии, но сходные по биохимическим показателям и хемотаксономическим признакам.
Мицелий актиномицетов очень тонкий, меньше 1,5 мкм в диаметре.
Выделено несколько групп актиномицетов:
- нокардии (Nocardia) образуют мицелий, распадающийся на отдельные фрагменты, сходные с клетками некоторых коринеподобных бактерий. Нокардии не образуют спор. Они участвуют в конечной стадии процесса минерализации органических веществ, способны разлагать сложные соединения, в том числе молекулы гуминовых кислот;
- стрептомицеты (Streptomyces) наиболее широко распространены в почвах. Обычно образуют колонии – плотные, бархатистые или мучнистые в период формирования спороносцев на воздушном мицелии. Они выделяют различные пигменты. Среди стрептомицетов много продуцентов антибиотиков. Например, антибиотик стрептомицин образует Str. streptomycini. В почве стрептомицеты участвуют в разложении сложных органических соединений.
Как правило, фаги вызывают лизис клеток (растворение).
Газовая фаза
Газовая фаза почв – это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды. Почвенный воздух занимает 20–25% от общего объема почвы.
Количество и состав почвенного воздуха оказывают существенное влияние на развитие и функционирование растений и микроорганизмов;
на растворимость и миграцию химических элементов, веществ и соединений в почвенном профиле;
на интенсивность и направленность почвенных процессов.
Состав атмосферного и почвенного воздуха (в объемных процентах)
Воздушная фаза ─ важная и наиболее лабильная составная часть почв, изменчивость которой отражает биологические и биохимические стадии почвообразования.
Микроорганизмы – древнейшие представители живых существ, появились на Земле, как считают специалисты, более трех миллиардов лет назад.
Большинство микроорганизмов – это невидимые невооруженным глазом одноклеточные (бактерии, актиномицеты, микоплазмы, риккетсии, спирохеты, простейшие) и многоклеточные (зеленые и сине – зеленые водоросли, несовершенные грибы), а также неклеточные (вирусы, фаги) формы.
В природе микроорганизмы распространены чрезвычайно широко.
Они обнаруживаются в большом количестве в почве, воде, в растительных и животных организмах. Токами воздуха заносятся в стратосферу на высоту более 20 км. Их находят в горячих гейзерах, нефтяных водах, на глубине более 10 км в морях и океанах.
Даже самые твердые скальные массивы населены различными организмами. Верхний слой скальных массивов, так называемая кора выветривания, насыщена бактериями и водорослями, микроскопическими грибами и актиномицетами, простейшими организмами, фагами, вирусами и пр.
В верхнем слое базальтовых пород насчитывается от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов на грамм субстрата. В условиях суровой Арктики на островах Северного Ледовитого Океана (Новая Земля, Северная Земля и др.) скальные породы содержат значительное число микроорганизмов.
О существовании на Земле невидимого мира чрезвычайно малых существ человечество существующей ныне цивилизации узнали немногим более трехсот лет тому.
Антонио Левенгук (1632 – 1723), будучи очень любознательным человеком, в свободное от основной работы время любил изготавливать и шлифовать стеклянные линзы. Рассматривая каплю дождевой воды при помощи сконструированного им микроскопа, обнаружил в ней массу маленьких живых существ, одни из которых были неподвижны, а другие активно двигались. Левенгук сделал зарисовки увиденного им при помощи микроскопа, а затем листы с рисунками и пояснительными записями предоставил в Королевское научное общество.
Вскоре и другими исследователями были обнаружены микроскопически малые живые существа были обнаружены в различных субстратах – в настое сенного отвара, в гниющем мясе, в крови больных животных и людей, а затем и в других материалах.
Почти двести лет с момента обнаружения микроорганизмов, микробиология оставалась лишь описательной наукой. Ученые открывали все новые и новые микроорганизмы, тщательно их описывали, зарисовывали их форму, но не могли объяснить какую роль они играют в природе, в жизни растительных и животных организмов, в том числе и в жизни человека.
Только во второй половине Х1Х века Луи Пастер (1822 – 1895), занимаясь проблемой скисания знаменитых марок французских вин, впервые доказал, что микробы принимают активное участие во многих процессах, происходящих в природе, в том числе в процессах брожения, круговорота веществ, являются возбудителями заразных заболеваний животных и человека.
Со времен Пастера микробиология начала усиленно развиваться и к настоящему времени изучены строение и свойства многих микроорганизмов, выяснена их роль в круговороте и превращении различных веществ в природе.
Основоположник биогеохимии В.И.Вернадский убедительно доказал, что биосфера сформировалась и развивалась в результате взаимодействия микроорганизмов, растений и животных, которые обеспечивали и обеспечивают непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на нашей планете, включая элемент жизни – кислород.
Сам Луи Пастер говорил, что микробы – это бесконечно малые существа, играющие в природе бесконечно большую роль, и если бы они исчезли с лица планеты, то поверхность Земли была бы загромождена мертвыми органическими веществами.
Такие биологические особенности микроорганизмов, как малый вес, небольшие размеры и быстрое размножение способствуют переносу их токами воздуха на большие расстояния и накоплению их в большом количестве в различных субстратах.
Для них присущи высокая устойчивость к различным факторам окружающей среды, разнообразие физиологических свойств и большая приспосабливаемость к самым различным условиям обитания. Некоторые виды микроорганизмов обитают и размножаются в горячих источниках, температура воды в которых достигает более 800С, а другие – в холодных водах при минусовой температуре. Одни микроорганизмы живут и размножаются в соленых водах, другие – в щелочной среде. Микроорганизмы живут и размножаются там, где другие живые существа обитать не могут.
Со времен Левенгука и до наших дней постоянно идет процесс накопления данных о новых видах микроорганизмов, населяющих почву и недра, воздух и воду земли, обитающих в животных и растительных организмах.
Можно предположить, что первоначальной средой, в которой возникли, размножались и развивались микроорганизмы, была вода. Но когда на поверхности земной коры образовалась почва, постоянно обогащаемая органическими веществами, увлажняемая атмосферными осадками и обогреваемая солнечными лучами, она стала для микробов наиболее благоприятной средой обитания и их развития.
Микробное население почвы очень богато и разнообразно. Кроме бактерий в почве обитают в огромном количестве микроскопические грибы, актиномицеты, водоросли, фаги, вирусы, простейшие, микоплазмы, насекомые, черви и другие живые существа. Количество микробов в одном грамме почвы измеряется сотнями миллионов особей. Наиболее богата микроорганизмами окультуренная, возделываемая почва. Живая масса бактерий, грибов, актиномицетов и водорослей составляет свыше десяти тонн в пахотном слое одного гектара плодородных, хорошо окультуренных почв. Подсчитано, что общая масса микробных клеток на нашей планете примерно в 25 раз больше массы всех животных.
Наиболее бедной микроорганизмами является почва пустынь, где мало влаги и органических веществ. При этом, как по численности особей, так и по численности видов, преобладают бактерии, относящиеся по своим морфологическим, культуральным и биохимическим свойствам к различным физиологическим группам. Среди них имеются нитрифицирующие, азотфиксирующие, денитрифицирующие, целлюлозоразлагающие, железобактерии, серобактерии и др.
Микроорганизмы почвы играют очень важную роль в переработке значительного количества различных веществ – минеральных и органических. Они разрушают растительные и животные остатки, участвуют в процессах превращения продуктов их распада. При помощи микроорганизмов изменяется структура и химический состав почвы. Микроорганизмы, как биологические катализаторы, определяют основное свойство почвы – плодородие. Они синтезируют и выделяют разнообразные продукты метаболизма, которые входят в состав почвы, обуславливая ее плодородие. В процессе жизнедеятельности все население почвы производит биохимическую работу космического значения. Перерабатывая огромные массы органических и минеральных соединений, микроорганизмы непрерывно синтезируют новые органические и неорганические вещества.
Химическая деятельность микроорганизмов проявляется в непрерывном круговороте азота, фосфора, серы, углерода и других веществ. Микробиологические процессы круговорота азота имеют огромное значение как факторы оздоровления и плодородия почвы. Основные биохимические процессы круговорота азота состоят из нескольких этапов и участие в них принимают различные виды микробов.
В поверхностных слоях почвы находятся аэробные амонифицирующие бактерии родов Bacillus, Proteus, Escherichia, Pseudomonas, Serratia, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие, возбудители брожения клетчатки, пектина и др. В более глубоких слоях почвы располагаются микроорганизмы, вызывающие процессы брожения и гниения в анаэробных условиях.
В первом этапе разложения сложных органических соединений животного и растительного происхождения – гниении белков, сопровождающемся образованием зловонных, летучих соединений (индола, скатола, аммиака, сероводорода и пр.) принимают участие Proteus sp., Bac.subtilis, Bac.mesentericus, Bac.megatherium, Bac.sporogenes . На втором этапе – в разложении мочевины участвуют Sarcina urea, Urobacter pasteuri и др. В прцессах нитрификации и денитрификации участвуют Nitrosomonas europea, Bact.pyocyaneum, Bact.denitricans и др. Фиксация атмосферного азота осуществляется Bact.rodicicola, Azotobacter agifa, Azotobacter chroococcum и др.
Углерод, подобно азоту, имеет свой круговорот, при этом процессы распада безазотистых органических веществ обусловлены жизнедеятельостью микроорганизмов, а процессы созидательные – фотосинтезом зеленых растений. Круговорот углерода имеет отношение к разнообразным типам брожений, в которых участвуют различные микроорганизмы: в спиртовом – истинные дрожжи, мукоровые плесени; уксуснокислом – дрожжеподобные грибы Micoderma vini, Bact. Pasterianum; молочнокислом – Streptococcus lactis, Bact. Bulgaricum, E.coli, Bact.lactic и др; маслянокислом – Clostridium pasterianum; в брожении целлюлозы и пектиновых веществ – Granulobacter pectinovorum, Bac.cellulosa.
Сера составляет часть белка, участвует в круговороте веществ. Сероводород, образующийся при процессах гниения, ядовит для высших растений и непригоден для утилизации. Серобактерии рода Beggiatoa окисляют этот сероводород до серной кислоты и тем самым способствуют образованию солей серной кислоты (сульфатов), которые могут использоваться высшими растениями как питательный материал. Серобактерии играют важную роль в биологическом очищении сточных вод и являются показателями загрязнения воды и почвы.
Фосфор, входящий в состав животных и растительных организмов, в результате разложения микроорганизмами выделений, отмирающих частей и трупного материала, освобождается в виде фосфорной кислоты. Соли фосфорной кислоты. Соли фосфорной кислоты не пригодны для питания высших растений. Обитающий в почве Bac. mucoides, участвует в процессе преобразования нерастворимого фосфата в растворимую соль.
Железобактерии обеспечивают круговорот железа. К ним относятся представители родов Leptothrix, Crenothrix, Chlamidotrix, Cladotrix, Spirophyllum, Thiobacillus.
Железобактерии превращают находящееся в почве нерастворимое железо (Fe3) в растворимое (Fe2), доступное для усвоения растениями.
При нехватке железа нарушается состав гемоглобина у человека и животных, возникает анемия, у растений теряется способность образовывать хлорофилл, они теряют зеленую окраску и в результате у растений развивается заболевание – хлороз.
Все железобактерии являются постоянными обитателями почвы, водоемов, ключей, луж, болот, водопроводных труб. Среди них есть представители, обитающие в симбиозе с зелеными и сине – зелеными водорослями, с представителями простейших – жгутиковыми. В результате своей жизнедеятельности железобактерии переводят закисные формы железа в окисные, получая в результате этого энергию, которую используют для восстановления СО2. Эффект жизнедеятельности железобактерий чрезвычайно велик. Болдотная железная руда является продуктом жизнедеятельности железобактерий. Криворожское месторождение железной руды также является продуктом их жизнедеятельности.
Многие группы микроорганизмов, относящиеся к хемолитотрофам, фотоавтотрофам, гетеротрофам, участвуют в превращениях металлов с переменной валентностью.
В почве обнаруживаются различные активные вещества (ферменты, витамины, ауксины, антибиотики, токсины и многие другие соединения), являющиеся метаболитами микробов. Все эти вещества вместе с другими организмами придают почве свойства, отличающие ее от минеральной породы. Интенсивность жизненных процессов микробного населения определяет степень плодородия почвы. Интенсивность проявления биологических процессов зависит от климатических, географических условий, а также от времени года и многих других факторов.
Следует помнить и о том, что в почве обитают многие виды микроорганизмов, которые могут вызвать опасные инфекционные заболевания у растительных и животных организмов, в том числе и у людей. Среди них возбудители таких опасных заболеваний как сибирская язва, столбняк, газовая раневая инфекция, поверхностные и глубокие микозы, актиномикозы и другие.
Без учета деятельности микробного населения почвы невозможно решать многие проблемы связанные с почвоведением, медициной, земледелием, ветеринарией, животноводством, растениеводством.
Почвенный организм - любой организм, обитающий в почве на протяжении всего или определенного этапа жизненного цикла. Размеры организмов, живущих в почвы варьируются от микроскопических , перерабатывающих разлагающиеся органические материалы до мелких млекопитающих.
Все организмы в почве играют важную роль в поддержании ее плодородия, структуры, дренажа и аэрации. Они также разрушают ткани растений и животных, высвобождая накопленные питательные вещества и превращая их в формы, используемые растениями.
Есть почвенные организмы вредители, например, нематоды, симфилиды, личинки жуков, личинки мух, гусеницы, корневые тли, слизни и улитки, которые наносят серьезный ущерб сельскохозяйственным культурам. Одни вызывают гниль, другие высвобождают вещества, препятствующие росту растений, а некоторые являются хозяевами организмов, вызывающих болезни животных.
Поскольку большинство функций организмов полезны для почвы, их численность влияет на уровень плодородия. Один квадратный метр богатой почвы может содержать до 1 000 000 000 различных организмов.
Группы организмов почвы
Почвенные организмы обычно делятся на пять произвольных групп в зависимости от размера, самыми маленькими из которых являются бактерии и водоросли. Далее следует микрофауна - организмы менее 100 микрон, питающиеся другими микроорганизмами. Микрофауна включает одноклеточных простейших, некоторые виды плоских червей, нематод, коловраток и тихоходок. Мезофауна несколько крупнее и гетерогенна, в том числе существа, питающиеся микроорганизмами, разлагающимся веществом и живыми растениями. К этой категории относятся нематоды, клещи, ногохвостки, протуры и пауроподы.
Четвертая группа, макрофауна, также весьма разнообразна. Наиболее распространенным примером является молочный белый червь, который питается грибами, бактериями и разлагающимся растительным материалом. В эту группу также входят слизняки, улитки и , питающиеся растениями, жуками и их личинками, а также личинками мух.
К мегафауне относятся крупные почвенные организмы, такие как земляные черви, возможно, самые полезные существа, которые живут в верхнем слое почвы. Дождевые черви обеспечивают процессы аэрации почвы, разрушая подстилку на ее поверхности и перемещая органическое вещество вертикально от поверхности до подпочвы. Это положительно влияет на плодородие, а также развивает матричную структуру почвы для растений и других организмов. Было подсчитано, что дождевые черви полностью перерабатывают эквивалент всей почвы планеты на глубину 2,5 см каждые 10 лет. Некоторые позвоночные животные также включены в группу почвенной мегафауны; к ним относятся всевозможные роющие животные, такие как змеи, ящерицы, суслики, барсуки, кролики, зайцы, мыши и кроты.
Роль организмов почвы
Одна из наиболее важных ролей организмов почвы заключается в переработки сложных веществ разлагающейся флоры и фауны, чтобы они могли снова использоваться живыми растениями. Они выступают в качестве катализаторов в ряде природных циклов, среди которых наиболее заметными являются углеродные, азотные и серные циклы.
Углеродный цикл начинается с растений, которые используют углекислый газ из атмосферы с водой для получения растительных тканей, таких как листья, стебли и плоды. Далее питаются растениям. Цикл завершается после смерти животных и растений, когда их разлагающиеся останки съедаются почвенными организмами, тем самым высвобождая углекислый газ обратно в атмосферу.
Белки служат основным материалом органических тканей, а азот основной элемент всех белков. Наличие азота в формах, которые могут использовать растения, является основным детерминантом плодородия почв. Роль организмов почвы в азотном цикле имеет большое значение. Когда умирает растение или животное, они расщепляют сложные протеины, полипептиды и нуклеиновые кислоты в их организме и производят аммоний, ионы, нитраты и нитриты, которые растения затем используют для создания своих тканей.
Как бактерии, так и сине-зеленые водоросли могут фиксировать азот непосредственно из атмосферы, но это менее продуктивно для развития растений, чем симбиотическая связь между бактериями Ризобий и бобовыми растениями, а также некоторыми деревьями и кустарниками. В обмен на выделения от хозяина, стимулирующие их рост и размножение, микроорганизмы фиксирует азот в клубеньках корней растения-хозяина.
Почвенные организмы также участвуют в серном цикле, главным образом, путем разложения естественно обильных соединений серы в почве, чтобы этот жизненно важный элемент был доступен растениям. Запах тухлых яиц, столь распространенный в заболоченной местности, обусловлен сероводородом, производимый микроорганизмами.
Хотя организмы почвы стали менее важны в сельском хозяйстве из-за развития синтетических удобрений, они играют жизненно необходимую роль в процессе образовании гумуса для лесных массивов.
Опавшие листья деревьев не пригодны в пищу для большинства животных. После того как растворимые в воде компоненты листьев вымываются, грибы и другая микрофлора перерабатывают твердую структуру, делая мягкой и податливой для разнообразных беспозвоночных животных, которые разбивают подстилку на мульчу. Древесные вши, личинки мух, ногохвостки и дождевые черви оставляют относительно неизменный органически помет, но они создают подходящий субстрат для первичных разлагающих, которые перерабатывают его на более простые химические соединения.
Поэтому органическое вещество листьев постоянно переваривается и перерабатывается группами все более мелких организмов. В конечном итоге оставшееся гуминовое вещество может составлять всего одну четверть первоначального органического вещества подстилки. Постепенно этот гумус смешивается с почвой с помощью роющих животных (например, кроты) и под воздействием дождевых червей.
Хотя некоторые почвенные организмы могут стать вредителями, особенно когда одна и та же культура постоянно выращивается на одном поле, поощряя распространение организмов, которые питаются ее корнями. Тем не менее, они являются важным элементом процессов жизни, смерти и распада, омолаживающих окружающую среду планеты.
