<<
>>

Глава 2 УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ЦИКЛАХ ОСНОВНЫХ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВВ БИОСФЕРЕ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ

  Жизнь на нашей планете возникла, развивается и процветает благодаря энергии Солнца. Приблизительно 10% энергии, достигающей поверхности Земли, тратится на испарение воды, что вызывает абиотический, или большой геологический круговорот (БГК). Только 0,1% энергии Солнца закрепляется в синтезируемых растениями органических соединениях, что составляет основу биотического, или малого биологического, круговорота (МБК, рис. 45). Солнечная энергия, поглощенная растениями, совершает огромную работу: она «запускает» процессы биосинтеза и трансформируется в энергию химических связей образующихся органических веществ.
Главный запас потенциальной биогенной энергии сосредоточен в почвенном покрове Земли в виде корней растений, биомассы микроорганизмов и гумуса.

В биосинтетические процессы вовлекаются разнообразные элементы, которые подвергаются постоянным превращениям. Так как количество этих элементов на нашей планете может быть определено конечными величинами, то бесконечность жизни обеспечивается непрерывно идущим круговоротом этих элементов. Различные этапы круговорота элементов осуществляются разными группами организмов.

Фотосинтетическое связывание углерода и перевод его в органические соединения производится главным, образом растениями и водорослями путем вовлечения в биосинтетические процессы СО2 из атмосферы. Накопленное этими организмами органическое вещество затем перерабатывается на разных уровнях жизни консументами и редуцентами. К первым принадлежат в основном животные, ко вторым — грибы и бактерии. Последовательность этих событий выражается в трофических цепях, или цепях питания. Конечное, деструктивное, звено этой цепи — минерализация органических веществ с возвратом СОг в атмосферу — осуществляется в почвенном покрове Земли за счет деятельности гетеротрофных микроорганизмов. Около 90% образующейся из органических веществ углекислоты «микробного происхождения» и только 10% приходится на долю дыхания высших организмов и деятельности человека. При этом в аэробных условиях грибы дают 2/3, а бактерии 1/3 СО2. Часть органического вещества закрепляется в почве в форме гумуса.

Помимо глобального процесса круговорота углерода, состоящего из синтеза и минерализации органических веществ, почва участвует в обмене многими газами с атмосферой. В ходе фотбсинтетической деятельности происходит не только связывание растениями С02, но и обогащение атмосферы кислородом. Весь кислород в газовой оболочке Земли — продукт фотосинтеза. При минерализации органических ве


ществ в атмосферу возвращаются помимо С02 еще СН4, Н2, СО, H2S, N20, N2 (рис. 46). В почве образуются и физиологически активные летучие соединения, такие как этилен, этиламин, нитрозамин, метил- ртуть. Газы, образующиеся в анаэробной зоне, частично перехватываются аэробами, которые составляют «бактериальный фильтр», а частично попадают в атмосферу, откуда снова вовлекаются в круговорот. Азот из атмосферы фиксируется (биологически закрепляется) почвенными микроорганизмами. Таким образом газы являются переносчиками энергии из анаэробной зоны в аэробную.

Превращения органических веществ и обмен газообразных продуктов микробного метаболизма сопровождается взаимодействием почвенных микроорганизмов с первичными и вторичными минералами почвы.

По своему значению для биосферы этот процесс сопоставим с фотосинтезом и фиксацией молекулярного азота, так как минеральные элементы, первоисточник которых находится в литосфере, необходимы для

жизни всех организмов на Земле. В процессе почвообразования происходит разрушение минералов породы и извлечение элементов, которые поступают в обменные реакции биосинтеза. Без снабжения растений из почвы такими элементами, как фосфор и калий, поступающими из минералов, было бы невозможно создание первичной растительной продукции. Разрушение минералов происходит частично под влиянием корневых систем растений, но в наибольшей степени оно осуществляется в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, которые образуют органические и минеральные кислоты, щелочи, а также выделяют во внешнюю среду синтезированные ими ферменты, полисахариды, фенольные соединения. Эти вещества прямо или косвенно взаимодействуют с минералами, разрушая кристаллические решетки, образуя комплексные соединения, переводя элементы из одной формы в другую с изменением валентности и подвижности.

Таким образом, роль почвенных организмов проявляется не только в деструкции органической массы растений и животных, но также в контроле газового состава атмосферы и преобразовании литосферы, граничащей с почвой.

Высокая активность и огромные масштабы совершаемых микроорганизмами планетарных превращений веществ обусловлены их огромной численностью, повсеместным распространением, необычайной скоростью роста и разнообразием метаболических процессов.

Биомасса грибов и бактерий в пахотном слое почвы составляет до 5 т на 1 га, численность бактерий достигает миллиардов клеток е 1 г, а длина грибных гиф — до 1000 м в 1 г почвы./Благодаря микроскопическим размерам одноклеточные и мицелиал^ные микроорганизмы обладают высоким показателем соотношений поверхности и объема, что обеспечивает быстрый и интенсивный рбмен между клеткой и окружающей средой.

Одним из важнейших факторов деятельности микроорганизмов- в почве, который оказывает существенное влияние на ход и интенсивность всех процессов, является формирование природных группировок,, в которых все члены взаимно зависимы друг от друга. Это синтроф- ные ассоциации и метабиотические цепи. При синтрофном росте ассоциация быстрее и полнее усваивает субстрат, чем в отдельности каждая популяция, входящая в ее состав. В метабиотических цепях каждый последующий организм усваивает тот субстрат, который является конечным продуктом деятельности предшественника. В результате микроорганизмы оказываются способными утилизировать бесконечное множество различных соединений — природных и создаваемых человеком (ксенобиотиков). Наиболее стойкие природные соединения — лигнин и гумус — тоже подвергаются микробной деградации, хотя и более медленно, чем другие вещества растительного происхождения. В процессах преобразования различных веществ в почве участвуют микроорганизмы «широкого профиля деятельности» и функционально специализированные вплоть до таких уникальных бактерий, как нитри- фикаторы, у которых окисление аммиака или нитритов сопряжено- с фиксацией С02, или сульфатредуцирующие, способные к анаэробному дыханию за счет сульфатов. В других случаях один и тот же процесс осуществляется разными и очень далекими в таксономическом отношении микроорганизмами, активность и конкретное проявление деятельности которых будет определяться их конкурентоспособностью в условиях данной среды. При изменении обстановки одна группа будет заменяться другой (принцип дублирования), но конечные результаты будут сходными. Например, разложение целлюлозы в почве проводят разнообразные группы организмов: в луговых почвах преимущественно миксобактерии, в кислых лесных — грибы, в нейтральных сухих почвах — актиномицеты. Совокупность микроорганизмов, способных осуществлять одну и ту же общую физиологическую функцию в цепи превращения веществ в природе, носит название физиологической группы. Примерами могут служить физиологические группы микроорганизмов, участвующих в превращениях азота (нитри- фикаторы, аммонификаторы, денитрификаторы, азотфиксаторы) или серы (серные, тионовые, сульфатредуцирующие). 

<< | >>
Источник: И. П. БАБЬЕВА, Г. М. ЗЕНОВА. Биология почв. 1983

Еще по теме Глава 2 УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ЦИКЛАХ ОСНОВНЫХ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВВ БИОСФЕРЕ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ:

  1. Глава вторая УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИВ БИОСФЕРЕ
  2. УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВВ РАЗРУШЕНИИ И НОВООБРАЗОВАНИИ МИНЕРАЛОВ
  3. Глава 6. СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
  4. Участие почвенных микроорганизмов в разрушениии новообразовании минералов
  5. Л. И. Инишева. Болота и биосфера : материалы VII Всероссийской с международным участием научной школы, 2010
  6. ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И БИОСФЕРА ПЛАНЕТЫ 
  7. Основные этапы эволюции биосферы в целом
  8. alt="" />Неблагоприятные экологические процессы и их влияние на почвенный покров городов
  9. Васенев И.И., Таргульян В.О.. Ветровал и таёжное почвообразование. Режимы, процессы, морфогенез почвенных сукцессий, 1995
  10. ПОЧВЕННО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВСОПРЯЖЕННЫХ ФАЦИЯХ ЗАБОЛОЧЕННОГО ЛЕСА
  11. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ АНАЛИЗА ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
  12. Глава V УГЛЕРОД В БИОСФЕРЕ И ПОЧВАХ
  13. Глава XVI МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В БИОСФЕРЕ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
  14. Глава IV СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВАВ БИОСФЕРЕ И ПОЧВАХ
  15. Глава II БИОСФЕРА, ЕЕ КОМПОНЕНТЫ И ФУНКЦИИ
  16. ГЛАВА 24 ВВЕДЕНИЕ В УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
  17. Глава первая ПОЧВЕННАЯ БИОТА
  18. Глава 1 ПОЧВЕННАЯ БИОТА