Студопедия — РОЛЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У ГРУНТОУТВОРЕННІ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РОЛЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У ГРУНТОУТВОРЕННІ






Мікроорганізми, які населяють грунт, дуже різно-
манітні за складом і за характером біологічної діяльності. Тому
їх роль у формуванні грунтів надзвичайно складна і різноманітна.
Мікроорганізми існують на Землі мільярди років, вони є найста-
родавнішими грунтоутворювачами, бо з’явились на землі задовго
до появи вищих рослин і тварин. Крім грунтоутворення їх діяль-
ність значною мірою визначає властивості осадових порід, склад
атмосфери і природних вод, геохімічну історію багатьох елемен-
тів (С, N, S, Р, O, Н та ін.). В біосфері вони здійснюють такі про-
цеси, як фіксація атмосферного азоту, окислення аміаку і сірко-
водню, відновлення сульфатів і нітратів, акумуляція сполук за-
ліза і марганцю, синтез в грунтах біологічно активних речовин —
ферментів, вітамінів, амінокислот тощо. Мікроорганізми беруть
безпосередню участь в руйнуванні мінералів і гірських порід в про-
цесі біологічного вивітрювання.

Проте основною функцією мікроорганізмів в грунтоутворенні
є розкладання органічних решток рослинного і тваринного похо-
дження до гумусоутворення і повної мінералізації
.

У процесі грунтоутворення беруть участь бактерії, водорості,
лишайники, амеби, мікронематоди, джгутикові, війчасті, гриби і
актиноміцети. Є дані про присутність в грунтах неклітинних форм
мікроорганізмів (вірусів, бактеріофагів).

Основна маса мікроорганізмів зосереджена в горизонті поши-
рення кореневих систем на глибині 10—20 см (рис. 6). Їх чисель-


Рис. 6. Різке зменшення мікроорга- нізмів в грунті з глибиною (суціль- на лінія) і розподіл за глибиною органічної речовини (штрихова лінія) (за В. В. Добровольським, 1989): а — дерново-підзолистий грунт; б — чорнозем.

ність в 1 г грунту становить де-
сятки і сотні мільйонів штук. За-
гальна маса мікроорганізмів ор-
ного горизонту (25—30 см) ста-
новить близько 10 т/га. Високо-
родючі окультурені грунти міс-
тять найбільше мікроорганізмів.

Розглянемо більш детально
роль окремих груп мікроорганіз-
мів в грунтоутворенні.

Бактерії — найчисленніша і
найрізноманітніша група мікро-
організмів, що населяє грунт.
Відомо близько 50 родів і 250 ви-
дів грунтових бактерій. Специ-
фічне значення в грунтоутворен-
ні мають три групи бактерій, а
саме: справжні бактерії, актино-
міцети і міксобактерії.

Справжні бактерії поділяють на дві групи: спорові і неспорові. Одночасно за характером засвоєння вуглецю їх поділяють на автотрофні і гетеротрофні.

До групи неспорових належать автотрофні бактерії, які засво-
юють вуглець з вуглекислоти і здатні самі синтезувати органічну
речовину, для чого їм потрібна зовнішня енергія. Ця група бакте-
рій може існувати в середовищі, де будь-якої форми органічної
речовини немає. Такими бактеріями є Bacterium hydrogenius
(окислюють водень), Bacterium methanicus (окислюють сполуки
вуглецю), кілька видів роду Thiobacillus (окислюють сірку), Lip-
tothrix ochracea, Spirophyllum ferrugineum (окислюють сполуки
заліза), Nitrosomonas і Nitrobacter (окислюють сполуки азоту).
Щоб відбувалися процеси життєдіяльності, ці бактерії викорис-
товують енергію, яка виділяється при окисленні мінеральних спо-
лук. Цей процес називають хемосинтезом, а бактерії, які його
здійснюють, хемоавтотрофами. Автотрофні бактерії відігравали
важливу роль у біосфері і грунтоутворенні в минулі геологічні епо-
хи до виникнення водоростей і вищих рослин.

В наш час важливе значення в грунтоутворенні мають бакте-
рії-нітрифікатори
, які окислюють аміак до нітратів. Цей процес
відбувається за такою схемою:

2NH3 + 2O2 – 2HNO2 + 4Н + Е; 2НNО2 + O2 2НNО3 + Е

       
   
 
 


 


CO2 + 4H + Е 1/6C6H12O6 + H2O.


З наведеного рівняння видно, що енергія, яка виділяється при
окисленні аміаку, витрачається на синтез органічної речовини.

Процес нітрифікації в грунтах відбувається у широких масш-
табах. Численними дослідами встановлено, що за один рік на І
гектарі грунту нітрифікуючі бактерії здатні утворити до 300 кг
солей азотної кислоти.

До групи неспорових належать бактерії, які здатні фіксувати
азот з повітря. Для здійснення своїх життєвих процесів вони пот-
ребують органічної речовини. В грунтах живе два типи азотфік-
суючих бактерій, а саме: вільноживучі (Azotobacter і Clostridium)
і бульбочкові (Rhizobium), які перебувають у симбіозі з бобови-
ми рослинами. Серед рослин родини бобових виявлено 1300 видів,
на коренях яких оселяються бульбочкові бактерії. Проникаючи у
корінь, вони спричинюють розростання тканин, в результаті чого
утворюються пухлини, які після відмирання кореневої системи
збагачують грунт на азот.

Першим продуктом азотфіксації є амоній. Він зв’язується вуг-
лецевими скелетами і в результаті утворюються аміносполуки, на-
самперед амінокислоти.

Культурні бобові рослини значною мірою збагачують грунт
на азот. Залежно від умов вирощування вони накопичують від 60
до 300 кг/га азоту на рік. Доведено, що 2/3 засвоєного азоту рос-
лини беруть з повітря за рахунок його фіксації бульбочковими
бактеріями і 1/3 — з мінеральних сполук грунту. Продуктивність
вільноживучих азотфіксуючих бактерій значно нижча за продук-
тивність бульбочкових.

Фіксація азоту мікроорганізмами є планетарний процес. Він
тісно взаємопов’язаний з процесами фотосинтезу і дорівнює йому
за масштабом і значенням у природі. Загальна продуктивність
азотфіксації мікроорганізмами становить 270—330 млн т/рік, в
тому числі 160—170 млн т/рік дає суша і 70—160 млн т/рік— Сві-
товий океан (І. П. Бабаєва, Г. М. Зенова, 1983).

Азот, накопичений мікроорганізмами, протягом вегетаційного-
періоду перебуває у формі органічних сполук, переважно у складі
білків. Накопичення відбувається поступово, протягом всього ве-
гетаційного періоду, а використовується рослинами після відми-
рання і повного розкладання мікробних клітин.

Отже, азотфіксуючі бактерії — надзвичайно важливий фактор
грунтоутворення і підвищення родючості грунту. Використання біо-
логічного азоту — один з основних шляхів вирішення продоволь-
чої проблеми.

Гетеротрофні бактерії засвоюють вуглець з готових органічних
сполук. Саме ця група мікроорганізмів здійснює розкладання ве-
личезної маси мертвих органічних решток, які надходять у грунт
і на його поверхню. Процес розкладання органічної маси від склад-


них сполук до простих відбувається поетапно. Кінцевим етапом
його є повна мінералізація — утворення простих мінеральних спо-
лук, які засвоюються новими поколіннями живих організмів.

У процесі еволюції виникли групи гетеротрофних бактерій, які
спеціалізувалися на розкладанні певних типів органічних сполук.
Так, целюлозу розкладають бактерії як в анаеробних, так і в ае-
робних умовах. Типовими представниками анаеробних бактерій є
Bacillus omelianskii і Clostridium thermocellum. При анаеробному
розкладанні органічної маси, багатої на клітковину (торф, солома,
компост), виділяється значна кількість етанолу і органічних кис-
лот, що негативно впливає на поживний режим грунту.

Аеробне розкладання клітковини здійснюється головним чи-
ном міксобактеріями, цитофагами і справжніми бактеріями. Ае-
робний процес домінує в степових і лучних грунтах під трав’янис-
тою рослинністю. Кінцевим продуктом даного процесу є CO2 і
Н2О.

Жири розкладають бактерії, які виробляють фермент ліпазу.
Ліпаза є у аеробних грунтових бактерій, а також у анаеробних з
роду Clostridium. При розкладанні жирів утворюються гліцерин і
жирні кислоти. В аеробних умовах гліцерин використовується для
живлення інших бактерій, а жирні кислоти накопичуються в грун-
ті. В анаеробних умовах жирні кислоти відновлюються до вугле-
воднів. Дані сполуки є токсичними для вищих рослин.

В грунті існують групи бактерій, які спеціалізувалися на роз-
кладанні білків, вуглеводів, лігніну, пектинів та інших органічних
речовин. Серед них заслуговує на увагу група бактерій, яка міне-
ралізує азотисті органічні сполуки.

Цей процес називають амоніфікацією. Амоніфікуються білки,
пептиди, амінокислоти, нуклеїнові кислоти та інші сполуки. Кін-
цевим продуктом амоніфікації є аміак. Крім аміаку в аеробних
умовах утворюються CO2 і оксид сірки, а в анаеробних — жирні і
ароматичні кислоти, спирти та інші відновні сполуки. Наявність
цих сполук негативно впливає на родючість грунту. Виділений в
процесі амоніфікації аміак включається в процес нітрифікації, а
частина його асимілюється рослинами і мікроорганізмами.

В процесі амоніфікації беруть участь бактерії роду Pseudomo-
nas і роду Bacillus.

Таким чином, основні ланки кругообігу азоту у природі від-
буваються в грунтах (рис. 7).

Актиноміцети — одноклітинні організми, які утворюють міце-
лій і спори. Типовими представниками грунтових актиноміцетів є
види роду Streptomyces (стрептоміцети), які пристосовані до роз-
кладання складних, стійких, органічних сполук (клітковини, ліг-
ніну). Серед актиноміцетів переважають аероби.

Гриби — нижчі еукаріотні організми ценоцитної будови або


Рис. 7. Кругообіг азоту в природі (за І. П. Бабаєвою та Г.М.Зеновою,1983).

одноклітинні, з осмотрофним типом живлення, які становлять
особлиье царство живої природи. В природі вони поширені всюди.
Основна функція в грунтоутворенні — розкладання органічних
решток. В цьому процесі беруть участь представники всіх класів.
Найпоширенішими в грунтах є цвільові гриби, а в лісових грун-
тах — гриб мукор.

Гриби синтезують позаклітинні гідролітичні ферменти, за до-
помогою яких і здійснюється розкладання рослинних тканин. За
добу вони розкладають у 2—7 разів більше органічних речовин,
ніж засвоюють. Вони розкладають клітковину, лігнін, білки. При
цьому утворюються органічні кислоти, які підвищують кислотність
грунту і руйнують мінерали. Утворення в грунтах агресивних
фульвокислот також пов’язане з діяльністю грибів.

Висока кислотність грунту знижує його родючість, а руйнуван-
ня мінералів є одним з факторів формування підзолистого гори-
зонту в грунтах тайгово-лісової зони.

Багато видів грибів еволюційно пристосовані до симбіозу з
вищими рослинами. Це так звані мікоризні гриби, їх гіфи пророс-
тають у корені і постачають рослину водою і поживними речови-
нами. У цьому разі вищі рослини ростуть і плодоносять краще.
До 80% трав’янистих рослин Європи, більшість деревних і такі
культурні, як кукурудза, пшениця, картопля, мають мікоризні
гриби.

Грунтові водорості — одно- і багатоклітинні мікроорганізми, які

 


мають специфічні пігменти типу хлорофілу, за допомогою яких
здійснюють асиміляцію вуглекислоти і фотосинтез органічних ре-
човин. Таким чином, на відміну від інших мікроорганізмів, водо-
рості збагачують грунт органічною речовиною і киснем. Живуть
вони, в основному, у верхньому освітленому шарі грунту. Залеж-
но від типу пігментів розрізняють зелені, синьозелені, пурпурні і
жовті водорості.

Особливо багато одноклітинних водоростей на поверхні гли-
нистих грунтів пустинь — такирів, на алювіальних відкладах, які пе-
ріодично затоплюються водою. Саме в цей період (танення снігу,
весняні дощі) водорості інтенсивно розмножуються і збагачують
грунт органічною масою, посилюють руйнування первинних міне-
ралів, підвищують дисперсність твердої фази.

На алювіальних грунтах річкових долин і рисових полях тро-
пічного поясу важливу роль відіграють синьозелені водорості. Во-
ни постачають азот і кисень в зону кореневих систем культурних
рослин і тим самим підвищують родючість грунту.

Найпростіші тваринні організми також поширені в грунтах.
Вони живляться бактеріями і водоростями. Є серед них і сапро-
фіти. В грунтах живуть представники трьох класів: джгутикові,
саркодові та інфузорії. Основна їх роль у грунтоутворенні — роз-
кладання органічних речовин.

Лишайники — особлива група живих організмів, тіло яких
складається з двох компонентів: гриба і водорості. Вони не на-
лежать до грунтових мікроорганізмів, але беруть участь у грунто-
утворенні. За морфологією їх поділяють на коркові (накипні),
листуваті, кущисті і кочові.

Лишайники оселяються на нерухомих субстратах (скелях, ка-
міннях. деревах) або розростаються на поверхні грунту. Вони ви-
діляють складні органічні кислоти, які прийнято називати лишай-
никовими. Ці кислоти руйнують мінерали і тим самим створюють
сприятливі умови для грунтоутворення.

Відмерлі слоєвища лишайників збагачують субстракт органіч-
ними речовинами і є продуктом живлення для багатьох безхребет-
них і бактерій.

Лишайники відіграють важливу роль у рекультивації земель.
Вони перші оселяються на оголених субстратах і перетворюють їх
на пухку масу, сприятливу для оселення інших організмів.







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 3425. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...

Различие эмпиризма и рационализма Родоначальником эмпиризма стал английский философ Ф. Бэкон. Основной тезис эмпиризма гласит: в разуме нет ничего такого...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия