[ ...]

Среди почвенных бактерий особую функцию выполняют нитрифицирующие (азотфиксирующие), играющие важнейшую роль в круговороте азота в природе. За год бактериями фиксируется 160-170 млн т азота.[ ...]

Среди почвенных бактерий особую функцию выполняют нитрифицирующие (азотфиксирующие), играющие важнейшую роль в круговороте азота в природе. За год бактериями фиксируется 160-170 млн т азота.[ ...]

Анаэробные почвенные бактерии Clostridium также нуждаются в молибдене для фиксации азота.[ ...]

Мишу с тин Е. Н. Приспособление почвенных бактерий к температурным условиям климата. «Микробиология», т. 2, вып. 2, 1933.[ ...]

Вызывают заболевание различные виды почвенных бактерий, но чаще всего Pectobacterium phytophthorum Appel. (Erwinia phytophthora Berg, et al.), проникающие в клубни черед столоны, чечевички и различные повреждения.[ ...]

Оказавшись в земле, крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются перекиси, которые в течение 2-3 лет превращают пластмассы в углерод и воду. Сейчас ведутся работы по изготовлению новых пластмасс, содержащих до 50% кукурузного крахмала (Курьер ЮНЕСКО, 1990, № 7).[ ...]

Круглов Ю. В., Монейм А. Разложение гербицида атразина почвенными бактериями //Почвоведение. 1983. № 7.[ ...]

Черная ножка. Заболевание вызывается различными видами почвенных бактерий. Проявляется в виде загнивания нижней части стебля. Рост больных растений замедляется. Нижние листья становятся кожистыми, ломкими, с загнутыми вверх краями, верхние скручиваются и остаются мелкими. На поперечном срезе стебля видно почернение сосудов.[ ...]

Регистрация динамики численности интродуцентов, аборигенных почвенных бактерий и дыхательной активности почвы показала, что в почве, загрязненной нефтью, происходит активное размножение интродуцентов и их одновременное элиминирование (вероятно, выедание микрофауной). Расчетным путем, по размерам интенсивности дыхания в загрязненных почвах, показано, что в варианте без интродуцентов за 35 сут. опыта подвергалось окислению 1,7-8,9 % внесенной нефти. Интродукция дрожжей позволила увеличить этот показатель до 7-16%.[ ...]

Плодородие почвы создает «живое вещество», состоящее из мириад почвенных бактерий, микроскопических грибков, червей и прочей живности. Бактерии - микроскопические, преимущественно одноклеточные организмы разных форм. Питаются, используя различные органические вещества (ге-теротрофы) или создавая органические вещества своих клеток из неорганических (йвтотрофы). Причем обитают бактерии в почве как в верхних слоях, в присутствии атмосферного кислорода (аэробы), так и в нижних слоях, без атмосферного кислорода (анаэробы).[ ...]

Черные и коричневые пигменты встречаются в культурах некоторых почвенных бактерий, например азотобактера - микроорганизма, способного фиксировать азот атмосферы и тем самым обогащать почву азотом. Группа бурых актиномицетов образует бурые пигменты мела-ноидного характера. Черные пигменты чаще встречаются в культурах грибов.[ ...]

Из данных таблицы можно заключить, что оптимальные температуры развития бактерий повышаются с продвижением объектов исследования на юг. Это установлено Е. Н. Мишустиным для почвенных бактерий разных климатических зон . В одном и том же пункте средняя температура активного ила значительно выше, чем активного слоя почвы. Однако в южных районах (Приморский, Фергано-Маргеланский) дефицит тепла меньше, и поэтому при благоприятном биохимическом показателе сточных вод микробиологические процессы протекают более интенсивно. Этому способствует то обстоятельство, что термофильным культурам свойственна повышенная биохимическая деятельность. С повышением у бактерий температурного оптимума на 10 °С их биохимическая эффективность примерно удваивается.[ ...]

Последействие атразина и симазина на другие культуры зависит от способности почвенных микроорганизмов разлагать эти гербициды: в засушливых условиях они сохраняют токсичность более длительное время, так как здесь слабее проявляется деятельность почвенных бактерий, чем при достаточном увлажнении. Остаточное количество триазиновых гербицидов зависит еще и от типа почвы, ее механического состава, содержания гумуса, влажности. На выщелоченном черноземе Тамбовской области последействие одинаковых доз атразина и симазина на второй год после их внесения проявляется в большей степени, чем на торфяной и серой лесной почвах Московской области. Урожай озимой ржи, посеянной после кукурузы, обработанной симазином (1,5 кг/га), на песчаной почве в Брянской области не снижался.[ ...]

Возникают наросты вследствие раздражения и усиленного деления клеток под влиянием почвенных бактерий Agrobacterium tumefacieus Conn. Обнаружить их в тканях пораженного органа можно только в начале заболевания, да и то в ограниченном количестве. При хранении больные корни легко загнивают.[ ...]

Для выявления бактерицидного действия прометрина и атразина на некоторых представителей почвенных бактерий были поставлены лабораторные опыты. Данные о влиянии применяемых гербицидов в опыте «in vitro» на отдельные группы микроорганизмов приводятся в таблице 5.[ ...]

При рассмотрении микробиологических процессов распада следует различать, проводились ли опыты со смешанной культурой почвенных бактерий или с чистыми штаммами. Наглядным примером служит сравнение дегидрохлорирования линдана, которое в естественной почве, следовательно, под влиянием многочисленных видов микроорганизмов, ведет прежде всего к образованию пентахлорциклогексена, в то время как под влиянием чистой культуры бактерий реакция протекает по-иному (рис. 8).[ ...]

Сотрапезничество - потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.[ ...]

Если же ветер дует в обратном направлении, от суши к морю, то он поднимает мельчайшие частицы пыли, на которых далеко в морские просторы уносятся почвенные бактерии.[ ...]

Противоречивы данные о способности почвы являться стоком для закиси азота. Американские исследователи на образцах почвы из шт. Айова установили, что почвенные бактерии способны с достаточно большой скоростью восстанавливать закись азота до молекулярного азота . Однако аналогичные исследования, проведенные в Австралии, показали, что почвы способны поглощать закись азота в небольших количествах лишь при сильном переувлажнении или при аномально высоких ее концентрациях в воздухе . Возможно, эти различия обусловлены наличием в почвах тех или иных микроорганизмов, влажностью и кислотностью почв и другими факторами .[ ...]

Микробы активно меняют состав почвы, изменяясь в то же время и сами. О количественной стороне этих изменений можно судить по тому, что только одна из групп почвенных бактерий (выделяющая двуокись углерода при разложении органического вещества) способна с поверхности одного гектара выделить в атмосферу 7500 м3 С02 за год.[ ...]

Попадание ионов тяжелых металлов в почву может иметь нежелательные последствия, так как ионы никеля, меди, кадмия способствуют ослаблению жизнедеятельности почвенных бактерий, в значительной степени определяющих плодородие почвы. Ионы свинца и кадмия приводят к уменьшению урожая и изменениям в химическом составе растений, причем р увеличением возраста растений концентрация в них кадмия, свинца и цинка повышается. Ионы металлов оказывают вредное воздействие на организм человека. Так, кадмий вызывает заболевание почек, а никель оказывает канцерогенное действие на различные органы человека .[ ...]

В засушливые периоды, а также зимой количество их в почве резко уменьшается, при этом они переходят в инертное состояние, в форму цист. Вопрос о роли простейших в почвенных процессах пока не выяснен. Одни исследователи считают, что простейшие, истребляя почвенные бактерии, оказывают вредное влияние на плодородие почвы, другие отмечают, что интенсивность микробиологических процессов в почве в присутствии Protozoa не только не ослабляется, но даже повышается. Возможно, что простейшие, поедая старые бактериальные клетки, облегчают размножение оставшихся и приводят к появлению значительного числа более молодых и биохимически активных особей.[ ...]

Другим загрязнителем атмосферы, потенциально опасным для защитного слоя озона, являются окислы азота, источниками которых служат промышленность, авиация и даже почвенные бактерии, метаболизирующие нитрат удобрений. Сложность оценки этой опасности заключается в том, что в отличие от загрязнения океана она труднее поддается непосредственному наблюдению. Выводы же, сделанные на основании расчетных данных, иногда оказываются противоречивыми из-за того, что не известны достоверно константы скоростей всех реакций, влияющих на равновесие озон 5 кислород.[ ...]

Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистой и алюмосиликатными почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия. Последние уничтожают полезные почвенные бактерии, через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных (не кислых) естественных условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По аналогичной схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.[ ...]

ПДК нефтепродуктов в почвах в настоящее время отсутствует. Однако, по известным данным, их содержание в количестве до 500 мг/кг почвы не оказывает существенного влияния на общее количество почвенных бактерий и способность почвы к самоочищению.[ ...]

В творческом содружестве с микробиологом 3. Н, Ка нашевич (Научно-исследовательский институт земледелия) мы провели опыты по оценке действия гербицидов на некоторые физиологические группы почвенных бактерий. Об активности нитрифицирующих бактерий в почве судили по накоплению нитратов. Опыты проводили в полевых и лабораторных условиях.[ ...]

Загрязнение атмосферы естественным путем происходит в результате: пыльных бурь, извержений вулканов, лесных пожаров, эрозии почвы, биологических разложений, в частности, жизнедеятельности почвенных бактерий. В атмосферу при этом попадают как твердые, так и газообразные вещества.[ ...]

Гидроксилирование происходит в почве сравнительно редко. Часто у одного и того же соединения гидроксильные группы вводятся в разные положения, например фенильного кольца, под влиянием разных почвенных микроорганизмов. Примером может быть гербицид 2М-4Х, у которого под влиянием чистой культуры Aspergillus niger гидроксильная группа вводится в положение 5 с образованием 4-хлорч2-метил-5-оксифеноксиук-суоной кислоты. В дальнейшем в превращении гербицида этот гриб не участвует. Наоборот, смешанные культуры почвенных бактерий гидроксилируют 2М-4Х в положении 6 и метаболизируют его затем вплоть до минерализации (рис. 16).[ ...]

Из присутствующих в атмосфере кислородных соединений азота загрязнителями являются окись азота, двуокись азота и азотная кислота. В основном опп образуются в результате разложения азотсодержащих веществ почвенными бактериями. Ежегодно во всем мире в атмосферу поступает 50 107 т окиси азота природного происхождения, тогда как в результате деятельности человека - лишь 5-107 т окиси и двуокиси азота. В атмосфере Земли природное содержание двуокиси азота составляет 0,0018- 0,009 мг/м8, окиси азота 0,002 мг1м3; время жизни двуокиси азота в атмосфере 3 дня, окиси 4 дня .[ ...]

Установлено, что в превращениях (детоксикации) пестицидов в почве имеют значение гидролитические и окислительные процессы, а также фотохимические превращения. Ведущая роль в разложении пестицидов принадлежит почвенным микроорганизмам, которые разрушают их до образования простейших продуктов. Например, некоторые почвенные бактерии, грибы и актиномицеты используют в качестве источника углерода гербицид далапон.[ ...]

Все органические удобрения, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов, содержат атомы углерода. Растения усваивают питательные элементы органических удобрений только после разложения последних почвенными бактериями и грибами до неорганических веществ. Тем самым органические удобрения обеспечивают развитие бактерий и повышают плодородие почв. Разложение органических удобрений до веществ, доступных растениям, протекает сравнительно медленно.[ ...]

В 1912 г. швейцарец Р. Франсе выступил в «Почвоведении» с идеей о специфической форме сосуществования растительных п животных организмов, приспособленных к условиям обптаиия в почве; по аналогии с водным сообществом «планктоном» он назвал совокупность почвенных организмов «геобионтов»- «эдафоиом». Последний в почве разделяется на два яруса: более глубокий, не страдающий от зимних холодов и мало страдающий от засухи, и поверхностный, в котором отчетливо проявляются эти отрицательные экологические факторы. Кроме хорошо известных и до него почвенных бактерий, насекомых, дождевых червей, Франсе установил в почве большое видовое разнообразие и высокую численность грибов, простейших, нематод и др. Он привел некоторые данные о глубине проникновения разных геобионтов в почву и связи их с характером растительности. Ограниченность материала не позволила Франсе увидеть зональный характер эдафоиа.[ ...]

Сточные воды, имеющие минеральные загрязнения, как правило, не следует направлять на поля орошения, так как они или совсем не содержат питательных веществ, или содержат ничтожное их количество; в то же время в большинстве случаев в них имеются вредные для почвенных бактерий вещества или соли, разрушающие структуру почвы.[ ...]

Все остальные организмы влияют на цикл азота только после ассимиляции его в состав своих клеток. Азот фиксируют также пурпурные и зеленые фотосинтезирующие бактерии, различные почвенные бактерии.[ ...]

Разложение остаточных инсектицидов и гербицидов находящимися в почве микроорганизмами - один из важнейших процессов самоочищения природы . Однако другая сторона этого процесса заключается в том, что пестициды, подобно антибиотикам, нарушают нормальную жизнедеятельность почвенных бактерий, и это ухудшает плодородие почв. Так, по данным бельгийских ученых, постоянно используемые для свекловичных культур пестициды снижают биологическую активность почвы (микробную и ферментативную), увеличивают период минерализации азота и в конечном счете ухудшают сахаристость свеклы. В связи с этим важное значение приобретают исследования по экотоксикологии почвы .[ ...]

Биогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом. И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78% от ее объема). Редуценты (деструкторы), а конкретно почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Часть нитратов попадает в процессе круговорота в подземные воды и загрязняет их.[ ...]

Однако, когда необходимо получать более высокие урожаи, нужно вносить минеральные удобрения. Тогда наблюдается очень своеобразное явление: при внесении азота в почву интенсивность фиксации снижается, склонный к приспособлению азотобактер предпочитает использовать азот удобрений, а не азот воздуха. Следовательно, налицо противоречие между энергичной фиксацией азота почвенными бактериями и интенсивным земледелием.[ ...]

Пески и песчаные почвы, содержащие большое количество монтмориллонита и гидрослюды, обладают лучшими условиями для произрастания растений, так как азотистые соединения даже в гидролизуемой форме усваиваются ими очень медленно. Благодаря же сорбционным свойствам монтмориллонита и отчасти гидрослюды перегнойные вещества удерживаются в почвах длительное время, в течение которого содержащийся в них азот переводится почвенными бактериями в используемую растениями неорганическую форму. Таким образом, пески обладают своеобразными, только им присущими свойствами, которые необходимо учитывать при изучении влияния их на рост и развитие растений.[ ...]

По типу своего питания микробы, населяющие почву, относятся главным образом к метатрофам и прототрофам. Паратро-фы - случайные гости в почве; если же они в нее и попадают, то, не встречая для своего развития подходящих условий, быстро погибают. Что же касается микробов, постоянно живущих в почве, то это не пассивные пассажиры, прикрепившиеся к частицам почвы. Микробы активно меняют состав почвы, изменяясь в то же время и сами. О мощности этих изменений можно судить по тому, что только одна из групп почвенных бактерий выделяющая углекислый газ при разложении органического вещества) способна с поверхности 1 га выделить в атмосферу 7 500 ООО л углекислоты за год. Поэтому неудивительно, что все процессы выветривания горных пород в значительной степени связаны с жизнедеятельностью микробов, так же как и ряд других почвообразовательных процессов.[ ...]

Более универсальная мера обилия - биомасса. Этот показатель был успешно использован во многих исследованиях, в том числе в работах Пислу (Pielou, 1966) и Кемптона (Kempton, 1979). Конечно, учет биомассы требует времени. Например, при изучении растительных сообществ, растения состригают, разбирают по видам, затем высушивают и взвешивают. Ис-смотря на такие сложности, измерение биомассы дает много преимуществ. Это более прямая оценка использования ресурса, чем число особей, даже в тех случаях, когда последние легко различимы (Harvey, Godfray, 1987). Эта мера непрерывная, поэтому больше подходит для использования в логнормальной модели. Смысл ее легко понятен, она легко применима к различным группам организмов. Наконец, она позволяет сравнивать разнообразие организмов разного таксономического уровня. Интересно, что различия между микробами и млекопитающими становятся еще меньше при рассмотрении еще более фундаментальной единицы использования ресурсов - энергетического потока (May, 1981). Одно из важнейших неудобств использования биомассы как меры обилия в том, что материал почти невозможно собирать случайным образом.[ ...]

Оксид углерода (СО), в отличие от диоксида углерода, не оказывает заметного влияния на потоки солнечной и тепловой радиации, но быстрый, в основном антропогенный, рост его содержания и значительная, как и у метана, роль в фотохимии озона и других МГ в тропосфере приводят к необходимости мониторинга СО в глобальной атмосфере и дальнейшего количественного исследования его атмосферного цикла. Значительные амплитуды сезонного изменения концентрации СО в тропосфере и различия в его содержании по полушариям связаны с малым временем жизни. Фазы сезонного изменения СО в тропосфере северного полушария почти одинаковы с таковыми для С02г однако максимум концентрации СО в конце зимы по сравнению с максимумом концентрации С02 в большей степени обусловлен сжиганием разных видов топлива, а минимум СО в конце лета считается связанным с деятельностью почвенных бактерий. Меньшая интенсивность этих источников и стоков в южном полушарии приводит к меньшему содержанию СО в тропосфере .[ ...]

Для предупреждения попадания удобрений в водоисточники необходимо: соблюдение соответствия норм внесения удобрений потребностям растений; установление оптимальных сроков внесения удобрений с учетом биохимических особенностей почвы; дробное внесение удобрений в период вегетации (особенно для почв легкого механического состава); внесение удобрений с оросительной водой, что уменьшает их дозу. Так, внесение азотных удобрений с водой при дождевании позволяет снизить обычную дозу вдвое; применение концентрированных форм удобрений, уменьшающее внесение в почву балластных веществ; использование медленно действующих азотных удобрений в виде гранул с защитой оболочкой или труднорастворимых удобрений типа конденсатов мочевины, отдающих питательные вещества в почву постепенно, устойчивых к вымыванию и имеющих высокий коэффициент полезного действия; применение ингибиторов нитрификации, снижающих активность почвенных бактерий, переводящих аммонийный азот в легкорастворимую нитратную форму; исключение хранения удобрений под открытым небом.

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.

Микроорганизмы в почве

Анализ литературы свидетельствует о чрезвычайно важном значение микроорганизмов в почвообразовании и поддержании плодородия почв. Они трансформируют растительные остатки, участвуют в формировании структуры почвы, образовании гумуса и его минерализации. Глобальной является роль микроорганизмов в пополнении биосферы, в том числе грунтов, азотом, мобилизации фосфора из органических и труднорастворимых неорганических соединений. Важным, однако недостаточно исследованным, является участие микроорганизмов в мобилизации калия в агроэкосистемах.

Почва представляет собой биоорганоминеральную систему, обеспечивающую рост культурных растений и, таким образом, необходимые для существования всего живого условия. Одним из основных факторов процесса почвообразования есть функционирование почвенной микрофлоры, содержание которой в 1 г по данным Е.М. Мишустина, достигает миллиардов клеток. Этой микрофлоре свойственна чрезвычайно высокое разнообразие видового состава.

По мнению Р. Тейта, в 1г почвы содержится около 4000 видов микроорганизмов.

Однако, основное их количество не способно расти на питательных средах, которые используют на сегодня для культивирования микроорганизмов. Их природной средой жизнедеятельности может быть организм человека или животного, водные или морские экосистемы, термальные источники, продукты питания и т.д.. Следует отметить, что численность культурабельных клеток в почве может меняться в зависимости от стадии сукцессии экосистемы и, по данным этих исследователей, отношение культурабельных клеток к их общему количеству в ризосфере снижалось от 0,25 до 0,05 в течение первых 30-50 дней выращивания растений. Суммарная масса прокариотных организмов на Земле примерно соответствует биомассе эукариотов.

Среди микрофлоры почвы встречаются представители почти всех видов микроорганизмов, описанных в определителе Берджи. и грибы являются наиболее распространенными и экологически важными фитосимбионтами. Однако другие представители естественных экосистем играют важную роль в их функционировании. Так, было показано, что исключение беспозвоночных из состава биоценоза опада дубового леса в 2-5 раз замедляло его разложения микробного ценоза.

Масса микроорганизмов почвы достигает десятых долей процента от его общей массы. От 0,1 до 1,0% органического вещества почвы представлено клетками различных видов микроорганизмов. Согласно данным болгарских ученых, масса бактерий и микроскопических грибов в луговых экосистемах достигает нескольких тонн на гектар. Максимальная ее количество наблюдалось в осенний период, что авторы связывают с поступлением в почву в это время растительных остатков. Содержание углерода микробной массы составляет от 2 до 10% его общего содержания в тропических почвах и является выше по сравнению с почвами умеренных широт на 1-4%.

Численность микроорганизмов в почве (показатель биогенности почвы) колеблется не только в течение года, но и в течение незначительных промежутков времени в зависимости от его температуры, влажности, состояния растительного покрова и т.д.. Например, в южных регионах на неполивных грунтах в летний засушливый период доминантами являются актиномицеты, а весной и в осенний период - бактерии, численность которых летом значительно снижается.

Увлажнение почвы заметно влияет на состояние микробного ценоза в таких зонах.
Обычно, активизация деятельности микрофлоры почвы происходит в весенний период года.

Функционирования почвенной микрофлоры является одним из важных факторов, способствующих структуризирования почвы. Так, например, развиваясь на поверхности частиц почвы, грибы и актиномицеты окружающих эти частицы мицелием и формируют водостойкие агрегаты, на следующем этапе могут скрепляться гумусом. Определенную роль в этом процессе играют микроорганизмы, которые синтезируют внеклеточные полисахариды.

Роль микроорганизмов в трансформации растительных остатков в почвах и формировании гумуса

Микроорганизмы являются чрезвычайно важным фактором формирования плодородия почвы.

Наличие в грунтовых экосистемах самых разнообразных групп микроорганизмов, которые отличаются по биологической и биохимической специфичностью, приводит огромное их значение в процессах, происходящих в почве. Количественный состав и соотношение отдельных представителей в микробном ценозе почвы значительно зависит от способа обработки почвы, поступления в почву растительных остатков, которые в первую очередь трансформируются под влиянием неспоровых бактерий и микроскопических грибов, а на поздних стадиях этого процесса - бацилл и актиномицетов. Микроорганизмы, «питающихся различными органическими веществами и активность которых связана с поступлением этих веществ в почву» С.М. Виноградский назвал зимогенной микрофлорой, тогда как микроорганизмы, разлагающие гумусовые соединения, он отнес к автохтонной микрофлоры.

Значительное влияние на распространение в почве тех или иных групп микроорганизмов вызывают корневые выделения растений.

Согласно имеющимся данным корневые выделения составляют около 20% от общего количества продуктов фотосинтеза растений. В состав корневых выделений входят углеводы, органические кислоты, аминокислоты, пептиды, алкалоиды, гликозиды, витамины, вещества фенольной природы и т.п.. Среди органических кислот определено яблочную, янтарную, винную, лимонную, фумаровую, щавелевую и другие кислоты.

Показано, что состав корневых экзометаболитив зависит от условий и стадии развития растений. Так, в составе выделений двухсуточных ростков семян томатов преимущественно определялась щавелевая кислота, содержание которой достигало 296 нг в расчете на семя, что составляло 48,9% от общего количества исследуемых органических кислот. В меньших количествах определялись пировиноградная (18,6%), кетоглутаровая (17,3%) и молочная (12,7%) кислоты. После 4 суток проращивания семян в составе экзометаболитов преобладала лимонная кислота, которая вообще не оказывалась после двухсуточного проращивания семян, ее содержимое достигало 2060 нг на 1 семечко, что составляло 53,7% от общего количества органических кислот в этих выделениях. Содержание щавелевой, молочной и пировиноградной кислот достигало соответственно 16,6, 12,3 и 7,6%. В выделениях 14-суточных ростков содержание лимонной кислоты достигало 13630 нг на растение и составил 55% от общего количества органических кислот. Доля щавелевой, яблочной и молочной кислот составляла соответственно 5,7,15,3 и 10,0% от общего количества органических кислот.

Различия в количественном и качественном составе корневых выделений и в трофических потребностях микроорганизмов вызывают значительное влияние на рост в зоне корня представителей микрофлоры разных таксономических групп, а также их антагонистическую активность. Так, при наличии в среде глюкозы Pseudmonas chlororaphis SPB 1217 характеризовался антифунгальной активностью к грибам Fuzarium oxisporum. Зона подавления роста грибов достигала 13 мм. Однако, во время культивирования при тех же условиях другого вида этих бактерий, антифунгальной активности не обнаружено. В среде с целобиозою, наоборот, зона подавления роста гриба бактериями Р. fluorescens SPB 2137 становила 30 мм, а Р. chlororaphis SPB 1217 -12 мм.

Корневые выделения является пищевым субстратом для других компонентов биоценоза почвы, в первую очередь, микроорганизмам, которые интенсивно размножаются в корневой зоне растений, особенно в той части, которая непосредственно прилегает к поверхности корней в радиусе от него не более 2 мм-ризосфере .

Растений является динамичной средой, в которой действует много факторов, которые определяют структуру и состав микробных сообществ, колонизируют ризосферу и ризоплану растений. Исследования структуры и состава этих группировок является фундаментальной задачей для понимания того, как влияют на биологические процессы почвы факторы окружающей среды и практика растениеводства.

Известно, что состав микрофлоры ризосферы различных растений существенно отличается. К тому же, эти различия являются существенными, если сравнить микробные ценозы объема почвы и ризосферы. Кроме того, микрофлора поверхности корня (ризоплана) в определенной степени также отличается от микробного ценоза ризосферы. В ризоплане преобладают грамотрицательные бактерии. Непосредственно на корнях растений оказывается меньшее количество микроорганизмов, чем в прикорневой зоне.

Это может быть обусловлено тем, что корни выделяют не только питательные для микроорганизмов вещества, но и продуцируют , которые ингибируют развитие микроорганизмов в ризоплане.

В зоне молодых корней размножаются преимущественно неспоровые бактерии и микроскопические грибы, тогда как бациллы распространены слабо, так как эти бактерии плохо потребляют простые органические соединения, которые выделяются в таких зонах корня.

Микрофлора ризосферы изменяется в зависимости от вида и стадии развития растений. Показано, что среди культурабельных бактерий ризосферы сахарной свеклы около 9% составляли представители рода Мicrobacterium. В ризосфере кукурузы доминировали бактерии родов Рseudomonas и Еnterobacter. Среди микроорганизмов, которые способны растворять минеральные фосфаты, наиболее широко были представлены роды Penicillium и Streptomyces. В неризосферной почве доминировали бактерии рода Bacillus.

Однако, было показано, что бактериальное разнообразие, как правило, ниже в ризосфере, чем в общем объеме почвы. Методами молекулярной биологии при анализе увлажненных образцов грунта было установлено, что в слое почвы, который не содержит кислорода, доминирующими видами бактерий были представители родов Bacillus и Сlostridium, тогда как в слое почвы, насыщенной кислородом, доминировали представители протеобактерий.

Основным геохимическим циклом почвы является обращение углерода, составляющими которого являются синтез фототрофных организмов органического вещества из углекислого газа и ее трансформация в простых соединений. Под влиянием внесения растительных остатков в почве наблюдается вспышка количества различных групп микроорганизмов и повышения их биохимической активности. Наиболее распространенной углеродсодержаще соединение в природе является .

Ее содержание в сухой массе растений составляет от 40 до 70%. В естественных условиях трансформация целлюлозы осуществляется при участии групп микроорганизмов. Значительная роль в этом процессе принадлежит грибам, в том числе сапротрофным представителям родов Тrichderma, Сhaetomium, Dicoccum, Stachybotrys, Реnicillium и Аspergillus, а также незаконченным грибам Alternaria и Fumago.

В одной молекуле целлюлозы содержится до 14 тыс. молекул В-D-глюкозы. Кроме того, в ходе деструкции целлюлозных остатков в почве образуются разнообразные соединения: органические кислоты, альдегиды, аминокислоты, спирты и другие биологически активные вещества. Вещества, образующиеся при разложения растительных материалов, потребляемых другими представителями биоценоза почвы.

После внесения растительных материалов в почву содержание в нем целлюлозоразрушители микроорганизмов рос от нескольких десятков тысяч до десятков миллионов на 1г сырого вещества.

Микроорганизмы почвы способны выделять вещества, стимулирующие рост и развитие фитобионтов. Синтез ними в корневой зоне витаминов (тиамина, витамина В 12 , пиридоксина, риоофлавину, пантотеновой кислоты и др.), а также фитогормонов (гиббереллины, гетероауксина и других) положительно влияет на развитие растений.

Кроме того, микроорганизмы могут быть источником накопления в почве токсичных веществ. Ведущая роль в этом принадлежит представителям родов Bacillus и Рseudomonas. Наиболее заметное фитотоксичное влияние вызывали B.amilosina, В. brevis i Рseudomonas fluorescens и некоторые другие. Главным фактором, определяющим возможность синтеза фитотоксичных веществ, является внесение в почву растительных остатков или некоторых углеводов.

Было показано, что почву можно искусственно обогатить микроорганизмами-антагонистами путем внесения перегноя.

При этом в почве повышается количество микроорганизмов-антагонистов, относящихся к бактериям, актиномицетов, микроскопических грибов рода Тrichoderma, в то же время численность фитопатогенных грибов рода Неlminthosporium заметно снижается. В случае сева пшеницы после Кукурузы в ее корневой зоне повышается количество микромицетов родов Penicillium и Aspergillus. Таким образом, состав микробного ценоза почвы, содержание в нем как полезной, так и фитопатогенной и фитотоксичного для культурных растений микрофлоры зависит от ряда факторов: вида выращиваемой культурного растения, характера обработки, физико-химических его свойств.

Одним из определяющих факторов плодородия почвы является содержание гумуса. Он формируется на основе органических веществ, поступающих в почву за счет фотосинтезирующей деятельности растений, водорослей, хемо-и автотрофных микроорганизмов. Согласно существующим данным в среднем 80-90% органического вещества почвы минерализуется и только 10-20% участвует в формировании гумуса. Гумус играет интегральную роль в плодородии почв. Его содержания в почвах зависит от многих факторов, среди которых важная роль принадлежит гранулометрическому составу, гидроморфизму и их карбонатность.

Важная роль в образовании гумуса и его минерализации принадлежит грунтовой микрофлоре.

Интенсивность микробной трансформации органических веществ в почвах повышается в направлении от северных до южных регионов. В почвах южных регионов повышается относительное содержание целлюлозоразрушителей бактерий по сравнению с грибами. Несмотря на снижение содержания микромицетов в почвах южных регионов, их видовое разнообразие растет.

В почвах северных регионов, где медленно происходят процессы минерализации, наиболее широко представлены грибы рода Рenicillium. На юге наблюдается повышение содержания представителей рода Aspergillus. Грибы двух родов составляют более 70% микромицетов ряда типов грунтов. Почвы северных регионов значительно беднее содержанием споровых бактерий и актиномицетов по сравнению с южными. Эти микроорганизмы размножаются на поздних стадиях разложения растительных остатков. В почвах, где происходят интенсивные процессы минерализации, широко распространены споровые бактерии, способные усваивать как органический, так и минеральный азот. Напротив, в грунтах, где процессы минерализации органических соединений протекают медленно, превалируют спорообразовальные бактерии, потребляющие органические формы азота. Исследуя молекулярно-биологическими методами структуру бактериальной сообщества ряд образцов почвы, было установлено, что подобные типы грунтов характеризуются подобной структурой доминантных видов бактерий.

Следует отметить, что, несмотря на значительное внимание исследователей к многообразию и функционирования биоценозов почвы, в литературе недостаточно освещены вопросы о закономерностях изменений их состава в зависимости от условий окружающей среды. Однако известно, что за действия на микробный ценоз стрессового фактора, который вызывает влияние на отдельные эколого-трофичные группы микроорганизмов, наблюдается наиболее заметное развитие определенных групп бактерий и обеднение видового разнообразия группировки. Так, в случае инкубирования почвы в метановоздушной атмосфере повышалась его метаноокислительная активность и количество метанотрофных бактерий, тогда как уровень микробной разнообразия заметно снижался.

Количественный состав микрофлоры почвы не всегда является показателем ее плодородия. При определенных условиях в результате интенсивного развития микроорганизмов минеральные формы основных биогенных элементов почвы могут потребляться микробными клетками и переходить в их состав. Подобный процесс происходит в почве после внесения значительного количества соломы. При этом: наблюдается интенсивное развитие целлюлозоразрушительных микроорганизмов и представителей других эколого-трофических груп, что сопровождается снижением содержания в почве минеральных форм азота и его накоплением в микробных клетках (иммобилизация). В этих условиях микроорганизмы могут быть конкурентами растений в процессе потребления азота. Однако, это явление носит временный характер .

Почва богато заселена микроорганизмами, которые в ней живут, размножаются и погибают.

Численность микроорганизмов наиболее велика в поверхностных слоях почвы, хотя в различных почвенно-климатических условиях она несколько отличается. В зонах с низкими температурами количество микроорганизмов незначительно и возрастает в умеренных, субтропических и тропических зонах. В почвах, богатых органическим веществом, микроорганизмов больше, чем в бедных гумусом почвах.

Из всех природных сред почва является наиболее благоприятной для развития микроорганизмов. В ней всегда имеются необходимые питательные вещества, влага, кислород; она хорошо защищает микробы от губительного воздействия прямых солнечных лучей и от высыхания.

Разные типы почв отличаются химическим составом, структурой, содержанием влаги и воздуха, реакцией среды. Поэтому состав и количество обитающих в них микроорганизмов не одинаковы. На состав и количество микроорганизмов в почве влияют также климатические условия, время года, растительный покров и другие условия. В поверхностном слое почвы (исключая самый верхний тонкий слой) на глубине 1-2 см содержится микроорганизмов в 10-20 раз больше, чем на глубине 25 см.

В верхних слоях, богатых растительными и животными остатками и хорошо снабженных воздухом, преобладают аэробные микроорганизмы, способные разлагать сложные органические соединения. В более глубоких почвенных слоях меньше органических соединений и воздуха, в результате чего там преобладают анаэробные бактерии.

Из почвы микроорганизмы попадают на растения. На поверхности растений и цветов имеются углеводы и другие органические соединения, там часто обитают молочнокислые бактерии.

Развитие и жизнедеятельность микроорганизмов зависят от среды их обитания. Чем благоприятнее условия жизни, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы, и наоборот, чем условия менее благоприятны, тем медленнее происходит их развитие.

Знание основных условий взаимодействия между средой и микроорганизмами позволяет разработать мероприятия по успешной борьбе с ним или по эффективному использованию микроорганизмов в производственных процессах. Регулируя условия внешней среды, можно не только управлять жизнедеятельностью микроорганизмов, но и вызвать у них желаемые изменения, получить новые, более полезные формы микроорганизмов.

На развитие микроорганизмов влияют физические, химические и биологические факторы.

В почве обитают самые различные микроорганизмы. Особенно широко распространены в ней гнилостные, маслянокислые бактерии, грибы и др. В почве могут содержаться также болезнетворные микроорганизмы - возбудители бруцеллеза, столбняка, сибирской язвы, ботулизма и др. Поэтому почвенные загрязнения молочных продуктов непосредственно или через воду представляют большую опасность.

Наиболее распространены бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, низшие водоросли, простейшие, вирусы и т. д. В настоящее время хорошо изучены бактерии, актиномицеты и грибы, т. е. виды, которые принимают активное участие в почвообразовательном процессе и в круговороте веществ.

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:

1. гумусообразование;

2. разрушение и новообразование почвенных минералов;

3. превращение азотсодержащих соединений (нитрификация), серы, железа и марганца (глееобразование, засоление);

4. 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.

Похожая информация.

Многочисленные организмы, населяющие почву, представлены микроорганизмами (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), позвоночными и беспозвоночными животными. Обычно микроорганизмы концентрируются в самых верхних слоях почвы, куда поступает основная масса органических остатков. В толще микроорганизмы сосредоточены около корней живых растений (в ризосфере).

Роль микроорганизмов в почвообразовании исключительно велика 1)они являются тем активным фактором, с деятельностью которого связаны процессы разложения органических веществ и превращения в почвенный перегной. Микроорганизмы осуществляют ассимиляцию атмосферного азота. Они выделяют биологические вещества, необходимые для синтеза ферментов и белков, витамины, ростовые и другие вещества, являются активнейшим фактором биологического круговорота веществ.

Различные виды микроорганизмов, продуцируя и выделяя во внешнюю среду тот или иной фермент, могут участвовать в узком кругу реакций разрушения и синтеза, определяемых каталитическими свойствами фермента. От деятельности микроорганизмов зависит поступление в почвенный раствор элементов питания растений, а следовательно, плодородие почвы. Микроорганизмы вследствие кратковременности их жизненного цикла и высокой размножаемости сравнительно быстро обогащают почву значительным количеством органического вещества, весьма богатого белком.

По подсчетам И.В.Тюрина, ежегодное поступление в почву сухого микробного вещества может составить до 0,6 т/га. Эта биомасса, богатая протеинами, содержащая много азота, фосфора, калия, имеет большое значение для почвообразования и формирования плодородия почвы.

Бактерии. Среди микроорганизмов почвы бактерии представлены наиболее широко. Вес живой массы их в пахотном горизонте составляет от 3 до 6-7 т/га.

Количество бактерий в почве зависит от ее типа и культурного состояния. Обычно с глубиной численность бактерий уменьшается. Особенно их много в поверхностных горизонтах почв, богатых органическим веществом.

По способу питания бактерии делятся на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные бактерии усваивают углерод из углекислого газа. Для превращения углерода СО 2 в органические соединения своего тела они используют или энергию солнца (фотосинтез), или химическую энергию окисления некоторых минеральных веществ (хемосинтез). Способностью к фотосинтезу обладает небольшая группа цветных бактерий (зеленые и пурпурные серобактерии), в составе которых находятся фотосинтезирующие пигменты. Эти бактерии – типичные водные организмы. Хемосинтезирующие бактерии широко распространены в почвах. К ним принадлежат нитрифицирующие бактерии, железобактерии, бесцветные серобактерии, водородные и тионовые бактерии.

Гетеротрофные бактерии усваивают углерод готовых органических соединений. Эти бактерии широко встречаются в природе и отличаются специфическим отношением к источникам углерода. Определенные физиологические группы бактерий могут употреблять отдельные органические вещества как источник пищи и энергии, другие же органические соединения могут быть для них непригодными.

Такая специализация по отношению к источникам углерода позволяет вовлекать в биологический круговорот все доступные организмам соединения углерода.

Автотрофные и гетеротрофные бактерии неодинаково относятся к источникам азотного питания. Одни способны фиксировать атмосферный азот (азотфиксаторы), другие усваивают только аммиачный азот (нитрофикаторы), третьи – азот белковых соединений (аммонификаторы).

Для бактерий необходимы также зольные элементы питания (фосфор, калий, сера, кальций, микроэлементы и др.).

По типу дыхания бактерии делятся на аэробные, требующие свободного (молекулярного) кислорода, и анаэробные, не нуждающиеся в нем. Среди анаэробных бактерий встречаются облигатные, развивающиеся без молекулярного кислорода, и условные (факультативные), которые могут жить как без свободного кислорода, так и при его наличии.

Среди бактерий встречаются спороносные и неспороносные виды. Неспороносные бактерии, обладающие менее мощным ферментативным аппаратом, составляют основу ризосферой микрофлоры. Спороносные бактерии способны разрушать более стойкие органические соединения, вследствие чего они в значительных количествах находятся в более глубоких горизонтах почвы.

Подавляющее большинство бактерий лучше всего развивается при нейтральной реакции среды.

Актиномицеты (плесневидные бактерии или лучистые грибы) содержатся в почвах в меньших количествах, чем бактерии, но они очень разнообразны и им принадлежит большая роль в протекающих процессах. Все актиномицеты – аэробные организмы, преимущественно сапрофиты, предпочитают нейтральную реакцию почв. Многие актиномицеты хорошо разлагают клетчатку, лигнин, парафины и воска, а также гумусовые вещества почв с высвобождением содержащихся в них питательных для растений элементов. Некоторые актиномицеты выделяют антибиотики (стрептомицин и др.).

Грибы – это сапрофитные гетеротрофные организмы. В почвах наиболее распространены плесневидные грибы. Эти грибы, имея ветвящийся мицелий, густо переплетают органические остатки в почве. В аэробных условиях они разлагают клетчатку, лигнин, жиры, белки и другие органические соединения. Они участвуют в минерализации гумуса.

Многие почвенные грибы вступают в симбиотические взаимоотношения с растениями, образуя внутреннюю или внешнюю микоризы. Особенно микоризное развитие грибов характерно для древесных и кустарниковых видов растительности. В этом симбиозе гриб получает от растения углеродное питание, а сам обеспечивает растение азотом, образующимся при разложении азотсодержащих органических соединений почвы.

Установлено, что некоторые зеленые растения, особенно из древесных пород, лишенные микоризы, развиваются слабо или совершенно не растут. Поэтому при разведении древесных пород на новых местах в почву вносят соответствующую микоризу (путем обогащения микоризной землей или применением специальных микоризных препаратов).

Водоросли распространены во всех почвах, главным образом в поверхностном слое. Содержат в своих клетках хлорофилл. Благодаря этому водоросли способны ассимилировать углекислый газ. Различают три типа водорослей: зеленые; сине-зеленые и диатомовые.

Жизнедеятельность водорослей зависит от условий увлажнения почвы. В процессе жизнедеятельности они выделяют кислород, поддерживая высокий уровень окислительных процессов. Водоросли оказывают влияние и на азотный режим в почвах. Имеются виды их, способные ассимилировать атмосферный азот. Кроме того, в слизи, окружающей клетки водоросли, хорошо приживается и активно действует азотобактер, фиксирующий атмосферный азот.

Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первичном процессе почвообразования. В сильнокислой и сильнощелочной средах развитие водорослей подавляется.

Лишайники в природе обычно развиты на бедных почвах, на каменистых субстратах, в сосновых борах, в тундре, в пустыне. В благоприятных условиях они вытесняются другими видами растений.

Лишайники состоят из гриба и водоросли, т.е. имеет место симбиоз гриба и водоросли. Гриб обеспечивает водоросли водой и растворенными в ней минеральными веществами; водоросли же вырабатывают углеводы, которые используют гриб. По морфологическим признакам различают лишайники накипные или корковые (эпилитические), проникающие в породу только гифами и развивающие слоевища на ее поверхности, и эндолитические, развивающие и гифы, и слоевища в породе; на поверхность у них выходят только перитеции – плодовые тела. Лишайники разрушают породу биохимически, путем растворения, и механически, при помощи гифов и слоевищ, прочно срастающихся с поверхностью. При отмирании лишайника слоевище отрывается с захватом тонкой пленки породы. Слагающий эту пленку мелкозем, сносимый к подножию скал, в расщелины и различные понижения, и является первичной почвой, на которой поселяются высшие зеленые растения.

С момента поселения лишайников на горных породах начинается более интенсивное биологическое выветривание и первичное почвообразование, в результате формируется почва, в которой накапливаются фосфор, сера, калий, кальций, азот и другие элементы.