1. Микроорганизмы в почве.

Весьма многообразны почвообразовательные функции микроорганизмов, основная масса которых приурочена к верхнему слою. Самая обильная и разнообразная группа почвенных микроорганизмов – бактерии. Содержание других групп микроорганизмов – актиномицетов, грибов, водорослей – гораздо меньше.

Одна из главнейших функций микроорганизмов в почвах – разложение растительности и животных остатков. В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы выделяют различные ферменты-катализаторы, способствующие превращению органики в гумусовые кислоты и в простые соединения типа H₂O, H₂S, CO₂ и др. С другой стороны микроорганизмы синтезируют разнообразные новые минеральные образования в почвах путем построения из них своего скелета (который остается в почве в виде особых биогенных минералов – биолитов). Ряд вторичных минералов (гидроксиды Fe, Mn) концентрируются в результате жизнедеятельности микроорганизмов в микробных колониях.

Важной функцией микроорганизмов является фиксация атмосферного азота – одного из главнейших элементов минерального питания растений.

Животные, населяющие почву, ускоряют разложение органических остатков, перемешивают и разрыхляют почву, способствуют образованию зоогенной структуры. Почвенные животные представлены нанофауной (простейшие, живут только во влажной среде), микрофауной (мельчайшие насекомые), мезофауной (мокрицы, пауки, многоножки, мелкие моллюски) и макрофауной (дождевые черви, крабы, змеи, грызуны).

В цепи внутрипочвенных превращений органики фауна выполняет важную роль разрушения и измельчения растительной массы и остатков живого вещества. при прохождении через кишечный тракт животных почвенная масса подвергается обработке ферментами, ускоряющими гидролиз и окисление, в ней интенсифицируются органо-минеральные взаимодействия, она обогащается продуктами животного метаболизма, приобретает оструктуренность.

По типу пищевого потребления почвенная фауна делится на фитофагов (нематоды, грызуны), сапрофагов (черви, муравьи, многоножки), некрофагов (жуки, личинки мух), хищников (клещи, скорпионы, простейшие) и копрофагов (микроортроподы, мухи, некоторые жуки).

Почвенные животные мигрируют из-за изменений термических условий или условий увлажнения, в поисках пищи или для закладки нор. При этом почвенная масса значительно перемешивается, образуются пустоты, происходит агрегация органического и минерального материалов. Многие свойства почв, отличающих их от материнской породы, возникают именно благодаря деятельности почвенной фауны (например, ослабленная литогенная слоистость, измененнный характер распределения каменистых компонентов, улучшенные аэрация и водопроницаемость).

2. Биологический круговорот.

Биологический круговорот вещества – наиболее универсальное явление, характеризующее взаимоотношения различных живых организмов с почвой как средой их обитания. Биокруговорот веществ включает в себя следующие звенья: 1) поглощение живыми организмами из окружающей среды химических элементов и их соединений; 2) построение из поглощенных соединений живых тканей; 3) отмирание организмов, минерализация органических остатков и возврат элементов в окружающую среду.

В почвах наблюдается сложная система биологических круговоротов химических элементов, в которых участвуют микроорганизмы, почвенная фауна и высшие растения.

Микроорганизмы поглощают из почвы и отдают ей самые разные химические элементы (диатомные водоросли поглощают кремний, железобактерии – марганец и железо, бактерии-азотофисаторы – как ни странно, азот). Высокая скорость обмена веществ в этих процессах компенсирует относительно невысокую емкость в каждый отдельный момент времени.

Животные, обитающие в почвах и на ее поверхности, имеют более длительные по сравнению с микроорганизмами жизненные циклы. Но вследствие их большей массы емкость процессов, вызываемых ими, достигает значительных величин.

Очень динамичен биокруговорот, осуществляемых в почвах высшими растениями. В биокруговороте веществ в системе почва – живые растения – опад – почва можно выделить два основных звена: а) поглощение растениями веществ из почвы; б) возврат растениями веществ в почву.

Растения поглощают химические элементы весьма избирательно. Для характеристики такой избирательности используют предложенные Полыновым и Перельманом коэффициенты биологического поглощения, рассчитанные как отношения содержания данного химического элемента в золе растений к его кларку в литосфере. Наиболее энергично накопляемыми (коэффициент поглощения от 10-ков до 100-н) являются P, S, Cl, I; далее идут K, Ca, Mg, Na и др. К элементам слабого накопления и слабого накопления и среднего захвата относятся Mn, Cu, Ni, As, Hg, Fe, Si, Li, Cs; к веществам слабого и очень слабого захвата относятся Ti, Cr, Pb, Al, U, Zr.

Второе звено биокруговорота – поступление веществ с отмершими растительными остатками обратно в почвенную толщу. Очевидно, что кроме органогенов O, C, H, N химические элементы будут возвращаться в тех же пропорциях, которые отражены в рядах интенсивности биологического поглощения. Количество растительных остатков, ежегодно поступающих в почвы и на их поверхность, составляет для большинства типов растительности десятки центнеров на га (максимум – во влажных субтропических и тропических лесах, минимум – в тундрах и пустынях).

Интенсивность биокруговорота также характеризуется отношением ежегодного опада к массе мертвого неразложившегося органического вещества (лесная подстилка или травянистый войлок). Во влажных тропических и субтропических лесах это отношение меньше 1, т.е. полное разложение опада осуществляется меньше, чем за год; в хвойных лесах – за 15-20 лет. В травянистых типах растительности в степях и саваннах разложение растительных остатков идет быстрее, чем в лесах умеренного пояса. В пустынях опад небольшой, и он быстро минерализуется. Самый малый темп разложения органического вещества – в кустарничковых тундрах (92 года).