2.1 Жоғарғы сатыдағы өсімдіктер

Өсімдіктер – жер бетіндегі биогеоценозды құрайтын ядро, негізгі алғашқы продуценттер.

Біздің планетамыздағы биологиялық айналым органикалық заттардың өнімдерінен басталады. Ол өсімдіктерге элементтердің топырақтан және атмосферадан өтуін, олармен полимерлі заттардың биосинтезделуі және өлі қалдықтардың микроағзалармен ыдырауы мен элементтердің топыраққа және атмосфераға қайта өтуін қамтиды. Биологиялық айналымның нәтижесінде топырақ өсімдіктерге қайта өтетін органикалық заттармен, азотпен, минералды қоректену элементтерімен толықтырылады.

Биологиялық айналым әртүрлі табиғат зоналарында және жүйеленуінде кешенді көрсеткіштерімен ерекшеленеді: өсімдіктердің биомассасы, жапырақ түсіру, биомасса элементтерінің бекітілген мөлшері және т.б. бөлінеді.

Орман алқаптарында өсімдіктердің жалпы биомассасы жоғары, ал жер асты мүшелерінің бөлігі орманда аз ғана болып келеді. Бұндай аймақтарда органикалық заттардың бөліктері төсеніш түрінде жиналады, әсіресе қылқанды орманда. Дегенмен төсеніш-түскіш коэффициенті үлкен шамаларға жетпейді және оның белсенді өңделуі әсіресе саңырауқұлақтармен, микроағзалардың іс әрекеттерінің нәтижесінде жүреді. Орман аймағымен салыстырғанда тундра дәне шөлде, яғни тіршілік үшін қатаң ортада, жерасты мүшелері мен пропорционалды түрде биомассасы аздау болады, шөл аймақта 90% жетеді. Тундра мен шөлдің тікелей айырмашылығы өлі өсімдіктердің қалдықтарының жиналуы, тундрада бұл максимальды шамаға жетсе, шөлде толығымен болмайды.

Жерасты және жерүсті өсімдік массасының қалыптасуының ерекшеліктерімен топырақ түзу үдерісі байланысты болады. Орманда органикалық қалдықтардың ыдырауы және гумус түзудің негізгі үдерістері жерүсті қабатында, төсеніште қамтылған. Дала аймағында жақсы жетілген тамыр жүйесімен шөптесін өсімдіктердің ыдырауы топырақтың тереңдігінде өтеді, ол мықты гумус горизонтының қалыптасуына әкеледі.

Өсімдіктерің тамыр жүйесі топырақтың физикалық және химиялық қасиеттеріне, оның биологиялық белсенділігіне әсер етеді. Олар құрылысын өзгертеді, жеке құрылым құрауына және аэрациясына әсер етеді. Топырақ ерітінділерінің тепе-теңдегінің ауытқуларын тудырады, минералдардың ыдырауына қатысады, топырақ микроағзаларын органикалық қоректену көзімен қамтамасыз етеді. Топырақ профилінде тамыр жүйесінің арқасында заттардың дифференциациясы және биогенді аккумуляциясы өтеді.

Топырақ микробиологиясы және биохимия үшін ең басты сұрақ өсімдіктердің тамырларының шығарылымдарының химиялық құрамы және мөлшері жайлы, себебі өмірлік үдерістегі тамыр арқылы органикалық заттардың экскрециясы маңызды биохимиялық үдерістердің белсенділігі және өсімдіктердің тамыр аймағында микроағзалардың дамуының интенсивтілігін анықтайды. Жекелеп қарастырсақ, тамыр маңында және бетінде (ризоплан және ризосферада) микроағзалар шоқталады. Олар азот айналымының басты жүргізушілері – азотжинаушы (азотфиксация) және денитрификация үдерістері, топырақтағы азоттың жалпы балансы мен өсімдіктердің азотпен қоректенуінен тікелей көрінеді. Энергия көп кететін азотжинау үдерісі ортада оңай алынатын энергия көздерінің болуымен байланысты, олар топырақ микроағзаларына өсімдіктердің тамыр жүйелері арқылы жай көмірсулар, органикалық қышқылдар, спирттер түрінде түседі. Бұл түсімдердің саны өсімдіктердің даму фазаларына сай өзгереді және фотосинтетикалық үдерістердің интенсивтілігімен байланысты болады. Олардың бөлігі жалпы өсімдіктермен бүкіл вегетация кезеңінде синтезделетін органикалық заттардың 30 дан 50% дейінін құрайды.

Өсімдіктердің тамырларымен кейбір омыртқасыз жануарлар (кенелер, нематодтар), тамырда микориза түзетін саңырауқұлақтар дамиды, тамыр жасушаларымен бактериялар симбиоз жасайды, ол түйнектердің қалыптасуына әкеліп соғады.