Вопросы к экзаменам по биологии почв
Научные идеи, лежащие в основе зарождения биологии почв
Научная идея – это определяющее положение в системе взглядов ученого;
- является основной мыслью научного исследования.
- устанавливает исследовательские задачи.
Биология почв – комплексная наука на стыке почвоведения и биологии.
*изучает почв.биоту, ее функции и взаимосвязь со средой
*начала зарождаться в к.19- н.20 вв, т.к. начали появляться почвоведение и микробиология.
Идеи, лежащие в основе:
1) Докучаев: учение о почве как о природном теле
*связал процессы почвообр-я с деят-ю почв.микроорг-мов.
*генетический комплексный подход (учитывается весь комплекс факторов почвообр-я)
2) Полынов: геохимия ландшафта и учение о коре выветривания
*в почвах сосредоточена геологическая работа живого.
*прим.: в почве происходит биогенная аккумуляция в-ва (отличие от коры выветривания).
3) Вернадский: отнес почву к биокосным системам
4) Пастер (с 1857 г.): брожение вызывается микроорганизмами
*прим.: значит, жизнь может быть там, где нет кислородастали изучать др.анаэробные превращения
5) Виноградский (1887 г.): открыл хемосинтез
Этапы развития общей и почвенной микробиологии
Микробиология – наука о микроорганизмах;
*невидимы невооруженным глазом (размер менее 0.1 мм)
1) Антони Ван Левенгук
*впервые увидел, описал и зарисовал микроорганизмы
*создал первое подобие микроскопа из отшлиф.линз
2) Луи Пастер (с 1857 г.)
*брожение вызывается микроорганизмами (явление анаэробиоза)
3) Роберт Кох
*разработал пит.среды и предложил метод их культивирования («чашечный метод» колич.учета)
4) Сергей Николаевич Виноградский – первый почвенный микробиолог!
*открыл хемосинтез (1887 г.): Beggiatoa окисляла сероводород
*выделил и вырастил Nitrobacter и Nitrosomonas - бактерии-нитрификаторы
*среда Виноградского: кислород, аммоний, отсутствие органикинитраты
* концепция автохтонных (всегда в почве; разлагают гумусовые в-ва) и зимогенных (больше органики – больше зимогенных; разлагают раст.остатки) микроорг-мов.
5) Мартинус Бейеринк – основатель голандской школы
*открыл симбиотических азотфиксаторов, свободноживущих аэробных азотфиксаторов (Azotobacter)
*метод накопительных культур=метод элективных сред (накопит.культура – культура, в кот.преобладают представители одной физ.группы)
*открыл сульфатредукцию (Spirillum desulfuricans)
6) Василий Леонидович Омелянский
*выделил бактерии, разл.целлюлозу
*открыл метанообр.бактерии
7) Георгий Адамович Надсон – основатель русской школы
*изучение деят-ти микроорг-мов в среде (циклы железа и серы, азотфиксаторы, разлагатели целлюлозы)
8) Николай Александрович Красильников – основатель кафедры БП в МГУ
*крупнейший специалист по систематике микроорг-мов
*рассматривал жизнь почв.микроорг-мов во взаимосвязи с высшими растениями
9) Евгений Николаевич Мишустин
*установил закон-ть геогр.распр-я микроорг-мов
Другие разделы почвенной биологии развивались позднее почвеной бактериологии:
Микология:
а) Ячевский (составил определитель грибов)
б) Селман Ваксман: открыл стрептомицин; отметил, что почва – ест.среда обитания грибов
в) Курсанов: организовал кафедру низших растений в МГУ
Альгология:
Мейер, Рихтер, Голлербах (осн-ль школы почв.альгологов), Штина.
Зоология:
Меркурий Сергеевич Гиляров: осн-ль почв.зоологии в МГУ, зоол.методы диагностики почв, борьба с почв.вредителями
Дмитрий Григорьевич Звягинцев
* изучал почву как среду обитания микроорганизмов
Царства живой природы
Царство - иерархическая ступень научной классификации биологических видов.
до 1970 годов разделяли по царствам по типу питания
С развитием микроскопов (в особенности электронных) ученые обнаружили сущ.различия между одноклеточными организмами. в 1938 г. Герберт Копеланд предложил следующую схему (в царство Монера он отнес бактерий и сине-зеленых водорослей).
Гипотеза симбиогенеза объясняет механизм возникновения некоторых органоидов эукариотической клетки — митохондрий, пластид (митохондрии и пластиды имеют свою ДНКпредположение о том, что они были клетками, и их поглотили другие клеткисимбиоз и эволюция.
Современная классификация основывается на анализе последовательностей генов рРНК.
Почвенные водоросли, экологические функции, основные группы.
Почвенные водоросли – экол.группировка тех видов водорослей, жизнь которых постоянно связана с почвой. Бывают наземные (на пов-ти почвы), водно-наземные (в постоянно влажных почвах) и почвенные (внутри почвы)
*обнаруживаются во всех почвах, 5000-1.5млн. клеток в 1 г. почвы, 50-1500кг/га в год
*пигменты (каротиноиды) защищают защищают клетку от синглетного кислорода.
*тело – таллом, осмотрофное питание
* вегетативное размн-е, бесполые споры, но бывают и гаметы.
Экологические функции:
1) первыми заселяют вулканические пеплы, лаву, антропогенные субстраты
2) накапливают органику с азотом, первичные продуценты
3) экологические индикаторы (на загрязненность отходами, газами)
Группы см. В тетради
Цианобактерии
*живут в пустынях, вулк.ист-ках, явл-ся комп-ми лишайников,
см. в тетради
Беспозвоночные животные в почве. Размерные и трофические группы
Размерные группы
Трофические группы:
*фитофаги (филлофаги и ризофаги)
*хищники
*некрофаги
*копрофаги
*сапрофаги
Беспозвоночные животные в почве:
1) Простейшие (Protozoa)
2) Коловратки (Rotatoria): коловращ.аппарат из ресничек, 0.01-2 мм, полифаги
3) Нематоды (Nematoda): круглые черви, высокое сод-е азота в биомассе (т.к. едят бактерий)
*свободноживущие
-водные жители (предпочтительно дно)
-полифаги, хищники, бактериофаги итд
-до 10^6 особей/кв.м., около 11 000 видов
*паразитические
4) Энхитреиды (Oligochaeta): 2-45 мм, метамерия; 120 тыс./кв.м, 50 г/кв.м.; чувствительны к температуре, устойчивы к холоду. Главная пища – отмирающие корни! (т.е. живут в прикорневой зоне, подстилке итд).
5) Дождевые черви (Lumbricidae)
6) Моллюски (Mollusca): фитофаги и хищники
*легочные улитки (Helix pomatia=виноградная)
*голые слизни (Agriolimax agrestis, Limax maximus) – обитатели леса
7) Тихоходки (Tardigrada): около 900 видов, 0.1-1.5 мм, гидробионты; 4 сегмента-4 пары ног, 10^2-10^3 экз./г; в осн.во влажных почвах и мхах, питаются остатками/выделениями растений либо хищники. Очень-очень-очень выносливы!
8) Членистоногие (Arthropoda)
*Жабродышащие (Brahiata)
-Ракообразные (Crustacea)
Мокрицы (Oniscidea), около 3500 видов.
В пустынях могут выполнять роль
дождевых червей (мокрица Hemilepistus)
*Трахейные (Tracheata)
-Myriapoda: около 1000 видов
а)Symphila, Pauropoda – мелкие, в почв.подстилке
б) Diplopoda – в подстилке.
Переваривают целлюлозу (симбиоз с микроорг-ми)
в) Chilopoda – ядовитые хищники
-Insecta (см. вопрос 27)
*Хелицеровые (Chelicerata)
-Arachnida
а) Орибатиды: 13 г/кв.м., до 10^4 экз/куб.дм.
Сапрофаги.
б) Пауки (Aranei): до 100 экз./кв.м., хищники.
Почвенные простейшие. Численность, распространение, таксономические группы, роль в почвах
Простейшие (Protozoa)
*одноклеточные; до 10^5 клеток/г, до 30-40 г/кв.м.
*осн.роль – регуляция числ-ти бактерий и грибов
*гидробионты
Осн.группы:
*Жгутиконосцы (Mastigophora): мелкие, имеют жгутик (1 или неск.), размер – неск.мкм
-растительные (Euglena)
-животные (Bodo, Oicomonas, Cercomonas, Monas)
*Саркодовые (Sarcodina): до 20-50 мкм, есть псевдоподии; питаются бактериями, грибами, мертвой органикой
-раковинные амебы (Testacea)
*Инфузории (Ciliophora): до 180 мкм
-равноресничные (Patamecium)
-кругоресничные (Vorticella)
-спиральноресничные (Stentor)
Дождевые черви, их роль в почве
Дождевые черви (Lumbricidae): метамерия, 2-2000 см; до 500/кв.м, до 1т/кв.м.
*подстилочные (Dendrobaena octaedra, Lumbricus castaneus
*подстилочно-почвенные (Lumbricus rubellus)
*норники (Lumbricus terrestris)
Осн.функции в почве:
-механическое разрушение раст.остатков, нейтрализация кислых продуктов распада растительных тканей
-минерализация и гумификация органического материала
-избирательная стимуляция некоторых групп бактерий и грибов в почве
Членистоногие – представители почвенной фауны
Членистоногие (Arthropoda)
*Жабродышащие (Brahiata)
-Ракообразные (Crustacea)
Мокрицы (Oniscidea), около 3500 видов.
В пустынях могут выполнять роль
дождевых червей (мокрица Hemilepistus)
*Трахейные (Tracheata)
-Myriapoda: около 1000 видов
а)Symphila, Pauropoda – мелкие, в почв.подстилке
б) Diplopoda – в подстилке.
Переваривают целлюлозу (симбиоз с микроорг-ми)
в) Chilopoda – ядовитые хищники
-Insecta (см. вопрос 27)
*Хелицеровые (Chelicerata)
-Arachnida
а) Орибатиды: 13 г/кв.м., до 10^4 экз/куб.дм.
Сапрофаги.
б) Пауки (Aranei): до 100 экз./кв.м., хищники.
Царство грибов. Распространение, численность и роль грибов в почвах