11. Участие микроорганизмов в «парниковом эффекте».

Парниковый эффект. Поверхность Земли получает теплоту главным образом от Солнца. Часть этой теплоты поступает обратно в космос в виде инфракрасных лучей. Диоксид углерода в атмосфере, а также вода поглощают инфракрасное излучение и таким образом сохраняют значительное количество теплоты на Земле (парниковый эффект). Микроорганизмы и растения в процессе дыхания или брожения поставляют 85 % общего количества СО2, поступающего ежегодно в атмосферу, и вследствие этого оказывают влияние на тепловой режим нашей планеты.     Во взаимодействии микроорганизмов и атмосферы нужно различать две проблемы. Первая, биогеохимическая и главная из них, заключается в том, что газовый состав атмосферы, в первую очередь ее реакционноспособных компонентов, зависит от функционирования микробной системы, и эта проблема может быть сформулирована как бактерии и состав атмосферы . Современный состав атмосферы был сформирован благодаря деятельности микроорганизмов около 2 млрд лет назад. Впоследствии кислород-углекислотный цикл был видоизменен количественно под действием растений и животных. Бактерии способны метаболизировать все компоненты атмосферы, за исключением инертных газов. Вторая проблема, зависящая от первой, состоит в том, что газовый состав атмосферы через парниковый эффект влияет на климат, и может быть обозначена как бактерии и климат . Очевидно, что обе проблемы отражают разные стороны одного процесса.     Длительная инкубация с ацетиленом оказывает и ряд других воздействий на азотфиксирующую систему. Это проявляется в форме вторичной реакции растений и микроорганизмов на изменение температуры и повышение концентрации СО2 в замкнутом объеме инкубационной камеры (парниковый эффект). Наиболее значимо это при изучении азотфиксации в системе почва - растение, в которой при длительной инкубации создаются условия, способствующие усилению микробной активности. Стимуляция их происходит как из-за патологической реакции растений и микроорганизмов на присутствие ацетилена и этилена, так и в результате активизации фотосинтеза. 

(из лекций Степанова)

Особенности процессов образования и поглощения парниковых газов в торфяных почвах. Мелиорируемые торфяники: - широко распространены на территории РФ

- наиболее уязвимы в отношении антропогенного воздействия

Главным фактором, определяющим процессы микробной трансформации парниковых газов в торфяных почвах, является уровень грунтовых вод.

Задержка эмиссии закиси азота (N2O) связана с транспортом продуктов метаболизма гетеротрофных МО в анаэробные микрозоны. В агроторфяных почвах только на этапе 90-летнего использования складывается природно-антропогенная устойчивая экосистема, в которой значительное снижение парниковых газов свидетельствует о формировании климаксного сообщества. Предпочтительное направление с/х использования агроторфяных почв – выращивание многолетних трав. Возделывание пропашных культур сопровождается увеличенной эмиссией парниковых газов.

Оценка процессов микробной трансформации закиси азота в почвах РФ свидетельствует о разобщении процессов образования и поглощения закиси азота под влиянием антропогенных факторов, что приводит к эмиссии этого газа из почв в атмосферу.

Важнейшим резервуаром парниковых газов является органическое вещество почвы и торфяников.

Поэтому для России наибольшее значение значение имело бы ограничение деструкции органического вещества почв и накопление устойчивого углерода (гумуса), а не снижение эмиссии на 10%, как этого требует соблюдение Киотского протокола.

12. Специфика почвы как среды обитания микроорганизмов (гетерогенность).

13. Влияние почвенной воды, температуры и воздуха на развитие микроорганизмов.

Ну и про почвенный воздух:

14. Экологическое значение адсорбции (адгезии) клеток микроорганизмов почвенными частицами.

15. Активность адгезированных клеток.

16. Экологические стратегии у микроорганизмов.

По Мак-Артуру различают r, L и K-стратегов.

R-стратеги приспособлены к резкоизменяющимся условиям (от очень плохих до очень хороших и наоборот).R-стратеги очень быстро размножаются и потребляют субстрат, быстро занимают всё жизненное пространство, но слабая конкуренция, быстрый жизненный цикл (примеры – все «сахаролитики» или иначе диссипотрофы: сахарные грибы, многие дрожжи и бактерии).

У R-стратегов высокая скорость роста, стремятся занять как можно больше пространства, нет четкого стремления к определенному уровню стабилизации, относительно широкая ниша, простые жизненные циклами, слабовыраженная зависимость скорости роста от по- пуляционной плотности, широкий диапазон уровней стабилизации. Они имеют больше шансов доминировать на ранних, ненасыщенных стадиях колонизации субстрата за счет высокой продуктивности и широты ниши.

P.S. Классические методы посевов на обычные питательные среды позволяют выявить тольконебольшую часть почвенных микроорганизмов. Посев дает преимущественно информацию о микроорганизмах с r-стратегией. Это быстрорастущие микроорганизмы, создающие большие колонии за 3-5 дней.

K-стратеги: среда постоянная, медленно размножаются, разлагают субстрат медленно, но и сам субстрат сложный (кроме них его никто не съест), высокая конкуренция. Другими словами – более высокая способность к выживанию в условиях конкуренции, используют источники питания с высокой эффективностью, имеют четкое стремление к стабилизации, сложные жизненные циклы, ярко выражена зависимость скорости роста от популяционной плотности. (Примеры: целлюлозолитики, лигнин-разлагающие грибы).

L-стратеги – что-то промежуточное. Если рассматривать сукцессию, то на её первых этапах доминируют r-стратеги, потом L и K.

А. Г. Раменский (1938) различал основные типы стратегий выживания среди растений: виоленты, патиенты и эксплеренты. Виоленты (силовики) – подавляют всех конкурентов, например, деревья, образующие коренные леса. Патиенты – виды, способные выжить в неблагоприятных условиях («тенелюбивые», «солелюбивые» и т. п.). Эксплеренты (наполняющие) – виды, способные быстро появляться там, где нарушены коренные сообщества, – на вырубках и гарях, на отмелях и т.д.

При сравнении этих двух схем, виолентам (C) соответствуют K (копиотрофы), патиентам (S) – L (олиготрофы), эксплерентам (R) – r (гидролитики.

С. Н. Виноградский делил микрофлору почв на зимогенную, привносимую с растительной массой, и автохтонную — собственно почвенную, живущую за счет разложения гумусовых веществ.