5.4 Прокариоты и биогеохимические циклы

По мнению микробиологов, прокариоты (бактерии и синезеленые водоросли) отличаются большой устойчивостью и консервативностью (Заварзин Г.А., 1984). Функционирование прокариотной системы продолжалось на протяжении огромного интервала времени —около 2 млрд лет. Около 1,5 млрд лет назад произошел постепенный переход от цианобактериальных сообществ к сообществам альгобактериальным (водоросли). Вероятно, определяющую роль в этом событии сыграло накопление свободного кислорода в океане и атмосфере и как результат — создание новых условий, в которых конкурентность цианобактерий была невысокой. В глобальном процессе создания органического вещества водоросли постепенно заместили цианобактерий.

Слайд №33 В конце протерозоя на протяжении венда (670 — 570млн лет назад) сложилась система из продуцентов-фотосинтетиков (растения) и консументов-животных, обусловливающая углерод-кислородный биогеохимический цикл.

Изменение эколого-геохимических условий среды обитания оказывало воздействие на развитие организмов и совершенствование структуры биогеохимических циклов. Со времени широкого распространения эукариот ведущим в глобальной системе биогеохимических циклов стал углерод-кислородный цикл. После освоения организмами суши и появления высшей наземной растительности она вместе с почвой становится главным звеном этого цикла.

Слайд №34 Для нормального состояния окружающей среды особое значение имеют биогеохимические процессы, регулирующие содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере. Свободный кислород — необходимое условие существования главных форм жизни, углекислый газ — не только исходное «сырье» для фотосинтеза, но также химическое соединение, от содержания которого зависят термические и климатические условия на поверхности Земли.

Обмен газов в системе живые организмы — атмосфера — живые организмы имеет циклический характер. Растения не смогут синтезировать органические вещества, если в воздухе не будет углекислого газа. При реакции фотосинтеза для выделения определенного объема кислорода требуется поглощение такого же объема углекислого газа.

6. Роль микроорганизмов в улучшении плодородия почв

6.1 Биогеохимия образования почвы и её характеристика

Слайд №35 Почва — уникальная природная система. Главным свойством почвы является неразрывная связь входящих в нее живых и неживых (косных) компонентов. Их искусственное разделение делает невозможным существование почвы и полностью разрушает ее как систему. В.И.Вернадский удачно назвал почву «биокосным телом».

С началом освоения живыми организмами суши на ее поверхности стало формироваться особое биогеохимическое образование, отсутствующее в океане, — почва. Возникновение почвы как биокосного тела связано с определенным этапом развития живых организмов на Земле.

Почва возникла как продукт взаимодействия живого и неживого. С течением геологического времени этот продукт совершенствовался и способствовал распространению живых организмов по поверхности суши. Первоначально локализованная на отдельных участках вблизи берегов морей и внутренних водоемов почва постепенно покрыла всю сушу тонкой, почти непрерывной оболочкой, названной В.И.Вернадским (1936) педосферой.

Слайд №36 Образование педосферы и освоение суши живыми организмами повлекло за собой изменение количества и структуры видового состава живых организмов, а также всей динамики глобальных биогеохимических процессов .

Слайд №37 Состав почвы весьма сложен и включает: твердую фазу, жидкую (почвенный раствор) и газовую (почвенный воздух). Твердая фаза представляет собой полидисперсную систему, в которой присутствуют относительно крупные обломки размером более 0,01мм и высокодисперсные частицы размером менее 1мкм. Частицы разного размера различаются механическими и физико-химическими свойствами. Почва состоит из минеральных и органических соединений. Главное своеобразие почвы в наличии живых организмов (эдафон).

Слайд №38 Почва - самый наружный, разрыхленный физическим и химическим выветриванием слой земной коры - является самым важным субстратом жизни. Множество организмов, в основном мелких (так называемый эдафон), постоянно обитает в почве (рисунок 5).

Эти организмы вносят большой вклад в образование почвы, механически разрыхляя и перемешивая ее (дождевые черви), способствуя растворению определенных веществ (с освобождением двуокиси углерода), создавая запасы отмершей биомассы и продуктов ее разложения и реминерализации, в том числе гуминовых веществ (гуминовых кислот, фульвокислот).