11. Роль почвы в обеспечении устойчивости экосистем
Среда обитания. Поддержание оптимальной хим. среды, снабжение биофильными элементами растений, условия жд микроорганизмов, почвенной фауны.
Запасание энергии. Образование гумуса.
Участие в циклах элементов. См. №12
Регулирование состава атмоо и гидроо. Для устойчивости ЭС: связывание ТМ, поглощение СО
Регулирование биосферных процессов, в частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности. Почва обладает не только плодородием, она имеет и свойства, лимитирующие жизнедеятельность тех или иных организмов.
12. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв
Глобальные экологические функции почв подразделяются на гидросферные, атмосферные, литосферные, общебиосферные и этносферные.
В осуществлении атмосферной функции почв м.о. играют ключевую роль в осуществлении следующих подфункций: поставка в воздушную оболочку микроорганизмов; поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство; регулирование газового режима атмосферы; регулирование соства подземной атмосферы (например, недопущение наверх опасных УВ).
В литосферной функции почв: почвообразовательный процесса; образование полезных ископаемых.
В группе общебиосферных почвенных функций почва выступает как среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши, связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана, защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы, фактор биологической эволюции.
М.о. в биогеоценотических (БГЦ) функциях: постоянство состава (для почвы как местообитания), почва как источник элементов.
Роль почвенных организмов проявляется не только в деструкции органической массы растений и животных, но также в контроле газового состава атмосферы, химического состава грунтовых вод и преобразовании литосферы, граничащей с почвой. Высокая активность и огромные масштабы совершаемых микроорганизмами планетарных превращений веществ обусловлены их огромной численностью, повсеместным распространением, необычайной скоростью роста и разнообразием метаболических процессов. Превращения органических веществ и обмен газообразных продуктов микробного метаболизма сопровождаются взаимодействием почвенных микроорганизмов с первичными и вторичными минералами почвы. В процессе почвообразования происходит разрушение минералов породы и извлечение элементов, которые поступают в
обменные реакции биосинтеза. Без снабжения растений из почвы такими элементами как фосфор, калий, железо, кальций, магний, микроэлементы, поступающими из минералов, было бы невозможно создание первичной растительной продукции. Разрушение минералов происходит частично под влиянием корневых систем растений, но в наибольшей степени оно осуществляется в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, образующих органические и минеральные кислоты, щелочи, а также выделяющих во внешнюю среду синтезированные ими хелаты, полисахариды, фенольные соединения. Эти вещества прямо или косвенно взаимодействуют с минералами, разрушая кристаллические решетки, образуя комплексные соединения, переводя элементы из одной формы в другую с изменением их валентности и подвижности. Почвообразование. 1) разложение органического вещества на поверхности почвы и в ее толще, 2) образование гумуса, 3) разложение гумуса микроорганизмами, 4) деструкцию минералов почвообразуюшей породы почвенными микроорганизмами и их метаболитами, 5) микробное минералообразование. Помимо указанных процессов, которые обязательно проявляются во всех почвах, хотя и в разной степени, есть еще ряд других, специфичных только для определенных типов почвообразования. К ним Т.В. Аристовская относит глее-, ортштейно- и солеобразование.
Углерод: фотосинтез, хемосинтез, гетеротрофная фиксация СО2; СО2+4Н2 = СН4+2Н2О метаногенами; СН4 -> СН3ОН -> СНОН -> НСООН -> СО2 метанотрофами; СО -> СО2 карбоксидобактериями – автотрофами; разложение органических полимеров в аэробных и анаэробных условиях.
Кислород: в отличие от продукции, связывание кислорода протекает в основном в почве в результате окислительных превращений органических веществ
почвенными микроорганизмами. Кислород потребляется также при нитрификации, окислении метана и сероводорода.
Водород: продукция – например, анаэробное сбраживание целлюлозы, потребление – для хемолитоавтотрофии: грамотрицательные Hydrogenobacter, Hydrogenophaga, Azospirillum, Alcaligenes, Aquaspirillum, Rhizobium, почкующиеся Blastobacter, Hyphomicrobium, а также грамположительные коринеподобные бактерии родов Arthrobacter, Nocardia, Mycobacterium, Streptomyces и некоторые виды споровых рода Bacillus.
Азот. Диазотрофия: симбиотическая (Rhizobium leguminosarum bv trifolii, bv viceae, bv meliloti (люцерна). Это быстрорастущие бактерии. Sinorhizobium (вика, люцерна, соевые, у сесбании клубеньки образуются на стебле). Mezorhizobium. Bradyrhizobium, например Bradyrhizobium japonicum (соя). Это медленнорастущие бактерии), ассоциативная.
Аммонификация. А. белков. В аэробных условиях кроме аммиака при аммонификации образуются СО2 и окислы серы, а в анаэробных— жирные и ароматические кислоты (бензойная, ферулиновая и др.), спирты, неприятно пахнущие продукты (индол, скатол, метилмеркаптан) и ядовитые амины — кадаверин, путресцин. А. нуклеиновых кислот. Аммонификация мочевины. Уреаза (habetur половиной почвенных м.о.) (NH2)2CO + 2Н2О -> (NH4)2C02 -> 2NH3 + СО2+ Н2О. А.хитина. мукоровые, аспергиллы и др. Есть и хитинолитические миксобактерии. Нитрификация. На мембранах.
Иммобилизация. В полимеры.Денитрификации. Анаэробно в NO, N20, N2.
Сера.
Сульфатредукция Desulfovibrio. Биогенное накопление Н2S ->? соды.
Окисление: тионовые, фотосинтезирующие серные бактерии.
Извлечение К из породы.
Окисление и восстановление железа – прямо или средой.