НОВОСТИ

Жизнь в почве

ТЕГИ:

П. Антонюк  По материалам Общества сбережения почвы и водных ресурсов, Канада

Бактерии — крошечные одноклеточные организмы. Их ширина обычно составляет 1 цм, а длина чуть больше. Чайная ложка продуктивной почвы содержит от 1 млн. до 1 млрд. бактерий. Это соотношение аналогично соотношению — 2 коровы на 1 га.

Бактерии подразделяют на четыре функциональные группы. Самая большая — редуценты, потребляющие простые углеродные соединения, например, корневой экссудат и свежие пожнивные остатки. В этом процессе бактерии преобразуют энергию в полезный для других почвенных организмов вид органического вещества в почвенной трофической сети. Кроме того, редуценты фиксируют (связывают) и удерживают питательные вещества в своих клетках, что предотвращает утрату из корневой зоны таких питательных веществ, как азот.

Ряд редуцентов расщепляют пестициды и загрязняющие агенты, содержащиеся в почве.

Ко второй группе бактерий относятся мутуалисты, которые образуют сообщества с растениями. Наиболее известны среди них бактерии, связывающие азот.

Третья группа бактерий — патогены. К бактериям-патогенам относят такие виды как Xanthomonas и Erwinia, а также Agrobacterium, вызывающие образование на растениях галлов.

Бактерии четвертой группы, называемые литотрофы или хемо-автотрофы, получают энергию из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из соединений углерода. Некоторые их виды играют важную роль в круговороте азота и расщеплении загрязняющих агентов.

Функции бактерий

Бактерии на грибных гифах

Бактерии улучшают качество почвы_табл.1

Все бактерии осуществляют важные функции, связанные с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением болезнетворных бактерий. Некоторые из них вырабатывают вещества, связывающие частицы почвы в небольшие агрегаты, и таким образом влияют на движение воды. Устойчивые агрегаты улучшают инфильтрацию воды и повышают влагоудерживающую способность почвы. В многообразном сообществе бактерий многие организмы конкурируют с болезнетворными организмами в корневых системах и на надземных поверхностях растений.

Среда обитания бактерий

Различные виды бактерий имеют различные источники пищи и обитают в разных микросредах. В целом, бактерии более конкурентоспособны, если присутствуют лабильные (легкоусвояемые) вещества. К ним относятся свежие пожнивные остатки и соединения, находящиеся вблизи живых корней. Бактерии сконцентрированы преимущественно в ризосфере — области возле корней и в корневой системе. Есть основания полагать, что растения вырабатывают определенный корневой экссудат, способствующий росту защитных бактерий. Бактерии изменяют почвенную среду таким образом, что она становится более благоприятной для роста одних и менее благоприятной для развития других культур. Прежде чем на новом участке нанесенной почвы вырастут растения, необходимо, чтобы там заселились, в первую очередь, фотосинтетические бактерии. Они фиксируют атмосферный азот и углерод, производят органические вещества и связывают достаточное количество азота и других питательных веществ, необходимых для круговорота азота в «молодой» почве. И только после этого вырастут первые сукцессионные виды растений. Когда формируется растительное сообщество, в почву поступают различные типы органических веществ и изменяются виды пищи, доступные бактериям. Измененное сообщество бактерий, в свою очередь, изменяет структуру почвы и среду роста растений. Некоторые исследователи полагают, что есть возможность контролировать на отдельном участке популяции видов растений, управляя сообществом почвенных бактерий.

Бактерии – стимуляторы роста

Несколько важных бактерий

Определенные виды почвенных бактерий Pseudomonas fluorescents замедляют развитие некоторых патогенов растений. Представители видов Fluorescents Pseudomonas и Xanthomonas способствуют росту растений несколькими способами. Они вырабатывают соединения, которые либо замедляют рост патогенов, либо снижают степень инвазии растения патогеном. Почвенные бактерии также вырабатывают соединения (стимуляторы роста), непосредственно стимулирующие рост растений. Такие бактерии обычно присутствуют в почве, но не в достаточных количествах, чтобы производить желаемый эффект. Возможно, в будущем у фермеров появится возможность обрабатывать семена антигрибными бактериями, такими как P. fluorescens, для снижения патогенов вокруг семян и корней культуры.

Почвообитающие грибы

Грибы это плодовое тело образованное группой грибов

Грибы — микроскопические клетки, которые обычно растут в виде длинных нитей или цепей, называемых гифами. Диаметр гиф составляет несколько миллиметров. Длина отдельной гифы — от нескольких клеток до нескольких ярдов. Немногие грибы, например дрожжи, представляют собой отдельные клетки.

Иногда гифы объединяются и образуют массу, которую называют мицелием, или ризоморфами.

Выглядят они, как толстые нити, напоминающие корни. Плодовые структуры грибов состоят из гиф, спор, особых структур, в частности спороносного слоя, на котором образуются споры (рис. 1). Каждый отдельный гриб может иметь множество плодовых тел, разбросанных на территории, равной площади площадки для игры в бейсбол.

Грибы улучшают качество почвы

Грибы играют важную роль в процессах, связанных с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением заболеваний. Наряду с бактериями, грибы — важный редуцент в почвенной пищевой сети. Они преобразовывают труднорасщепляемые органические вещества в формы, потребляемые другими организмами. Гифы грибов физически связывают частицы почвы, создавая устойчивые агрегаты, нормализующие инфильтрацию воды и влагосодержание почвы.

В зависимости от источника получения грибами энергии, их подразделяют на три функциональные группы.

Редуценты — сапрофитные грибы — преобразуют мертвое органическое вещество в грибную биомассу, углекислый газ (Ш2) и небольшие молекулы. Эти грибы обычно используют сложные вещества, например целлюлозу и лигнин в древесине, и выполняют важную роль при расщеплении углеродных циклических структур в загрязняющих агентах. Некоторые грибы называют сахарными, поскольку они используют те же простые субстраты, что и многие бактерии. Подобно бактериям, грибы фиксируют (удерживают) питательные вещества в почве. К тому же, многие вторичные метаболиты грибов являются органическими кислотами, которые стимулируют накопление органических веществ, богатых гуминовой кислотой, очень устойчивой и сохраняющейся в почве сотни лет.

Мутуалисты — микоризные грибы — колонизуют корни растений. В обмен на получаемый от растения углерод микоризные грибы помогают ассимилировать фосфор и поставляют растению питательные вещества почвы (фосфор, азот, микроэлементы и, возможно, воду). Одна из основных групп микоризных грибов — эктомикоризные (ectomycorrhizae). Они растут на верхних слоях корней и образуют сообщества с деревьями. Вторая основная группа — эндомикоризные (endomycorrhizae), растут внутри клеток растений и, как правило, образуют сообщества со злаковыми, пропашными культурами, овощами и кустарниками.

Простейшие улучшают качество почвы

Третья группа грибов — патогены, или паразиты: при колонизации корней либо других организмов снижают продуктивность или приводят к гибели. Патогенные грибы, развивающиеся на корнях (Verticilium, Pythinum и Rhizoctonia), ежегодно становятся главной проблемой в сельском хозяйстве. Многие грибы помогают контролировать распространение заболеваний. Например, грибы, которые паразитируют на болезнетворных нематодах, и грибы, питающиеся насекомыми, могут быть полезными элементами биоконтроля.

Среда обитания грибов

Грибы-сапрофиты активны в области древесных растительных остатков. В некоторых почвенных средах гифы грибов имеют преимущества над бактериями. В засушливых условиях грибы могут выживать и продолжать расти, даже если влажность почвы слишком низка для активности большинства бактерий. Они способны использовать азот из почвы, что позволяет им расщеплять растительные остатки на поверхности, которые обычно содержат данный элемент в небольших количествах.

Микороизные грибы

Грибы — аэробные организмы. Почва, которая становится анаэробной на длительные периоды, обычно теряет свою грибную составляющую. Анаэробные условия часто возникают в тех местностях, где застаивается вода, или в уплотненных почвах.

Грибы особенно многочисленны в лесных почвах. Наблюдалось увеличение продуктивности лесов с увеличением биомассы грибов.

Почвообитающие  простейшие

Простейшие — одноклеточные животные, которые питаются преимущественно бактериями, но и поедают представителей данного класса, растворимые органические вещества и, иногда, грибы. Они в несколько раз больше бактерий -  5 -5500ммюПоскольку простейшиепитаются бактериями,они высвобождают излишний Азот,ктоторый впоследасиипотребляется растениями и другии членамитрофической сети.

Простейшие улучшают качество почвы

В зависимости от формы, простейших подразделяют на три группы.

Инфузории — самые крупные по размеру. Они передвигаются с помощью ресничек, напоминающих ворсинки, и поедают простейших, принадлежащих к другим группам, а также бактерий.

Амебы также бывают довольно крупными и передвигаются посредством временной лапки, или псевдоподии. Амебы, в свою очередь, подразделяются на раковинные (имеют покрытие в виде оболочки) и голые (без оболочки).

Жгутиковые — наименьшие представители простейших. Для передвижения они используют несколько жгутиков в виде кнутиков.

 

Функции простейших

Простейшие играют важную роль в минерализации питательных веществ, делая их доступными для поглощения растениями и другими почвенными организмами.

Минерализация и связывание

Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий —от 3:1 до 10:1). Бактерии, поедаемые простейшими, содержат слишком много азота по отношению к количеству углерода, необходимого простейшим. Они высвобождают излишки азота в виде аммиака (^Н4+). Это обычно происходит в области корневой системы растения. Бактерии и другие организмы быстро поглощают большую часть аммиака, но некоторая часть поглощается и растением.

Еще одна роль, которую выполняют простейшие, — регулирование популяций бактерий. Когда представители этого класса поедают бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегацию почвы). Почему так происходит — вопрос спорный. Его можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного — это улучшает рост, перестараться — снижает рост или изменяет видовой состав бактериального сообщества.

Простейшие — источник пищи для других почвенных организмов. Они помогают снизить заболеваемость, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими.

Минерализация и связывание

Среда обитания простейших

Простейшим необходимы бактерии для питания и вода для передвижения, поэтому влага играет большую роль в определении типа бактерий, которые будут присутствовать и функционировать. Подобно бактериям, простейшие особенно активны в ризосфере, вблизи корней.

Количество простейших в почве варьирует от 1 тыс. на чайную ложку в неплодородных до 1 млн. на чайную ложку в очень плодородных почвах. В почвах, где доминируют грибы (например, лесные почвы), раковинные амебы и инфузории более многочисленны, чем другие типы простейших. В целом, в почвах с высоким содержанием глины обитает большее количество мелких простейших (жгутиковые и голые амебы), в почвах с более грубой текстурой преобладают более крупные жгутиковые, амебы обоих видов и инфузории.

Нематоды и простейшие

Простейшие и нематоды, питающиеся бактериями, конкурируют за свой основной источник пищи — бактерии. В некоторых почвах содержится большое количество либо нематод, либо простейших, но не тех и других одновременно. О влиянии таких отличий на растения не известно. Представители обеих групп потребляют бактерии и выделяют аммиак (NH4+).

ВИДЕО
СОБЫТИЯ