Роль растений, животных и микроорганизмов в почвообразовании

Весьма многообразны почвообр-ные ф-ции м/о, основная масса которых приурочена к верхнему слою. Самая обильная и разнообразная группа почвенных м/о – бактерии. Содержание др групп м/ов – актиномицетов, грибов, водорослей – гораздо меньше.

Одна из глав ф-ций м/ов в почвах – разложение растительности и животных остатков. В пр-се своей ж/д м/о выделяют разл ферменты-катализаторы, способ-щие превращению органики в гумусовые кислоты и в простые соединения типа H₂O, H₂S, CO₂ и др. С др стороны м/о синт-ют разнообразные новые минеральные образования в почвах путем построения из них своего скелета (который остается в почве в виде особых биогенных минералов – биолитов). Ряд вторичных минералов (гидроксиды Fe, Mn) концентрируются в рез-те ж/д м/ов в микробных колониях.

Важной ф-цией м/ов явл-ся фиксация атмосферного азота – одного из глав Эл-тов минерального питания растений.

М/о в ПО играют исключительно важную и своеобразную роль. Им принадлежит главная роль в пр-ссах гумификации и минерализации растит остат­ков и гумуса, в разрушении и новообразовании почвенных минералов. Они оказывают большое влияние на состав почвенного воздуха, регулируя в нем соотношение между О2 и СО2. Выделяя гидролитические и окисл-восстан ферменты (гидролазы, оксиредуктазы, полифенолоксидазы и др.), м/о катализируют пр-сы расщепления белков, углеводов, лигнина, липидов, смол, дубильных веществ и других слож­ орган соед-й до простых, влияют на окисление и восстановление орган соед-ий до простых мине­ральных солей. При их участии в анаэробных условиях протека­ют процессы оглеения, торфонакопления, осолодения.

Количество, видовой состав и активность м/ов зависят от плодородия почв и гидротермических условий. Для их развития наиболее благоприятны температура 25-35 "С, слабо­кислая или нейтральная почва при влажности около 60% от пол­ной влагоемкости. Минимальное их количество содержится в северных широтах под хвойными лесами в подзолистых почвах, а максимальное — в черноземах и сероземах под травянистой растит-тью; их больше в верхней части почвы около живых корешков и отмерших растит остатков. Об­щая масса живых организмов составляет от 3 до 7—10 т/га, или 1—2 т/га сухого вещества, причем их численность и масса изменяются в течение года вследствие мно­жества повторяющихся генераций.

Актиномицеты — лучистые грибы, могут разлагать клетчатку, лигнин, гумусовые вещества, углерод которых они используют и благодаря которому они участвуют в образовании гумуса.Грибы, водоросли, лишайники активно участвуют в первич­ном почвообр-ном пр-се и оказывают глубокое разрушающее действие на первич и вторич минералы, сла­гающие почву и материнскую породу.

В общем деятельность м/ов в почве чрезвычай­но многообразна: влияет на все процессы, проявляется в многостороннем взаимодействии между м/о и растени­ями по типу симбиоза, метабиоза, антагонизма и паразитизма. Симбиоз — сожительство грибов и водорослей, в результате чего образуются лишайники, или сожительство грибов с растениями, когда на корнях образуется микориза, или сожительство клу­беньковых бактерий с бобовыми растениями. При метабиозе ор­ганизмы создают благоприятные условия для взаимного разви­тия. Например, целлюлозоразлагающие бактерии благоп-ют развитию азотобактера. При антагонизме м/о угнетают друг друга в рез-те выделения некоторых токсинов, а при паразитизме бактерии одного вида внедряются в клетку дро вида и пожирают ее содержимое. Наконец, численность и акт-сть почвен м/ов в значит степени зави от агротехники, так как разл виды обработки почвы, мелиорация, удобрения, из­меняя питательный режим, водные, воздушные и другие св-­ва почвы, могут оказывать как положит, так и отрицат воздействие на их деятельность. Наиб распространенные среди м/ов — бак­терии, количество которых колеблется от 300 до 3000 млн в 1 г почвы. В зависимости от способа питания они делятся на гетеро­трофные и автотрофные, по способу дыхания — на аэробные и анаэробные. Гетеротрофные аэробные м/о окисля­ют белки, жиры, углеводы и другие соединения до NHз, H2O и СО2- Анаэробные вызывают процессы гниения компонентов растительных клеток, брожение углеводов, денитрификацию и десульфофикацию, маслянокислое брожение. Пр-сс аммонификации белков вызывают как анаэробные, так и аэробные гетеротрофы по схеме белки -» аминокислоты -> NHз -> органиче­ские безазотистые соединения. Автотрофные бактерии осуще­ствляют процессы нитрификации (NHз — > NO2 -» NОз), сулъфофикации (H2S -» S2 -» H2SO4), окисление закисного железа в окисное (Fe⁺² -> Fe+³). Способностью фиксировать азот атмосферы обладают свободноживущие в почве аэробы и анаэробы и клубеньковые бак­терии.

Животные, населяющие почву, ускоряют разложение орган остатков, перемешивают и разрыхляют почву, способ-ют образованию зоогенной стр-ры. В цепи внутрипочвенных превращений органики фауна выполняет важную роль разрушения и измельчения растит массы и остатков живого в-ва. при прохождении через кишечный тракт животных почвенная масса подвергается обработке ферментами, ускоряющими гидролиз и окисление, в ней интенсифицируются органо-минеральные взаимодействия, она обогащается продуктами животного метаболизма, приобретает оструктуренность. По типу пищевого потребления почвенная фауна делится на фитофагов (нематоды, грызуны), сапрофагов (черви, муравьи, многоножки), некрофагов (жуки, личинки мух), хищников (клещи, скорпионы, простейшие) и копрофагов (микроортроподы, мухи, некоторые жуки).

Почвенные животные мигрируют из-за изменений термических условий или условий увлажнения, в поисках пищи или для закладки нор. При этом почвенная масса значительно перемешивается, образуются пустоты, происходит агрегация орган и минер материалов. Многие св-ва почв, отличающих их от материнской породы, возникают именно благодаря деятельности почвенной фауны (например, ослабленная литогенная слоистость, измененнный характер распределения каменистых компонентов, улучшенные аэрация и водопроницаемость). Почвенных животных можно разделить на четыре группы: • микрофауна — орг-мы размером < 0,2 мм: нематоды, протозоа, эхинококки и другие живущие во влажной почве; • мезофауна — орг-мы размером 0,2-4,0 мм: мельчайшие насекомые, специфические черви и другие, для которых достаточно влажного воздуха; • макрофауна —- животные размером 4—80 мм: термиты, дож­девые черви, муравьи и др.; • мегафауна — животные размером более 50 мм: кроты, гры­зуны, лисы, змеи, жуки и др. Все они исп-ют орган остатки в виде пищи, ус­коряя, таким образом биолог круговорот, в пр-ссе ме­таболизма способ-ют полной или частичной минерализации потребленного корма. Почвенная фауна ускоряет гумификацию растительных ос­татков в 2 раза и более, причем гумус становится мягче, чем без нее, а в почве под ее влиянием накапливается больше биологиче­ски активных веществ. Среди почвенных животных преобладают беспозвоночные, биомасса которых более чем в 1000 раз больше биомассы позво­ночных. Особую роль играют дождевые черви, которые пропус­кают через себя до 600 т мелкозема в год и возвращают до 80—95% потребленных органических веществ в виде экскремен­тов, содержащих в 1,5 раза больше фосфора и в 2,5 раза калия, чем мелкозем. Установлено, что многие почвы на 50, иногда на 80% состоят из полуразрушенных агрегатов, созданных червями. Землеройки в степях многократно обогащают материал гип­сом, карбонатами, легкорастворимыми солями; в черноземах и каштановых почвах противостоят выщелачиванию в-в из верхних горизонтов в нижние; в солонцовых — способ-т на­коплению в поверхностном слое гипса и карбонатов, которые противостоят развитию солонцового процесса; в дерново-подзо­листых почвах противодействуют элювиальным процессам. Рою­щие животные перемешивают почву от поверхности до 6—8 м, выбросы кротов, сусликов могут покрывать 12—38% площади, создавая пестроту почвенного покрова.

В пронизанной ходами почве меняется водопроницаемость, аэрация, в результате чего может развиться эрозия.

Высшие зеленые растения – осн-ые продуценты и поставщики орган в-ва в почву. После отмирания растит-ая масса в виде надземных и подземных остатков попадает в почвенную толщу, где разлагается под воздействием м/о и других агентов, образуя зольные элементы (элементы минерального питания растений) и гумусовые вещества. Зеленым растениям принадлежит ведущая роль в ПО, они извлекают из породы зольные эл-ты и азот, синте­зируют в пр-се фотосинтеза орган в-во, которое вместе с зольными эл-ми через опад и отпад попадает в почву и на почву.

Кол-во и хар-р надземных и подземных остатков, направленность гумусообр-я и св-ва гумусовых в-в в значит мере зависят от типа растит-ти и гидротермических условий ее произрастания. Макс-ая биомасса хар-на для лесной зоны, минимальная – для приполярных и тропических областей.

В зависимости от кол-ва и качества биомассы, учас-­щей в биолог круговороте в-в и содер­жащейся в ней, зависит интенсивность пр-сов трансформации и минерализации растит остатков.

По В.Р. Вильямсу, следует различать следующие раститель­ные формации:

• деревянистые (таежные леса, широколиственные, влажные субтропические и тропические);

• переходные деревянисто-травянистые (ксерофитные леса, включая кустарниковые ценозы и саванны);

• травянистые (суходольные и заболоченные луга, травянис­тые прерии, степи умеренного пояса, субтропические кус­тарниковые степи);

• пустынные (суббореальная с летним циклом вегетации, суб­тропическая с зимним циклом вегетации и тропическая);

• лишайнико-моховые (тундра, верховые болота).

Роль различных видов растит-ти существенно отлича­ется. Лесная растит-ть участвует в ПО, глав­ным образом в виде опада хвои и листьев на поверхности почвы и при промывном водном режиме. В хвойном лесу чаще развива­ется подзолообразовательный пр-сс, в рез-те которого форм-тся низкоплодородные кислые подзолистые почвы с невыс содержанием зольных эл-тов и грубого гумуса

С спадом широколист леса в биолог кругово­рот поступает биомасса, сод-щая значительно больше золь­ных Эл-тов и азота, чем в хвойном лесу. К тому же в этом лесу в гумусообр-и уч-т травянистая расти­т-ть, в рез-те обр-тся более мягкий гумус гуматно-фульватного типа. В таких условиях форм-тся дерно­во-подзолистые, бурые лесные и серые лесные почвы, обладаю­щие лучшими свойствами, чем подзолистые.

Травянистая растит-ть на лугах и в степях, в отличие от лесного опада, богата зольными эл-ми и азотом, корневые с-мы ежегодно отмирающих трав превосходят по массе над­земную часть, в рез-те интенсивно развивается дерновый пр-сс, сопровождающийся накоплением «мягкого», насыщен­ного Са гумуса гуматного типа. При этом пр-ссы транс­формации растит остатков протекают непосредственно в толще почвы, создавая гумусовые горизонты различной мощ­ности. В рез-те в степях обр-тся черноземные почвы, самые плодородные из всех почв, а на лугах — луговые, лугово-дерновые и дерновые, также обл-щие высоким естествен­ным плодородием

Для пустынь и полупустынь с эфемерным растит пок­ровом хар-на высокая, но кратковременная биогенность почвообр-го пр-сса, в рез-те обр-тся бед­ные гумусом серо-бурые, бурые пустынные почвы и др.