Почва, как составляющая биогеоценоза, находится под влиянием разного по времени, интенсивности и масштабу антропогенного влияния, которое, в свою очередь, нарушает нормальное течение почвенных процессов, что приводит к значительным изменениям в функционировании микробной группировки. Известно, что количественный и качественный состав почвенной микробиоты адекватно отражает степень антропогенной нагрузки и «здоровья» самих почв, поэтому используется как диагностический показатель при оценке экологического состояния грунтов трансформированных экосистем.
В почве встречаются все формы микроорганизмов, которые есть на Земле: бактерии, вирусы, актиномицеты, дрожжи, грибы, простейшие, растения. Общее микробное число в 1 г почвы может достигать 1-5 млрд. На площади 1 га почвы содержится 1 тонна живого веса бактерий, однако в разных слоях количество микроорганизмов неодинаково. В самом верхнем слое почвы микроорганизмов очень мало (слой 0,5 см). На глубине 1-2-5 см до 30-40 см – число микроорганизмов больше, и в слоях 30-40 см и ниже число микроорганизмов снова снижается.
На численность и вещественный состав микроорганизмов влияют следующие факторы:
Тип почвы. Наиболее богаты микроорганизмами черноземы, в которых до 10% органических веществ от сухого веса почвы. В 1 г черноземной почвы более 3 500 000 микробных клеток. На микробный пейзаж в таких почвах влияет обильная растительность с богатой корневой системой. Корни выделяют в почву белковые и азотистые вещества, минеральные соли, органические кислоты, витамины. В результате этого вокруг корней создаются ризосферы, то есть скопления микроорганизмов.
Микроорганизмы, в свою очередь, влияют на биохимические процессы в почве, на плодородие. Истощенные или песчаные почвы бедны микроорганизмами. В таких почвах органических веществ 1% от сухого веса почвы.
Влажность почвы. Во влажных почвах микроорганизмы размножаются лучше, чем в сухих, но в почвах торфяных болот, несмотря на большое количество влаги и органических веществ (до 50%), микроорганизмов мало, так как эти почвы имеют кислую реакцию и в них проявляется антагонистическое влияние мхов.
Аэрация. Почвы, богатые влагой, плохо аэрируются. В этих условиях преобладают анаэробы, а песчаные почвы аэрируются лучше, поэтому в них больше аэробных микроорганизмов.
Температура почвы. В теплый период года микроорганизмов во много раз больше, чем зимой. Зимой развитие микроорганизмов прекращается, и они погибают. Наблюдаются суточные колебания количества микроорганизмов в почве. Наиболее благоприятная температура 20-30°С, а при температуре 10°С и ниже развитие замедляется.
Адсорбционная способность почв. Самая высокая адсорбционная способность наблюдается в гумусовых почвах, она зависит от содержания в почве илистых частиц, количества средней и мелкой пыли, рН почвы. Эти почвы богаты кальцием. Характер почв влияет и на глубину проникновения микроорганизмов.
В более влажных тяжелых почвах жизнь микроорганизмов как бы «прижата» к поверхности, а в легких – жизнь микроорганизмов «углубляется». Они могут быть обнаружены на глубине 10 м и более.
Основные «жители» почвы
Нитрифицирующиее бактерии – группа автотрофных микроорганизмов, которые способны получать энергию для своей жизнедеятельности за счет окисления аммиака до нитратов, которые, как известно, наиболее доступны растениям.
Денитрифицирующие бактерии – бактерии, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота. К денитрифицирующим бактериям относятся представители родов Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus и Micrococcus. Все они – аэробы, и могут окислять органическое вещество за счет кислорода воздуха, но, попадая в анаэробные условия, используют кислород нитратов как акцептор электронов. Эти бактерии распространены в почве, воде и осадках водоемов.
Азотфиксирующие бактерии – это бактерии, способные усваивать молекулярный азот непосредственно из атмосферы. После отмирания клеток бактерий или при их выделениях во время жизни, азот возвращается в экосистему в доступной для усвоения растениями форме. Если бы не было азотфиксирующих бактерий, весь доступный растениям азот был бы со временем вымыт в Мировой океан, перешел бы в молекулярную форму и попал в атмосферу, вследствие чего почвы потеряли бы плодородие. Из азотфиксирующих в природе наиболее распространены клубеньковые бактерии, которые вступают в симбиоз с корневой системой бобовых растений.
Серобактерии или тиобактерии – группа бактерий и архей, специализирующихся на получении энергии за счет серного цикла, то есть окисления или восстановления элементарной серы в сульфиды, сульфаты с водородом или органическими соединениями. Они включают представителей нескольких типов бактерий. Некоторые серобактерии используют процесс анаэробного дыхания для усвоения серы и ее соединений, производя газ сероводород.
Железобактерии – микроорганизмы, окисляют соли двухвалентного железа до трехвалентного. Вызывают биокоррозию металлических сооружений, в т. ч. нефте- и газопроводов. Они чрезвычайно широко распространены как в пресных, так и в морских водоемах, играют большую роль в круговороте железа в природе. Благодаря их жизнедеятельности, на дне болот и морей образуется огромное количество отложенных руд железа и марганца.
Грибы. Основное значение грибов в природе заключается в разрушении и минерализации органических соединений. Здесь они выполняют почти ту же работу, что и бактерии. Особенно большое значение имеет их деятельность в местах, где преобладают низкие температуры. Многие виды грибов уничтожают в почве некоторых возбудителей болезней.
Итак, микрофлора почвы является последним звеном круговорота веществ в природе, она способна минерализировать любые органические остатки, кроме созданных человеком органических веществ – ксенобиотиков. Последние не синтезируются и не могут ассимилироваться организмами, вследствие чего не участвуют в круговороте веществ в природе, а потому накапливаются во внешней среде (например, пластмассы). Кроме того, микроорганизмы почвы играют большую роль в почвообразовании: способствуют гумификации органических остатков, фиксируют атмосферный азот, разрушают минералы горных пород, превращая их в почву.
Виктория Олейник,
канд. с.-х. наук