Зміст
Введення
Глава I. Мікроорганізми грунтів
1.1 Грунт як середовище проживання мікроорганізмів
1.2 Мікроорганізми грунту, методи визначення їх складу
Глава II. Роль мікроорганізмів у формуванні грунтів та її родючості
2.1 Процес утворення грунту і діяльність мікроорганізмів
2.2 Мікроорганізми у створенні родючості грунтів
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Під грунтом розуміється поверхневий шар суші земної кулі, який утворюється в результаті зміни гірських порід при впливі біоти, клімату та інших факторів грунтоутворення. Грунтознавство як наукова дисципліна оформилася завдяки працям В. В. Докучаєва та його послідовників. Пріоритет російської школи простежується до теперішнього часу. Сучасні класифікації грунтів за складністю нагадують таксономію мікроорганізмів і можуть шокувати натуралістів, але до цих пір в зарубіжних роботах з екології грунтових мікроорганізмів вживаються такі терміни, як підзолів і чорнозем.
Найважливіша властивість грунту, родючість, визначає її очевидну значущість як основного засобу сільськогосподарського виробництва. Крім того, цей відносно малопотужний шар суші бере участь у всіх найважливіших процесах функціонування наземних екосистем і біосфери в цілому (від забезпечення ресурсами і простором всієї наземної рослинності до підтримки параметрів атмосфери та гідросфери, включаючи проблеми «парникових» газів, чистих поверхневих і грунтових вод, усунення ксенобіотиків). У всіх цих процесах ключову роль відіграють мікроорганізми, які живуть у грунті і виконують різноманітні екосистемні функції.
Актуальність теми. Інтерес до грунтових мікроорганізмів багато в чому визначається їх винятковою роллю у формуванні якості грунту (грунтового «здоров'я») як здатності грунтової біосистеми в заданих просторових межах підтримувати продуктивність рослин і тварин, зберігати прийнятну якість води та повітря, а також забезпечувати здоров'я людей, тварин і рослин .
Саме грунтові організми відповідають за розкладання органічної речовини, що утворився в наземній екосистемі при фотосинтезі, і забезпечують рослини доступними ресурсами. Вони також відіграють істотну роль у формуванні стабільних грунтових агрегатів. Життєдіяльність грунтової біоти визначає рівень родючості грунтів, а можливість управління біотою на основі контролю грунтової вологи представляє інтерес з точки зору дискусійною проблеми сталого розвитку. Грунтова біота - ідеальний приклад системи, що забезпечує стійке існування непорушених екосистем протягом дуже великих проміжків часу.
Мета роботи: вивчення життєдіяльності мікроорганізмів грунту.
Завдання курсової роботи:
Аналізувати і вивчити літературу з теми;
Розглянути грунт як середовище проживання мікроорганізмів;
Вивчити мікроорганізми грунтів;
Виявити роль мікроорганізмів у формуванні грунтів та її родючості.
Структура. Дана робота складається з вступу, двох розділів, висновків та списку використаної літератури.
Глава I. Мікроорганізми грунтів
1.1 Грунт як середовище проживання мікроорганізмів
Відмітна особливість грунту як природного середовища існування мікроорганізмів пов'язана з її гетерогенністю, яка проявляється в різних просторових масштабах. Грунтові мікроорганізми живуть в трифазній полідисперсної середовищі, представленої твердої (мінеральні та органічні частки), рідкої (грунтова вода) і газоподібному (грунтовий повітря) фазами.
Життєдіяльність мікроорганізмів у грунті здійснюється в основному на грунтових частках, в певних мікрозонах яких представлені клітини, ресурси і мікробні метаболіти. Поверхня грунтових частинок як життєвий простір мікроорганізмів може становити кілька десятків квадратних метрів в 1 г грунту. У роботах Д. Г. Звягінцева та інших грунтових мікробіологів за особливостями життєдіяльності адсорбованих мікробних клітин в грунтах обговорювалися питання, які в біотехнології отримали розвиток в рамках напрямку по іммобілізованим клітинам і ферментам [8].
Маса біоти, включаючи бактерії, гриби, водорості, за даними прямих методів мікроскопії, може досягати декількох тонн на гектар грунтів. У першому наближенні за біомасою в поверхневих грунтових зразках (особливо в тайгово-лісовій зоні) домінують гриби. Біомаса бактерій можна порівняти за порядком величин з біомасою грибів, а інші компоненти, включаючи представників грунтової фауни, складають другий план. Разом з тим самі по собі показники біомаси, до того ж розраховані на основі тотальних кількісних обліків (без диференціації «активної» та «неактивній і мертвої» біомаси), не дають уявлення про функціональну роль окремих представників грунтової біоти.
У цілому можна охарактеризувати грунт як надзвичайно гетерогенну середовище проживання, в якій існує рясна і різноманітна мікробна біомаса.
Грунтові мікроорганізми не просто живуть в природному гетерогенному середовищі, але самі є ключовим фактором грунтоутворення і беруть участь у процесах перетворення гірської породи в грунт з характерним будовою. Оцінюючи роль мікроорганізмів, Т. В. аристовские виділила п'ять найважливіших елементарних грунтово-мікробіологічних процесів: розкладання рослинного опаду, освіта гумусу, розкладання гумусу, деструкція мінералів почвообразующей породи і новоутворення мінералів [22], Зазначені та інші функції грунтових мікроорганізмів становлять хіба що фундамент наземних екосистем. Щодо більш докладно досліджено процес розкладання органічної речовини в грунті.
Особливість грунту як природного середовища існування різних організмів полягає в тому, що умови для життєдіяльності; біоти непостійні, а змінюються в залежності від кліматичних та інших факторів. Наприклад, типова ситуація з чергуванням процесів зволоження (після дощу або поливу) та висушування грунтів. У таких умовах істотно знижується функціональне потенційне різноманітність грунтового бактеріального спільноти, що оцінюється за здатністю утилізувати різні органічні речовини. Є підстави вважати, що провідна екосистемному функція грунтової біоти визначається не тільки параметрами, що складаються в місцеперебуванні в даний момент; часу, але і передісторією водного режиму.
Грунт є не тільки гетерогенної (характеристики системи варіюють у просторі), але і гетерохронно середовищем проживання, параметри якої змінюються в часі. Необхідність вивчення динаміки грунтової мікробної системи усвідомлена давно. Видатний російський мікробіолог С. М. Виноградський описав на основі мікроскопічних спостережень послідовну зміну мікробних популяцій у ході розкладання внесених у грунт органічних речовин. На першому етапі розкладу легкодоступною органіки домінували швидкозростаючі популяції з банальної морфологією і відносно великими розмірами клітин. Представники другого етапу розкладання працю недоступною грунтової органіки характеризувалися своєрідністю морфології і були названі С. Н. Виноградским автохтонної мікрофлорою [17].
1.2 Мікроорганізми грунту, методи визначення їх складу
Мікроорганізми грунту дуже численні і різноманітні. Серед них є бактерії, актиноміцети, мікроскопічні гриби і водорості, протозоа і близькі до цих груп живі істоти.
Біологічний кругообіг в грунті здійснюється за участю різних груп мікроорганізмів. Залежно від типу грунту вміст мікроорганізмів коливається. У садових, городніх, орних грунтах їх налічується від одного мільйона до кількох мільярдів мікроорганізмів в 1 г грунту. У грунті кожного садової ділянки присутні свої мікроорганізми. Вони беруть участь своєю біомасою в накопиченні органічної речовини грунту. Вони виконують величезну роль в утворенні доступних форм мінерального живлення рослин. Винятково велике значення мікроорганізмів у накопиченні біологічно активних речовин у грунті, таких як ауксини, гібереліни, вітаміни, амінокислоти, що стимулюють ріст і розвиток рослин. Мікроорганізми, утворюють слизу полисахаридной природи, а також велика кількість ниток грибів, беруть активну участь у формуванні структури грунту, склеюванні пилуватих грунтових частинок в агрегати, ніж поліпшують водно-повітряний режим грунту.
Біологічна активність грунту, чисельність та активність грунтових мікроорганізмів тісно пов'язані зі змістом і складом органічної речовини. У той же час з діяльністю мікроорганізмів тісно пов'язані такі найважливіші процеси формування родючості грунтів, як мінералізація рослинних залишків, гуміфікація, динаміка елементів мінерального живлення, реакція грунтового розчину, перетворення різних забруднюючих речовин у грунті, ступінь накопичення отрутохімікатів в рослинах, накопичення токсичних речовин у грунті і явище грунтовтоми. Велика санітарно-гігієнічна роль мікроорганізмів і в трансформації та знешкодженні сполук важких металів.
Перспективним напрямком відновлення і підтримання родючості та біологічної інтенсифікації землеробства вважається застосування продуктів переробки органічних відходів з участю вермикомпосту дощових черв'яків, що знаходяться в симбіозі з мікроорганізмами. У природних грунтах розкладання осаду здійснюють дощові хробаки, Копрофаги та інші організми. Але в цьому процесі беруть участь і мікроорганізми. У кишечнику черв'яків для них створюються більш сприятливі умови для виконання будь-яких функцій, ніж у грунті. Дощові черв'яки в союзі з мікроорганізмами перетворюють різні органічні відходи у високоефективні біологічні добрива з хорошою структурою, збагачені макро-і мікроелементами, ферментами, активної мікрофлорою, що забезпечує пролонговану (тривале, поступове) дію на рослини [8].
Отже, забезпечуючи розвиток мікроорганізмів у грунті, ви, підвищуєте врожай і поліпшуєте його якість. Адже мікроорганізми розвиваються, тобто діляться кожні 20-30 хв і при наявності достатнього харчування утворюють велику біомасу. Якщо бик вагою 500кг за добу утворює 0,5 кг 1 кг, то 500 кг мікроорганізмів за добу - біомаси, а 500 кг рослин створюють 5т біомаси. Чому ж цього не спостерігається у грунті? А тому що для цього мікроорганізмам необхідне харчування, а з іншого боку лімітують різні чинники, зокрема отрутохімікати. На площі 1 га в результаті життєдіяльності грунтових мікробів протягом року виділяється 7500м3 вуглекислоти. А вуглекислота необхідна і як джерело вуглецевого живлення рослин і для розчинення важкодоступних солей фосфорної кислоти і перетворення фосфору в форму доступну для живлення рослин. Тобто там, де добре працюють мікроорганізми, немає необхідності у внесенні фосфорних добрив. Але самі мікроорганізми потребують органічному речовині [14].
У балансі органічної речовини грунту велика роль культурних рослин. Накопиченню гумусу в грунтах сприяє багаторічні трави, особливо бобові. Після їх прибирання в грунті залишається фітомаса, яка збагачена азотом за рахунок фіксації його бульбочкових бактерій з повітря. Просапні і овочеві культури (картопля, капуста та ін) зменшують вміст гумусу в грунті, тому що залишають у грунті невелику кількість рослинних залишків, а застосовувана система глибокої обробки грунту забезпечує інтенсивне надходження в орний шар кисню і, як наслідок, забезпечує сильну мінералізацію органічної речовини, тобто його втрату.
Серед методів кількісного аналізу найбільш об'єктивним є метод прямого микроскопирования грунту, принцип якого був запропонований С. Н. Виноградским. При цьому способі готують грунтову суспензію і в певному обсязі її за допомогою мікроскопа підраховують загальну кількість мікроорганізмів. Наступним перерахуванням можна встановити, скільки мікроорганізмів припадає на 1 г досліджуваної грунту. С. М. Виноградський готував препарати на предметному склі і переглядав їх під оптичним мікроскопом. У полі зору можна було бачити паличкоподібні бактерії, дрібні і великі коки, іноді обривки міцелію грибів та актиноміцетів та інші мікроорганізми [1].
Пряме мікроскопування грунту полегшується при використанні флюорохромом, дозволяють легше розрізняти мікроорганізми серед дрібних мінеральних частинок.
Б. В. Перфільев і Д. Р. Габе для підрахунку мікроорганізмів у грунті рекомендували користуватися сконструйованої ними капілярної камерою, глибина якої не перевищує 30-40 мкм, а ширина не більше поля зору мікроскопа. Підрахувавши кількість мікроорганізмів в капілярі, можна потім зробити перерахунок на 1 г грунту.
Д. І. Нікітін і його співробітники використовували для прямого підрахунку мікроорганізмів грунту електронний мікроскоп. З його допомогою поряд зі звичайними мікроорганізмами можна виявити безліч дрібних форм мікроскопічних істот, які не були відомі до сих пір. Ці цікаві форми живих істот вивчаються в даний час [14].
Прямі методи дають уявлення про загальну кількість мікроорганізмів у грунті. Однак зовнішній вигляд мікроорганізмів не дозволяє судити про їх функції, тому буває доцільно додатково визначити ставлення в грунті окремих систематичних і фізіологічних груп мікроскопічних істот.
Окремі групи мікроорганізмів (бактерії, актиноміцети, гриби і т. д.) можуть бути визначені посівом грунтової суспензії на тверді поживні середовища, на яких потім зародки завданих мікроорганізмів розвиваються. У практиці звичайно використовуються агаризованому або желатинізовані живильні середовища. В окремих випадках береться різний набір поживних інгредієнтів, що допомагає виявляти ті чи інші групи мікроорганізмів.
Загальні показники чисельності мікробів, як би умовні вони не були, становлять певний інтерес. На їх підставі можна приблизно вирахувати масу сукупності мікроорганізмів у грунті. Як показують підрахунки, вона становить десяті частки відсотка маси грунту. У міру переходу від північних грунтів до південних відсоток мікробної маси в них збільшується. Загалом, від 0,1 до 1,0% грунтового органічної речовини складається з клітин різних мікроорганізмів, що викликають глибокі зміни органічних і мінеральних складових частин грунту.
При аналізі грунтів нерідко враховується кількість окремих фізіологічних груп мікроорганізмів. Це робиться так званим методом титру, при якому рідкі виборчі (елективні) живильні середовища для певних груп мікроорганізмів заражають різними разведениями грунтової суспензії. Встановлюючи після витримки в термостаті ступінь розведення, показав наявність шуканої групи мікроорганізмів, можна потім простим перерахунком визначити чисельність її представників у грунті. Таким шляхом дізнаються, наскільки грунт багатий нитрификаторов, денітрифікатори, целлюлозоразлагающімі та іншими мікроорганізмами.
Для характеристики типу грунту та його стану важливі не тільки показники чисельності різних груп мікроорганізмів, але й аналіз стану в грунті окремих їх видів. За рідкісними винятками, навіть фізіологічні групи мікроорганізмів дуже широкі. Зовнішня обстановка може різко змінювати видовий склад грунтових мікроорганізмів, але мало або зовсім не позначається на кількості їх фізіологічних груп. Тому при аналізі грунту важливо прагнути встановити стан окремих видів мікроорганізмів.
Серед грунтових мікроорганізмів зустрічаються представники різних систематичних одиниць, здатні асимілювати не тільки легкозасвоювані органічні сполуки, а й більш складні речовини ароматичної природи, до яких належать такі характерні для грунту сполуки, як перегнійним речовини.
Глава II. Роль мікроорганізмів у формуванні грунтів та її родючості
2.1 Процес утворення грунту і діяльність мікроорганізмів
Усі грунту на Землі утворилися з виходять на денну поверхню дуже різноманітних гірських порід, які зазвичай називають материнськими. В якості грунтоутворюючих виступають головним чином пухкі осадові породи, так як вивержені і металморфіческіе породи виходять на денну поверхню порівняно рідко.
Основоположник наукового грунтознавства В. В. Докучаєв розглядав грунт як особливе тіло природи, настільки ж самобутнє, як рослина, тварина або мінерал. Він вказав, що в різних умовах утворюються різні грунти, і що вони змінюються в часі. За визначенням В. В. Докучаєва, грунтом слід називати «денні», або поверхневі горизонти гірських порід, природно змінені впливом ряду факторів. Тип грунту складається в залежності від: а) материнської породи, б) клімату, в) рослинності, м) рельєфу країни і д) віку грунтоутворювального процесу [17].
Розробляючи наукові основи грунтознавства, В. В. Докучаєв зазначав величезну роль живих організмів, і зокрема мікроорганізмів, у формуванні грунту.
Період творчості В. В. Докучаєва збігся з часом великих відкриттів Л. Пастера, що показали величезне значення мікроорганізмів у перетворенні різноманітних речовин і в інфекційному процесі. В кінці минулого і на початку поточного століття був зроблений ряд важливих відкриттів в галузі мікробіології, що мали принципове значення для грунтознавства та землеробства. Було встановлено, зокрема, що в грунті міститься величезна кількість різних мікроорганізмів. Це давало привід думати про істотну роль мікробіологічного чинника у формуванні та житті грунту.
Одночасно з В. В. Докучаєвим працював інший видатний учений-грунтознавець П. А. Костичев. У монографії «Грунти чорноземної області Росії, їх походження, склад і властивості» (1886) він писав, що геологія має другорядне значення в питанні про чорноземі, тому що накопичення органічної речовини відбувається у верхніх шарах землі, геологічно різноманітних, і чорнозем є питанням географії вищих рослин і питанням фізіології нижчих рослин, що розкладають органічну речовину. П. А. Костичев провів ряд дослідів щодо з'ясування ролі окремих груп мікроорганізмів у створенні перегною грунту [1].
Великий внесок в уявлення про роль біологічного чинника в перетворенні Землі і в процесі грунтоутворення зробив учень В. В. Докучаєва академік В. І. Вернадський. Він вважав, що головним чинником в міграції хімічних елементів у верхній частині земної кори і є організми. Їх діяльність зачіпає не тільки органічні, але й мінеральні речовини грунтового та підгрунтового шарів.
Вже з початкових етапів перетворення гірських порід у грунт роль мікроорганізмів у процесах вивітрювання мінералів вимальовується дуже наочно. Видатні вчені В. І. Вернадський і Б. Б. Полин розглядали вивітрювання гірських порід як результат діяльності рослинних, переважно нижчих організмів. До теперішнього часу ця, точка зору підтверджена великою експериментальним матеріалом [1].
Зазвичай першими поселенцями гірських порід є накипні лишайники, що утворюють лістообразнимі пластини, під якими накопичується невелика кількість дрібнозему. Лишайники, як правило, знаходяться в симбіозі з неспороутворюючих сапрофітними бактеріями.
У відношенні ряду елементів лишайники виступають як їх акумулятори. У мілкоземі під літофільні рослинністю різко збільшується кількість органічної речовини, фосфору, окису заліза, кальцію і магнію.
З інших рослинних організмів, поселяються на материнських породах, слід зазначити мікроскопічні водорості, зокрема синьо-зелені і діатомові. Вони прискорюють вивітрювання алюмосилікатів і також зазвичай живуть в асоціації з неспороутворюючих бактеріями.
Водорості, очевидно, грають істотну роль як автотрофні накопичувачі органічних речовин, без яких не може протікати енергійна діяльність сапрофітних мікроорганізмів. Останні продукують різні сполуки, що викликають вивітрювання мінералів. Багато синьо-зелені водорості є фіксаторами азоту і збагачують руйнується гірську породу цим елементом.
Основну роль у процесі вивітрювання, ймовірно, грають вуглекислота, мінеральні та органічні кислоти, що виробляються різними мікроорганізмами. Є вказівки, що сильним розчинювальним дією володіють деякі кетокислот. Не виключається можливість участі в вивітрюванні перегнійних сполук.
Слід зазначити, що багато бактерії утворюють слизу, що полегшують тісний контакт мікроорганізмів з гірською породою. Руйнування останньої відбувається як під впливом продуктів життєдіяльності мікроорганізмів, так і в результаті утворення комплексних з'єднань між речовиною слизів і хімічними елементами, що входять до складу кристалічних граток мінералів. Вивітрювання гірських порід в природі має розглядатися як єдність двох протилежних процесів - розпаду первинних мінералів і виникнення вторинних мінералів. Нові мінерали можуть виникати при взаємодії мікробні метаболітів один з одним.
Залежно від поєднання ряду природних факторів подальший розвиток грунтоутворювального процесу протікає різному, обумовлюючи освіта того чи іншого типу грунту. З перших етапів розвитку грунтоутворювального процесу починає накопичуватися в грунтовому шарі перегній.
У створенні перегною грунту велике значення мають мікроорганізми. Їх роль досить багатогранна. Вони розкладають різного роду залишки і серед інших речовин утворюють сполуки, які служать структурними одиницями молекул гумусових речовин. Частково подібного роду речовини створюються самими мікроорганізмами. Нарешті, багато мікроорганізмів виробляють фенолоксідізи, що окислюють поліфеноли до хінонів, легко конденсуються при певних умовах в перегнійним з'єднання.
Під терміном «перегній», або «гумус», об'єднується ціла група споріднених високомолекулярних сполук, хімічна природа яких до цих пір точно не встановлена. Гумус складає 85-90% всього єретичного речовини грунту. У ньому акумульовано значну кількість азоту, фосфору та ряду інших елементів. Перегнійним з'єднання можуть розкладатися дуже багатьма мікроорганізмами (бактеріями, актиноміцетами, грибами і т. д.).
У природних умовах накопичення перегною в грунті є результатом двох діаметрально протилежних процесів - його синтезу та розпаду. Істотне значення при цьому має надходження в грунт рослинних залишків.
Слід відзначити також, що перегнійним з'єднання в невеликих концентраціях стимулюють ріст рослин, що пояснюється вмістом в них біологічно активних речовин. Чим більше в грунті перегною, тим більш енергійно протікають в ній мікробіологічні та біохімічні процеси, які відіграють величезну роль в накопиченні поживних для рослин сполук.
2.2 Мікроорганізми у створенні родючості грунтів
Грунт є основним засобом виробництва в сільському господарстві. Всі продукти сільського господарства складаються з органічних речовин, синтез яких відбувається в рослинах під впливом, головним чином, сонячної енергії. Розкладання органічних залишків і синтез нових з'єднань, що входять до складу перегною, протікає при дії ферментів, що виділяються різними асоціаціями мікроорганізмів. При цьому спостерігається безперервна зміна одних асоціацій мікробів іншими.
Мікроорганізмів в грунті дуже велика кількість. За даними М.С. Гілярова, в кожному грамі чорнозему налічується 2-2,5 мільярда бактерій [13]. Мікроорганізми не тільки розкладають органічні залишки на більш прості мінеральні та органічні сполуки, але і активно беруть участь у синтезі високомолекулярних сполук - перегнійних кислот, які утворюють запас поживних речовин у грунті. Тому, дбаючи про підвищення грунтової родючості (а, отже, і про підвищення врожайності), необхідно піклуватися про харчування мікроорганізмів, створенні умов для активного розвитку мікробіологічних процесів, збільшенні популяції мікроорганізмів у грунті.
Основними постачальниками поживних речовин для рослин є аеробні мікроорганізми, яким для здійснення процесів життєдіяльності необхідний кисень. Тому збільшення пухкості, водопроникності, аерації при оптимальної вологості і температури грунту забезпечує найбільше надходження поживних речовин до рослин, що і зумовлює їх бурхливе зростання і збільшення врожайності.
Однак рослинам для нормального росту і повноцінного розвитку необхідні не тільки макроелементи, такі як калій, азот, фосфор, але і мікроелементи, наприклад, селен, який виступає як каталізатор в різних біохімічних реакціях і без якого рослини не в змозі сформувати дієву імунну систему. Постачальниками мікроелементів можуть бути анаеробні мікроорганізми - це мікроорганізми, які живуть в більш глибоких грунтових шарах і для яких кисень - отрута. Анаеробні мікроорганізми здатні по харчових ланцюгах «піднімати» необхідні рослинам мікроелементи з глибинних шарів грунту.
У окультурених родючих грунтах бурхливо розвиваються не тільки мікрофлора, але і грунтова фауна. Тварини в грунті представлені дощовими хробаками, личинками різних грунтових комах і що живуть у грунті гризунами. З числа мікроскопічної фауни черв'яки є найбільш активними почвообразователямі. Вони живуть в поверхневих горизонтах грунту і живляться рослинними залишками, пропускаючи через свій кишковий тракт велика кількість органічної речовини та мінеральної складової грунту. Мікроорганізми в грунті утворюють складний біоценоз, в якому різні їх групи перебувають між собою в складних відносинах. Одні з них успішно співіснують, а інші є антагоністами (противниками). Антагонізм їх зазвичай проявляється в тому, що одні групи мікроорганізмів виділяють специфічні речовини, які гальмують або роблять неможливим розвиток інших.
Грунти населені численними представниками мікро-скопически істот. Світ їх розділений на рослинні і тваринні види. Мікроскопічний рослинний світ грунту представлений бактеріями, актиноміцетами, дріжджами, грибами, водоростями. Тваринний світ грунту становлять найпростіші (протозоа), комахи, черв'яки та інші. Крім них, у грунті живуть різноманітні ультрамікроскопічні істоти - фаги (бактеріофаги, актінофагі) і багато інших ще мало вивчені види.
Особливо широко представлені в грунті гнильні, маслянокислі і нитрифицирующие бактерії, актиноміцети і цвілеві гриби.
Кількість мікробної флори залежить від родючості грунтів. Чим плодороднее грунту, чим більше в них перегною, тим щільніше заселені вони мікроорганізмами. Накопичення мікроорганізмів у значній мірі залежить від кількісного і якісного вмісту органічних речовин у свежеотмершіх рослинних і тваринних залишках і продуктах їх первинного розпаду; спочатку мікробів більше, а після мінералізації зменшується.
Істотне значення в житті мікроорганізмів мають вітаміни, ауксини і інші біотичні речовини. Невеликі дози їх помітно прискорюють розвиток і розмноження клітин мікробного населення.
Грунт при висушуванні збіднюється мікроорганізмами. Іноді чисельність їх при висушуванні зразків грунту зменшується у 2-3 рази, а нерідко в 5-10 разів. Найбільш стійко зберігають життєздатність актиноміцети, потім мікобактерії. Найвищий відсоток загибелі відзначається серед бактерій. Однак повного вимирання бактерій, навіть в умовах тривалої посухи грунту, як правило, не відбувається. Навіть у дуже чутливих до висушування культур є поодинокі клітини, які тривалий час зберігаються у сухому стані.
На розподіл окремих мікробів сильний вплив робить кислотність грунтового розчину. У грунтах з нейтральною або злегка лужною реакцією бактерій буває значно більше, ніж у кислих, заболочених або торф'яних грунтах.
Пліснява краще переносять кисле середовище, ніж бактерії, тому вони зазвичай домінують в кислих грунтах.
Питання про розподіл мікробів у грунті висвітлений недостатньо. Повсякденні мікробіологічні дослідження грунтів показують, що клітини бактерій розміщуються окремими вогнищами, в кожному з яких розростаються і концентруються клітини одного або декількох неантагоністіческіх видів.
Груповий склад бактерій в різних грунтах не однаковий. З бактерій у грунті переважають форми, не утворюють спор. Спороносні бактерії становлять близько 10-20%.
У грунті у великих кількостях мешкають також актиноміцети, гриби, водорості і найпростіші. Грибів та актиноміцетів в 1 г грунту налічується десятки і сотні тисяч, а нерідко мільйони. Загальна маса водоростей, на думку дослідників, трохи поступається загальній масі бактерій.
Найпростіші і комахи на гектар орного шару становлять масу, рівну 2-3 т. Вся ця маса живих істот перебуває в безперервному розвитку. Окремі клітини - особини ростуть, розмножуються, старіють і гинуть. Відбувається безперервна зміна і оновлення всієї живої маси. Вся бактеріальна маса, за найскромнішими підрахунками, регенерується за літо в південній смузі 14-18 разів. Таким чином, загальна бактеріальна продукція орного горизонту грунту за вегетаційний період визначається десятками тонн живої маси.
Самий верхній шар грунту бідний мікрофлорою, тому що знаходиться під безпосереднім впливом шкідливо діючих на неї чинників: висушування, ультрафіолетові промені сонячного світла, підвищена температура та інше. Найбільша кількість мікроорганізмів розташовується в грунті на глибині 5-15 см, менше - в шарі 20-30 см і ще менше - у підгрунтовому горизонті 30-40 см. Глибше можуть існувати лише анаеробні форми мікробів.
Вплив обробітку грунту на інтенсивність мікробіологічних процесів. Оранка, культивація, боронування значно стимулюють розвиток мікрофлори. Це пов'язано з поліпшенням водно-повітряного режиму грунтів.
Найбільш сприятливі умови при обробці створюються для аеробних мікробів, в результаті чого навесні вже через 8-20 днів після обробки чисельність мікрофлори зростає в 5-10 разів [17].
Різні прийоми обробки грунту діють неоднаково на мікроби і мобілізацію поживних речовин в орному шарі. Поверхневе розпушування підмосковних підзолистих грунтів посилює розвиток мікроскопічних істот, тільки в самому верхньому шарі грунту сапрофітних бактерій в цьому шарі в 3-4 рази більше, ніж в інших. Пошарове розпушування без обороту пласта активували мікрофлору незначно. При розпушуванні з оборотом пласта майже в 3 рази зросла чисельність мікроорганізмів у нижньому шарі, що попадає наверх. Навіть у середньому шарі, що залишається при такій обробці на місці, вміст мікробів явно збільшується. Аналогічні зміни спостерігалися і в розвитку нитрифицирующих бактерій. Ці дані показують, що позитивний ефект від обороту пласта в основному пояснюється інтенсивної мінералізацією в нижній його частині органічних речовин.
В умовах зрошуваного землеробства глибина і спосіб обробки помітно збільшують кількість корисних мікроорганізмів як у поверхневих, так і в нижніх шарах грунту. При глибокій оранці наверх вивертається малородючі, бідний мікроорганізмами шар грунту, кількість мікробів в горизонті 0-20 було більше, ніж при оранці на глибину 20 см. [20]. Це можна пояснити позитивним впливом добрив, зрошення та іншими факторами.
У зв'язку з тим, що перетворення органічних речовин у грунті тісно пов'язані з діяльністю мікроорганізмів, у шарах, де зросла їх кількість, збільшилося і вміст розчинних поживних речовин, включаючи нітрати. Істотно значення обробки грунту і в якій мірі залежить від цього активність окремих груп мікроорганізмів, що беруть участь в мобілізації поживних речовин для рослин. Однак безперервна обробка грунту без періодичного внесення органічних добрив знижує вміст гумусу.
Щоб кількість гумусу в грунті знаходилося на достатньому рівні, необхідно систематично вносити органічні добрива, які підвищують загальну чисельність у грунті не тільки бактерій, але і актиноміцетів і цвілевих грибів. Цим створюються сприятливі умови для розвитку всіх груп грунтових мікроорганізмів. Підвищення загальної активності мікрофлори обумовлюється як кількістю в грунті енергетичних або поживних речовин, так і внесенням перегною, торфу, гною, які посилюють аерацію і підвищують вологоутримуючу здатність грунту, роблячи її більш структурної. Застосування мінеральних добрив на грунтах, багатих органічною речовиною, надає стимулюючу дію на мікрофлору. Живильні елементи, що входять в мінеральні добрива, забезпечують можливість розщеплення органічних речовин і, отже, викликають інтенсивне розмноження мікробів.
Механізм дії мінеральних добрив на мікрофлору в грунті багатогранний. З підвищують факторів головними є такі:
1. Зміна фізичних властивостей грунту, надають сприятливий вплив на розмноження мікробів.
2. Зміна реакції (рН) грунту в бік нейтральної або слабощелочной.
3. Мінеральні добрива в значній мірі підсилюють розвиток рослин, що, у свою чергу, надає стимулюючу дію на мікрофлору: більш інтенсивно ростуть корені, а, отже, і кількість ризосферних організмів швидко збільшується.
Різні фактори зовнішнього середовища, що стимулюють або обмежують розвиток мікроорганізмів, безпосередньо впливають і на вміст гумусу в грунті. До цих факторів можна віднести температуру, аерацію, вологість грунту, кислотність та ін Оптимальними умовами для розкладання органічних залишків є температура 30-35 ° С і вологість 70-80% граничної польової вологоємкості. Але ці умови в той же час максимально сприятливі і для мінералізації гумусу. Для збереження перегною необхідні раціональна обробка грунту і регулярне поновлення запасів органічних речовин внесенням гною, торфу, сидератів і т. п. Сприяє цьому також застосування мінеральних добрив [8].
Гумус підвищує кількість водопрочной агрегатів грунту, що сприяє гарній водопроникності, економного витраті води, поліпшує аерацію і створює сприятливий біологічний режим у структурній грунті, гармонійно поєднує аеробний процес з анаеробним. Перегній служить джерелом енергії для мікроорганізмів і одночасно робить грунт більш сприятливою для розвитку рослин. Він, поступово і повільно розкладаючись під дією грунтових мікроорганізмів, є джерелом засвоюваних поживних речовин для рослин. З огляду на його багатогранний вплив на грунт, можна сказати, що основні властивості її, включаючи родючість, визначаються гумусом.
Висновок
Грунт - це не тільки субстрат, на якому ростуть рослини, з якого вони черпають мінеральні елементи живлення, вона являє собою складну систему з різними протікають в ній біологічними і біохімічними процесами. У грунті відбуваються різноманітні біохімічні перетворення, встановлюється складна взаємозв'язок між мікроорганізмами.
Грунтові мікроорганізми становлять значну частину будь біогеосістеми - екологічної системи, що включає грунт, відстале (неживе) і биокосное (живе чи вироблене живими організмами) речовини - і активно беруть участь у її життєдіяльності. Грунт має високу буферної здатністю, тобто довгий час може не змінювати своїх властивостей під впливом забруднювачів. Мікроорганізми грунтів мають високу чутливість до антропогенного впливу. Тому вони є гарними індикаторами забруднення навколишнього середовища. Так, по виду мікрофлори, переважно мешкає (або, навпаки, відсутньої) на даній території, можна визначити не тільки ступінь забруднення, але і його вигляд (яке саме забруднююча речовина превалює на даній ділянці). Наприклад, індикаторами сильного антропогенного забруднення є відсутність коккоідних форм мікроводоростей з відділу Chlorophyta. Найбільш стійкими до забруднення виявилися нитчасті форми синьозелених водоростей (ціанобактерій Cyanophyta) та зелених водоростей.
Разом з тим, мікроорганізми самі є очисниками навколишнього середовища. Справа в тому, що поживними речовинами для багатьох бактерій є абсолютно неїстівні для вищих організмів речовини. У більшості випадків дані речовини (такі, як нафта, метан тощо) є для таких бактерій прямими джерелами енергії, без якої вони не виживуть. У деяких інших випадках такі речовини не є для бактерій життєво важливими, але бактерії можуть їх поглинати у великих кількостях без шкоди для себе. Ще до пристосування бактерій як біофільтрів і біоочістітелей, до появи штучних забруднювачів, мікроорганізми вже ефективно виконували очисну роль у природі.
Оцінка стану живуть у грунті організмів, їх біорізноманіття має важливе значення при вирішенні завдань природоохоронної практики: виділенні зон екологічного неблагополуччя, розрахунку збитку, нанесеного діяльністю людини, визначенні стійкості екосистеми та вплив тих чи інших антропогенних факторів. Мікроорганізми та їх метаболіти дозволяють проводити ранню діагностику будь-яких змін навколишнього середовища, що важливо при прогнозуванні змін навколишнього середовища під впливом природних і антропогенних факторів.
Список використаної літератури
Авраменко І.Ф. Мікробіологія: навч. посібник. - М.: Колос, 1972. -190 С.
Андрус Д. та ін Введення в хімію навколишнього середовища. М.: Світ, 1999.
Бабьева І. П., Зеновій Г. М. Біологія грунтів. М.: МГУ, 1989.
Громов Б. В., Павленко Г. В. Екологія бактерій. Л.: ЛДУ, 1989.
Гусєв М. В., Мінєєва Л.А. Загальна мікробіологія. М.: МГУ, 1993.
Гусєв М.В. Мікробіологія: підручник. - М.: Академія, 2003. - 464 с.
Добровольський Г.В., Нікітін Є.Д. Функції грунтів у біосфері і екосистемах. М.: Наука, 1990. 270 с.
Звягінцев Д. Г. Грунт і мікроорганізми. М.: МГУ, 1985.
Кожевін П. А. Мікробні популяції в природі. М.: МГУ, 1985.
Ликов A.М., Коротков A.А., Громакова Т.Г. Землеробство з почвоведением. - М.: Агропромиздат, 1985.
Мішустін О.М., Ємцев В.Т. Мікробіологія: підручник. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: Агропромиздат, 1987.
Мікроорганізми в сільському господарстві / відп. ред. Н.А. Красильников. - М.: Изд-во Московського університету, 1963. - 457 с.
Нарцисів В. Т. Наукові основи систем землеробства. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Колос, 1982.-328 с.
Нетрусов А.І., Котова І.Б. Мікробіологія: підручник. - М.: Академія, 2006. - 352 с.
Орлов А. П. Хімія грунту. М.: МГУ, 1985.
Грунтознавство: підручник / під. ред. І.С. Каурічева. - 4-е вид. - М.: Агропромиздат, 1989. - 719 с.
Пяткін К.Д., Кривошеїн Ю.С. Мікробіологія. - 4-е вид., Перераб., І доп. - М.: Медицина, 1981. - 512 с.
Сидоренко О.Д. Мікробіологія: підручник. - М.: Инфра-М, 2005. - 285 с.
Хазіев Ф.Х., Мукатанов А.Х., Хабіров І.К. та ін Грунти Башкортостану. Т. 1. Уфа: Гільом, 1995. 384 с.
Хазіев Ф.Х., Кольцова Г.О., Рамазанов Р.Я. та ін Грунти Башкортостану. Т. 2. Уфа: Гільом, 1997. 327 с.
Хазіев Ф.Х. Грунти Республіки Башкортостан і регулювання їх родючості. - Уфа: Гільом, 2007. - 288 с.
Екологія мікроорганізмів: підручник / під. ред. А.І. Нетрусова. - М.: Академія, 2004. - 272 с.