Биогеоценотическая деятельность микробного комплекса

Микроскопическое население почвы чрезвычайно велико и разнообразно. Основные группы почвенного микрона­селения: бактерии, грибы, актиномицеты, многочисленные водоросли. Эти организмы характеризуются исключи­тельно малыми размерами (масса бакте­риальной клетки составляет 2,92-10~¹² г, размер 0,5...1,0мкм в поперечнике). Для них характерны короткая продол­жительность жизни (от нескольких ча­сов до нескольких дней), необычайно высокая ферментативная активность, высокая чувствительность к малейшим изменениям окружающей среды и спо­собность к продуцированию токсинов (микотоксинов), например, у грибов при определенных условиях.

По отношению к кислороду выделя­ют аэробные (потребляющие кислород) и анаэробные (живущие в отсутствие кислорода) организмы, по способу пи­тания — автотрофные (сами создают органическое вещество) и гетеротроф­ные (питаются готовым органическим веществом). Численность микроорга­низмов сильно колеблется в зависимос­ти от почвенно-экологических факторов.

Микроорганизмы играют ос­новную роль в круговороте веществ в биогеоценозах, минерализуя органичес­кие остатки и замыкая таким образом биологические циклы экосистем.

Ежегодно на суше синтезируется ог­ромное количество фитомассы — (115... 117)10⁹т, из которой на долю опада приходится (20...50)10⁹т. Часть фито­массы (6...20%) поедают животные и возвращают в почву с экскрементами (10...60%). Дополняют биомассу при­жизненные выделения корней и сама корневая система, составляющая 20...90 % фитомассы растений.

Эти значительные объемы органи­ческого вещества минерализуются в ре­зультате деятельности почвенных орга­низмов, превращаясь из недоступных органических соединений в усвояемые растениями минеральные формы. Ос­новными деструкторами при этом выс­тупают микроорганизмы. На долю мик­роорганизмов приходится 85 % выделя­ющегося при разложении диоксида уг­лерода, на долю почвенных жи­вотных—15%. При этом в аэробных условиях грибы дают две трети, а бакте­рии — треть СО₂. Далее из минеральных соединений вновь синтезируется орга­ническое вещество. Так в общем виде протекает малый (биологический) кру­говорот.

Характер и интенсивность биологи­ческого круговорота зависят от трех главных факторов: состава растительно­сти, гидротермического режима и комплекса организмов-трансформаторов.

Параллельно с разложением органи­ческих остатков в почве идут процессы гумификации. В этих процессах велика роль почвенной биоты, в частности микроорганизмов. Все разновидности мертвого органического вещества, под­вергаясь в почве биологическому разло­жению и окислению — гумификации, преобразуются обычно в единую, до­вольно стабильную химическую суб­станцию почвенного субстрата — гуму­совые вещества.

При гумификации растительных и животных остатков наблюдается после­довательность в смене деструкторов, ви­довой состав и интенсивность развития которых в известной степени зависят от органических соединений, входящих в состав растительных и животных остат­ков. При этом происходит не только разложение органических остатков, но и. синтез новых органических соедине­ний. Продукты распада используются, в частности, в процессе синтеза специфи­ческих органических веществ почвы —фульвокислот и гуминовых кислот.

Гумус накапливается в результате длительного и разнообразного взаимо­действия и взаимовлияния населяющих почву организмов и высших растений. Почвенное плодородие, основу которо­го составляют гумусовые вещества, за­висит от структуры и активности по­чвенной микробиоты.

Почвенные микроорганизмы облада­ют уникальной способностью фиксиро­вать газообразный, атмосферный азот и переводить его в усвояемые для растений соединения. Азот, фиксируемый почвенными микроорганизмами, называется биологическим, а микроорганиз­мы, связывающие молекулярный азот, — азотфиксаторами, или диазотрофами.

Микроорганизмы — ин­дикаторы физиологического состояния
растений в системе почва — растение. Способность почвенных микроорганиз­мов чутко реагировать на малейшие из­менения окружающей среды, и высокая ферментативная активность позволяют использовать их для индикации состоя­ния экосистем и оценки деградации токсичных соединений в них. Эта осо­бенность почвенных микроорганизмов делает их незаменимыми в современных экологических исследованиях, особенно для ранней диагностики изменений, происходящих в экосистемах под воз­
действием токсичных веществ и их мик­робной трансформации.       

Мик­роорганизмы, обладая исключительной чувствительностью и большим видовым разнообразием, могут служить хороши­ми индикаторами состояния экосистем. Так, в условиях повышенного загрязне­ния биогеоценозов токсичными тяже­лыми металлами, переуплотнения по­чвы изменяется комплекс микробиоло­гических показателей. Например, на участках, подверженных повышенному антропогенному воздействию (по уров­ню загрязнения свинцом двукратные различия, по степени плотности разли­чия несколько выше), отмечается 7... 10-кратное снижение численности аэробныхгетеротрофных микроорганизмов.