Роль мікроорганізмів у формуванні грунтів та її родючості

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЇ МЕДИЦИНИ ТА БІОТЕХНОЛОГІЙ ІМЕНІ С.З.ГЖИЦЬКОГО

 

Кафедра годівлі тварин і технології кормів

 

 

 

Індивідуально – дослідне завдання

з екології живлення

на тему:

«МІКРООРГАНІЗМИ ГРУНТУ. САМООЧИЩЕННЯ ГРУНТУ.»

 

                                                      Студентки 2 курсу 5підгрупи

 напряму підготовки 6.090102 «ТВППТ»

                                              спеціальності 6.090102 « Технологія

виробництва та переробки продукції

                                                       тваринництва»

                                                       Ярошик Н.В.

                                             Керівник: ст. викл. кафедри годівлі тварин та

                                                       технології кормів,к.с.-г.н. Семчук І.Я.                                 

                                                        Національна шкала

                                                        Кількість балів:           Оцінка: ECTS

 

 

 

 

м. Львів – 2014 рік

 

Зміст

Вступ

Розділ I. Мікроорганізми грунтів.

1. Грунт як середовище проживання мікроорганізмів.  
2. Мікроорганізми грунту, методи визначення їх складу.

Розділ II. Роль мікроорганізмів у формуванні грунтів та її родючості.

2.1 Процес утворення грунту і діяльність мікроорганізмів.

2.2 Мікроорганізми у створенні родючості грунтів.

Розділ III. Самоочищення грунту.

Висновок

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 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 . 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 грунт утворення 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. 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 підставивважати, 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 швидко зростаючі 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 .

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.

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 мікроскопапідраховують 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 .

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.

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.

Розділ  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.

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.

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.