Tla, ki so danes prisotna na Zemlji, so nastala kot posledica delovanja bakterij. S predelavo mineralnih delcev kamnin in njihovim mešanjem s produkti predelave mrtvih organskih spojin in rezultatom lastne življenjske dejavnosti so mikroorganizmi postopoma spremenili mrtve skalnate doline našega planeta v rodovitna zemljišča. Živi mikroorganizmi in bakterije so najpomembnejši element naravne krožne verige v naravi. Menijo, da so motor tega procesa.
V naravi jih je veliko: samo en gram gozdne zemlje vsebuje na desetine in celo stotine milijonov talnih bakterij različnih vrst in podvrst.
Naravni cikel
V procesu rasti rastline razmnožujejo kompleksne organske snovi iz preprostih snovi: vode, mineralnih soli in ogljikovega dioksida. Mikroorganizmi, ki živijo v tleh, zaradi svoje vitalne dejavnosti predelajo odmrle dele rastlin in odmrle organizme v humus, s čimer razgradijo kompleksne snovi v preproste. Rastline lahko te komponente ponovno uporabijo za svoj razvoj in rast.
Porazdelitev talnih mikroorganizmov
Okoli nas je ogromno bakterij in so razširjene skoraj povsod. Najdemo jih le v kraterjih aktivnih vulkanov in na majhnih območjih testnih mest, kjer se izvajajo eksplozije atomskega orožja. Nobeni drugi težki okoljski pogoji ne motijo obstoja bakterij. Mirno prenašajo ledenike Antarktike in živijo v vodi vrelih vrelih izvirov, se mirno prilagajajo vročemu pesku vročih puščav in živijo na skalnatih pobočjih gorskih vrhov. Toliko jih je, da je prav mogoče, da nekaterih imen talnih bakterij sploh ne poznamo. Na Zemlji vsa živa bitja nenehno komunicirajo z mikrofloro, pogosto igrajo vlogo njenega varuha in distributerja.
Mikroflora tal je zelo bogata in raznolika. V samo enem kubičnem centimetru lahko najdemo do milijardo bakterij. Populacija talnih mikroorganizmov pa se lahko spremeni. To je odvisno od vrste in sestave tal, njihovega stanja, pa tudi od globine proučevane plasti.
Kako se bakterije hranijo?
Talni mikroorganizmi lahko pridobivajo energijo na več načinov. Nekatere bakterije v tej skupini so avtotrofne, to pomeni, da lahko samostojno proizvajajo lastne snovi za prehrano, nekatere pa uporabljajo organske spojine kot hrano. Posebno pozornost si zasluži zadnja skupina, ki predstavlja heterotrofne bakterije. Med heterotrofnimi predstavniki kraljestva mikroorganizmov ločimo tri glavne skupine bakterij:
Vsaka od teh kategorij nima samo drugačnega načina prehranjevanja, ampak tudi povsem drugačen življenjski slog. Nekatere vrste lahko obstajajo samo v zračnem ali fermentiranem mlečnem okolju, nekateri mikroorganizmi potrebujejo za poln obstoj proces gnitja in razgradnje, nekateri predstavniki pa se odlično počutijo v brezzračnem prostoru. Takšne bakterije lahko najdemo popolnoma povsod na našem planetu.
Talne bakterije
Habitat takih bakterij je zemlja. So najmanjši enocelični mikroorganizmi. Ta bitja živijo v tankih plasteh vode v tleh okoli koreninskega sistema različnih rastlin. Zaradi svoje majhnosti lahko rastejo, se razvijajo in se prilagajajo hitro spreminjajočim se okoljskim razmeram veliko hitreje kot drugi večji in kompleksnejši mikroorganizmi. Posebnosti njihove oblike omogočajo tem bakterijam, da se popolnoma prilagodijo svojemu okolju, zato je njihova struktura ostala nespremenjena skozi zgodovino evolucije. Običajno so takšni mikroorganizmi sferični, paličasti ali imajo ukrivljeno geometrijo.
Večinoma so talne bakterije kemosintetiki, to je, da se hranijo s produkti, ki nastanejo kot posledica redoks reakcij s sodelovanjem ogljikovega dioksida. V procesu svoje življenjske dejavnosti proizvajajo snovi, potrebne za rast in razvoj drugih mikroorganizmov.
Družina talnih mikroorganizmov je precej raznolika. Tu so prisotne bakterije:
Sredstva za fiksiranje dušika
Edinstvena sposobnost te skupine talnih bakterij je sposobnost absorbiranja molekul dušika iz zraka, kar je za rastline nemogoče. Vendar pa lahko rastline zaradi sinteze, ki jo proizvajajo fiksatorji dušika, absorbirajo dušik. Glede na način obstoja se te bakterije delijo na prostoživeče in simbiontne, to je tiste, ki morajo komunicirati z drugimi mikroorganizmi.
Nodulni fiksatorji dušika so simbionti, ki imajo podolgovato ovalno ali paličasto obliko. Običajno delujejo s stročnicami, kot so grah, leča, lucerna itd.
Ko se naselijo v koreninskem sistemu, tvorijo sferične nodule, ki so vidne tudi s prostim očesom, in živijo v njih. Simbioza bakterij in rastlin prinaša obojestranske koristi. Ta vrsta mikroorganizmov oskrbuje korenike z dušikom, medtem ko se prehrana talnih bakterij pojavi s predelavo proizvodov, pridobljenih neposredno iz rastline, in njenih mrtvih delcev. Za številne rastline so tesnila vozličev edini vir spojin, ki vsebujejo dušik. Vendar pa v okoljih z visoko vsebnostjo dušika nodulni mikroorganizmi prenehajo komunicirati z nekaterimi rastlinami. So zelo izbirčni in se aktivirajo le pri določenih vrstah in sortah.
Danes je običajno organizme, ki vežejo dušik, razdeliti v dve skupini. Prva skupina so mikrobi, ki lahko vstopijo v simbiozo z rastlinami. Sem spadajo vrste, kot so Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium in Azorhizobium, ki lahko živijo svobodno brez medsebojnega delovanja. Druga skupina talnih asociativnih fiksatorjev dušika so bolj prilagojeni prostemu obstoju v tleh. Primeri talnih bakterij vključujejo Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter, Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia in druge rodove.
Bakterije gnilobe
Saprofiti (gnilne bakterije) običajno živijo na površini zemlje. Živijo v zgornjih plasteh zemlje, na odmrlih delih koreninskega sistema rastlin in na površini odmrlih ličink. Kot vir svoje vitalne aktivnosti uporabljajo organsko mrtvo tkivo: v ogromnih količinah jih najdemo na ostankih živali, odpadlem listju in plodovih rastlin. Rezultat njihove vitalne aktivnosti je hitra razgradnja in odstranitev odmrlega tkiva. Znatno izboljšajo sestavo tal in jo napolnijo s hranili.
Večina predstavnikov talnih bakterij spada v družino saprofitov. Obstajata dve vrsti takih mikroorganizmov. Nekateri med njimi živijo v okoljih brez kisika, drugi pa nujno potrebujejo zrak za polno življenje. To so prostoživeči organizmi, ki nikoli ne stopijo v simbiozo.
Saprofiti so precej zahtevni glede hranilnih organskih spojin. Vsak izdelek, ki ga predelujejo, mora vsebovati določene sestavine, ki vplivajo na proces njihove rasti, razvoja in življenja. Bistvene prehranske spojine so:
- spojine, ki vsebujejo dušik ali določen niz aminokislin;
- vitamini, beljakovine in spojine ogljikovih hidratov;
- peptidi, nukleotidi.
Kako poteka proces
Razpad organske snovi se pojavi zaradi dejstva, da imajo mikroorganizmi, ki prispevajo k razgradnji snovi, presnovo. Zaradi tega procesa se uničijo kemične vezi tkivnih molekul, ki vsebujejo dušikove spojine. Prehrana mikroorganizmov poteka zaradi zajetja elementov, ki vsebujejo beljakovine in aminokisline. Zaradi fermentacije produktov, ki vstopajo v telo bakterij, se iz beljakovinskih spojin sprostita amoniak in vodikov sulfid. Na ta način dobijo mikroorganizmi energijo za nadaljnji obstoj.
V naravi imajo gnilobne bakterije primarno vlogo pri obnavljanju in mineralizaciji tal. Od tod skupno ime za bakterije te vrste - razkrojevalci. Razkrojevalci v procesu svoje življenjske dejavnosti pretvarjajo organske snovi in biomaso v najpreprostejše spojine CO 2, H 2 O, NH 3 in druge. Med gnilobnimi bakterijami so zelo razširjeni amonificirajoči mikroorganizmi - enterobakterije, ki ne tvorijo spor, bacili in klostridije, ki tvorijo spore.
Fermentacijske bakterije
Način prehranjevanja fermentacijskih bakterij v tleh je predelava organskih sladkorjev. V naravnem okolju jih običajno najdemo na površini rastlin, sadja in jagodičja, v mlečnih izdelkih in v različnih slojih epitelija ptic, živali, rib in ljudi. Zaradi njihove življenjske aktivnosti se izdelki kislajo s tvorbo mlečne kisline. Zaradi te lastnosti se pogosto uporabljajo pri pripravi vseh vrst predjedi in fermentiranih mlečnih izdelkov. Mlečnokislinske bakterije so glavni udeleženci tudi pri siliranju rastlinske krme za domače živali.
Talni mlečnokislinski mikroorganizmi imajo pretežno dve obliki - lahko so podolgovati v obliki paličice ali imajo kroglasto obliko.
Patogene bakterije
Razpadne bakterije (saprofiti) in drugi oportunistični mikrobi, ki pridejo v človeško telo iz okolja, lahko pod določenimi pogoji povzročijo huda obolenja tako pri ljudeh kot pri živalih. Za ta učinek so še posebej dovzetni ljudje z oslabljenim imunskim sistemom in bolniki s pomanjkanjem vitaminov, nevrozami in stalno utrujenostjo. Obstajajo primeri, ko so bolezni, ki jih povzroča rezidenčna mikroflora, usodne.
Saprofitni mikroorganizmi, ki vstopijo v človeško telo, lahko povzročijo bakterijski šok, ki se razvije kot posledica vstopa velikega števila pogojno patogenih mikroorganizmov in njihovih presnovnih produktov v kri. Običajno se ta pojav pojavi v ozadju dolgotrajnih žariščnih okužb.
Pogosto predstavniki rezidenčne talne mikroflore prispevajo k pojavu gnojno-vnetnih procesov in abscesov v telesu.
Vendar pa lahko oportunistični mikroorganizmi negativno vplivajo na telo živih bitij le, če se pojavijo dejavniki, ki ugodno vplivajo na njihovo življenjsko aktivnost. Takšna mikroflora je potrebna za izboljšanje tal, njihovo obogatitev in mineralizacijo. Navsezadnje brez tega zemljišča sploh ne bodo več rodovitna in to bo nedvomno postalo negativen dejavnik za naravni cikel življenja na Zemlji.
Boj proti zlonamernim gostom
Znano je, da saprofiti, ko pridejo v hrano, povzročijo kvarjenje. Praviloma tak proces spremlja veliko sproščanje strupenih snovi za človeka, vodikovega sulfida in amoniaka. Substrat se lahko segreje, včasih do točke samovžiga. Zato človek ustvarja pogoje, v katerih mikroorganizmi, ki povzročajo gnitje in razkroj, izgubijo sposobnost razmnoževanja ali pa popolnoma odmrejo. Takšni ukrepi vključujejo pasterizacijo, sterilizacijo, soljenje, dimljenje, vrenje, sladkorjenje ali sušenje proizvodov.
Funkcije in pomen bakterij
Talni mikroorganizmi prispevajo k hitri razgradnji nežive organske snovi, pri tem pa v različnih plasteh prsti tvorijo visokokakovosten humus, potreben za normalen razvoj rastlin. Nekatere bakterije lahko asimilirajo vire dušika, fosforja in železa v tleh. Lahko transformirajo ali prerazporedijo metabolite med rastlinskimi deli. Endorfitni mikroorganizmi, ki živijo v notranjih plasteh koreninskega sistema rastlin, pozitivno vplivajo na njihovo rast in razvoj. Ta skupina bakterij se ne bori samo proti patogenim mikroorganizmom, ampak je celo sposobna proizvajati vitamine in hormone za rastlino. Zato je pomen mikroflore tal težko preceniti.
[ ...]
Med talnimi bakterijami imajo posebno funkcijo nitrifikacijske (dušik) bakterije, ki igrajo ključno vlogo v kroženju dušika v naravi. Bakterije vežejo 160-170 milijonov ton dušika na leto.[...]
Med talnimi bakterijami imajo posebno funkcijo nitrifikacijske (dušik) bakterije, ki igrajo ključno vlogo v kroženju dušika v naravi. Bakterije vežejo 160-170 milijonov ton dušika na leto.[...]
Anaerobne bakterije v tleh Clostridium prav tako potrebujejo molibden za fiksacijo dušika.[...]
Misha s Tinom E. N. Prilagoditev talnih bakterij podnebnim temperaturnim razmeram. "Mikrobiologija", letnik 2, št. 2, 1933.[...]
Bolezen povzročajo različne vrste talnih bakterij, najpogosteje pa Pectobacterium phytophthorum Appel. (Erwinia phytophthora Berg, et al.), ki prodira v gomolje skozi stolone, lenticele in različne poškodbe [...]
Ko pride v tla, škrob uničijo bakterije v tleh in kot posledica reakcije oksidanta s kovinskimi solmi v tleh nastanejo peroksidi, ki v 2-3 letih pretvorijo plastiko v ogljik in vodo. Trenutno potekajo dela za proizvodnjo nove plastike, ki vsebuje do 50 % koruznega škroba (UNESCO Courier, 1990, št. 7).[...]
Kruglov Yu V., Moneim A. Razgradnja herbicida atrazina s talnimi bakterijami // Soil Science. 1983. št. 7.[...]
Črna noga. Bolezen povzročajo različne vrste talnih bakterij. Manifestira se v obliki gnitja spodnjega dela stebla. Rast bolnih rastlin se upočasni. Spodnji listi postanejo usnjati, krhki, z ukrivljenimi robovi, zgornji listi se zvijejo in ostanejo majhni. Na prerezu stebla so vidne črne žile.[...]
Registracija dinamike števila vnesenih vrst, avtohtonih talnih bakterij in dihalne aktivnosti tal je pokazala, da v tleh, onesnaženih z nafto, pride do aktivnega razmnoževanja vnesenih vrst in njihove hkratne eliminacije (verjetno pojedene s strani mikrofavne). Izračun, ki temelji na velikosti stopnje respiracije v onesnaženih tleh, pokaže, da v varianti brez vnesenih vrst v 35 dneh. poskus je bilo 1,7-8,9% vnesenega olja podvrženo oksidaciji. Uvedba kvasa je omogočila povečanje te številke na 7-16 %.[...]
Rodovitnost tal ustvarja »živo snov«, sestavljeno iz neštetih bakterij v tleh, mikroskopskih gliv, črvov in drugih živih bitij. Bakterije so mikroskopski majhni, pretežno enocelični organizmi različnih oblik. Prehranjujejo se z različnimi organskimi snovmi (heterotrofi) ali pa v svojih celicah ustvarjajo organske snovi iz anorganskih (evtotrofi). Poleg tega bakterije živijo v tleh tako v zgornjih plasteh, v prisotnosti atmosferskega kisika (aerobi), kot v spodnjih plasteh, brez atmosferskega kisika (anaerobi).[...]
Črne in rjave pigmente najdemo v kulturah nekaterih talnih bakterij, na primer Azotobacter, mikroorganizma, ki lahko veže atmosferski dušik in s tem obogati zemljo z dušikom. Skupina rjavih aktinomicet proizvaja rjave pigmente melanoidne narave. Črni pigmenti so pogostejši v kulturah gliv.[...]
Iz podatkov v tabeli lahko sklepamo, da se optimalne temperature za razvoj bakterij višajo, ko se objekti preučevanja premikajo proti jugu. To je ugotovil E. N. Mishustin za bakterije v tleh v različnih podnebnih pasovih. Pri tem je povprečna temperatura aktivnega blata bistveno višja od temperature aktivne plasti tal. Vendar pa je v južnih regijah (Primorsky, Fergano-Margelansky) toplotni primanjkljaj manjši, zato z ugodnim biokemičnim kazalnikom odpadne vode mikrobiološki procesi potekajo intenzivneje. To olajšuje dejstvo, da je za termofilne pridelke značilna povečana biokemična aktivnost. S povišanjem temperaturnega optimuma bakterij za 10 °C se njihova biokemična učinkovitost približno podvoji.[...]
Posledični učinek atrazina in simazina na druge kulture je odvisen od sposobnosti talnih mikroorganizmov za razgradnjo teh herbicidov: v sušnih razmerah ohranijo toksičnost dlje časa, saj je aktivnost talnih bakterij tu šibkejša kot pri zadostni vlagi. Količina ostankov triazinskih herbicidov je odvisna tudi od vrste tal, njihove mehanske sestave, vsebnosti humusa in vlažnosti. Na izluženem černozemu Tambovske regije se učinek enakih odmerkov atrazina in simazina v drugem letu po njihovi uporabi kaže v večji meri kot na šoti in sivih gozdnih tleh moskovske regije. Pridelek ozimne rži, posejane po koruzi, tretirani s simazinom (1,5 kg/ha) na peščenih tleh v regiji Bryansk, se ni zmanjšal.[...]
Izrastki nastanejo zaradi draženja in povečane delitve celic pod vplivom talne bakterije Agrobacterium tumefacieus Conn. V tkivih prizadetega organa jih je mogoče zaznati le na začetku bolezni, pa še to v omejenih količinah. Pri skladiščenju obolele korenine zlahka zgnijejo.[...]
Da bi ugotovili baktericidni učinek prometrina in atrazina na nekatere predstavnike talnih bakterij, so bili izvedeni laboratorijski poskusi. Podatki o delovanju uporabljenih herbicidov v poskusu »in vitro« na posamezne skupine mikroorganizmov so podani v tabeli 5.[...]
Pri mikrobioloških procesih razpadanja je treba ločiti, ali so bili poskusi izvedeni z mešano kulturo talnih bakterij ali s čistimi sevi. Nazoren primer je primerjava dehidrokloriranja lindana, ki v naravnih tleh torej pod vplivom številnih vrst mikroorganizmov vodi predvsem v nastanek pentaklorcikloheksena, medtem ko pod vplivom čiste bakterijske kulture reakcija poteka drugače ( Slika 8).[ .. .]
Druženje je uživanje različnih snovi ali delov istega vira. Na primer razmerje med različnimi vrstami talnih saprofitnih bakterij, ki predelujejo različne organske snovi iz gnilih rastlinskih ostankov, in višjimi rastlinami, ki uživajo pri tem nastale mineralne soli.[...]
Če veter piha v nasprotni smeri, s kopnega proti morju, potem dvigne najmanjše delce prahu, na katerih se talne bakterije odnesejo daleč v morje.[...]
Obstajajo nasprotujoči si podatki o sposobnosti tal, da delujejo kot ponor dušikovega oksida. Ameriški raziskovalci na vzorcih tal iz kom. Iowa je ugotovila, da so talne bakterije sposobne zmanjšati dušikov oksid v molekularni dušik pri dokaj visoki hitrosti. Vendar pa so podobne študije, izvedene v Avstraliji, pokazale, da so tla sposobna absorbirati dušikov oksid v majhnih količinah le, če so zelo namočena ali ko so njegove koncentracije v zraku nenormalno visoke. Morda so te razlike posledica prisotnosti določenih mikroorganizmov v tleh, vlažnosti in kislosti tal ter drugih dejavnikov.[...]
Mikrobi aktivno spreminjajo sestavo tal, hkrati pa spreminjajo sebe. O kvantitativni plati teh sprememb lahko sodimo po dejstvu, da je samo ena od skupin talnih bakterij (ki med razgradnjo organskih snovi sprošča ogljikov dioksid) sposobna s površja letno v ozračje sprostiti 7500 m3 CO2. en hektar.[...]
Vstop ionov težkih kovin v tla ima lahko neželene posledice, saj ioni niklja, bakra in kadmija oslabijo vitalno aktivnost talnih bakterij, ki v veliki meri določajo rodovitnost tal. Svinčevi in kadmijevi ioni povzročajo zmanjšanje pridelka in spremembe v kemični sestavi rastlin, s staranjem rastlin pa se koncentracija kadmija, svinca in cinka v njih povečuje. Kovinski ioni imajo škodljiv učinek na človeško telo. Tako kadmij povzroča bolezni ledvic, nikelj pa rakotvorno deluje na različne človeške organe.[...]
V sušnih obdobjih, pa tudi pozimi, se njihovo število v tleh močno zmanjša in preidejo v inertno stanje, v obliki cist. Vprašanje vloge protozojev v procesih v tleh še ni razjasnjeno. Nekateri raziskovalci menijo, da praživali z uničevanjem talnih bakterij škodljivo vplivajo na rodovitnost tal, drugi ugotavljajo, da intenzivnost mikrobioloških procesov v tleh ob prisotnosti praživali ne le ne oslabi, ampak se celo poveča. Možno je, da praživali z uživanjem starih bakterijskih celic olajšajo razmnoževanje preostalih in povzročijo pojav precejšnjega števila mlajših in biokemično aktivnih osebkov.[...]
Drugo onesnaževalo zraka, ki je potencialno škodljivo za zaščitno ozonsko plast, so dušikovi oksidi, ki prihajajo iz industrije, letalstva in celo talnih bakterij, ki presnavljajo nitrat gnojil. Težava pri ocenjevanju te nevarnosti je, da jo je za razliko od onesnaženja oceanov težje neposredno opazovati. Sklepi na podlagi izračunanih podatkov se včasih izkažejo za protislovne, ker konstante hitrosti vseh reakcij, ki vplivajo na ravnovesje kisika ozona 5, niso zanesljivo znane.[...]
Največjo škodo zaradi kislih padavin opazimo v gozdovih z glinenimi in aluminosilikatnimi tlemi, iz katerih kisle vode izpirajo aluminijeve ione. Slednji uničujejo koristne talne bakterije, skozi koreninski sistem vstopajo v les in nato delujejo kot celični strupi. V normalnih (nekislih) naravnih pogojih so aluminijeve spojine praktično netopne in zato neškodljive. Po podobni shemi se pri zakisanosti okolja začne delovanje drugih toksičnih elementov, med drugim živega srebra in svinca.[...]
Trenutno ni najvišje dovoljene koncentracije naftnih derivatov v tleh. Vendar pa po znanih podatkih njihova vsebnost v količinah do 500 mg/kg prsti nima bistvenega vpliva na skupno število talnih bakterij in sposobnost samočiščenja tal.[...]
V ustvarjalnem sodelovanju z mikrobiologom Z. N. Kashevichem (Raziskovalni inštitut za kmetijstvo) smo izvedli poskuse za oceno delovanja herbicidov na nekatere fiziološke skupine talnih bakterij. Delovanje nitrifikacijskih bakterij v tleh smo ocenjevali z akumulacijo nitratov. Poskusi so bili izvedeni v terenskih in laboratorijskih pogojih.[...]
Onesnaženje ozračja je naravno posledica: prašnih neviht, vulkanskih izbruhov, gozdnih požarov, erozije tal, biološke razgradnje, zlasti delovanja bakterij v tleh. V tem primeru v ozračje vstopajo tako trdne kot plinaste snovi.[...]
Hidroksilacija se v tleh pojavlja relativno redko. Pogosto se hidroksilne skupine iste spojine uvedejo v različne položaje, na primer fenilni obroč, pod vplivom različnih talnih mikroorganizmov. Primer je herbicid 2M-4X, pri katerem se pod vplivom čiste kulture Aspergillus niger hidroksilna skupina uvede na položaj 5 s tvorbo 4-kloro2-metil-5-hidroksifenoksiocetne kisline. Ta gliva kasneje ne sodeluje pri pretvorbi herbicida. Nasprotno, mešane kulture talnih bakterij hidroksilirajo 2M-4X na položaju 6 in ga nato presnavljajo do mineralizacije (slika 16).[...]
Od dušikovih kisikovih spojin, ki so prisotne v ozračju, so onesnaževala dušikov oksid, dušikov dioksid in dušikova kislina. OPP nastanejo predvsem kot posledica razgradnje snovi, ki vsebujejo dušik, s pomočjo talnih bakterij. Vsako leto po vsem svetu v ozračje vstopi 50.107 ton naravno prisotnega dušikovega oksida, medtem ko le 5–107 ton dušikovega oksida in dioksida izvira iz človekovih dejavnosti. V zemeljski atmosferi je naravna vsebnost dušikovega dioksida 0,0018-0,009 mg/m8, dušikovega oksida 0,002 mg/m3; življenjska doba dušikovega dioksida v ozračju je 3 dni, oksida pa 4 dni.[...]
Ugotovljeno je, da so pri transformacijah (razstrupljanju) pesticidov v tleh pomembni hidrolitični in oksidativni procesi ter fotokemične transformacije. Vodilno vlogo pri razgradnji pesticidov imajo talni mikroorganizmi, ki jih uničijo in tvorijo najpreprostejše produkte. Na primer, nekatere talne bakterije, glive in aktinomicete uporabljajo herbicid dalapon kot vir ogljika.[...]
Vsa organska gnojila, ki nastanejo kot posledica vitalne dejavnosti organizmov, vsebujejo ogljikove atome. Rastline absorbirajo hranilne elemente organskih gnojil šele potem, ko jih talne bakterije in glive razgradijo v anorganske snovi. Tako organska gnojila zagotavljajo razvoj bakterij in povečujejo rodovitnost tal. Razgradnja organskih gnojil na rastlinam dostopne snovi poteka razmeroma počasi.[...]
Leta 1912 se je v Soil Science pojavil Švicar R. Francais z idejo o specifični obliki sožitja rastlinskih in živalskih organizmov, prilagojenih talnim razmeram; Po analogiji z vodno združbo je "plankton" imenoval celoto talnih organizmov "geobionti" - "edafoiomi". Slednji v tleh je razdeljen na dva sloja: globlji, ki ne trpi zimskega mraza in malo trpi zaradi suše, in površinski, v katerem se ti negativni okoljski dejavniki jasno kažejo. Poleg pred njim dobro znanih talnih bakterij, žuželk in deževnikov je Français v tleh ugotovil veliko vrstno pestrost in visoko številčnost gliv, protozojev, ogorčic itd. Podal je nekaj podatkov o globini prodiranja različnih geobiontov. v tla in njihovo povezavo z naravo vegetacije. Omejitve materiala Francozom niso omogočile, da bi videli conski značaj edafoje.[...]
Odpadna voda, ki vsebuje mineralno onesnaženje, se praviloma ne sme pošiljati na namakalna polja, saj bodisi sploh ne vsebuje hranil ali jih vsebuje zanemarljivo količino; hkrati pa v večini primerov vsebujejo talnim bakterijam škodljive snovi ali soli, ki uničujejo strukturo tal.[...]
Vsi drugi organizmi vplivajo na cikel dušika šele, ko ga asimilirajo v svoje celice. Dušik vežejo tudi vijolične in zelene fotosintetske bakterije ter različne bakterije v tleh.[...]
Razgradnja ostankov insekticidov in herbicidov s pomočjo mikroorganizmov v tleh je eden najpomembnejših samoočiščevalnih procesov narave. Druga plat tega procesa pa je, da pesticidi tako kot antibiotiki motijo normalno delovanje talnih bakterij, to pa poslabšuje rodovitnost tal. Tako po mnenju belgijskih znanstvenikov pesticidi, ki se nenehno uporabljajo za pridelke pese, zmanjšajo biološko aktivnost tal (mikrobno in encimsko), podaljšajo obdobje mineralizacije dušika in na koncu poslabšajo vsebnost sladkorja v pesi. V zvezi s tem postanejo raziskave ekotoksikologije tal pomembne.[...]
Biogeokemični cikel dušika ni nič manj zapleten kot ogljik in kisik in zajema vsa področja biosfere. Njegova absorpcija pri rastlinah je omejena, saj absorbirajo dušik le v obliki kombinacije z vodikom in kisikom. In to kljub dejstvu, da so zaloge dušika v ozračju neizčrpne (78% njegove prostornine). Reducenti (destruktorji), natančneje talne bakterije, postopoma razgrajujejo beljakovinske snovi odmrlih organizmov in jih pretvarjajo v amonijeve spojine, nitrate in nitrite. Del nitratov med kroženjem pride v podtalnico in jo onesnaži.[...]
Kadar pa je treba doseči večji pridelek, je treba uporabiti mineralna gnojila. Nato opazimo zelo nenavaden pojav: ko se v tla doda dušik, se intenzivnost fiksacije zmanjša; azotobacter, ki je nagnjen k prilagajanju, raje uporablja dušik iz gnojil kot dušik iz zraka. Posledično obstaja protislovje med močno fiksacijo dušika s pomočjo talnih bakterij in intenzivnim kmetovanjem.[...]
Pesek in peščena tla, ki vsebujejo velike količine montmorilonita in hidrosljude, imajo najboljše pogoje za rast rastlin, saj se dušikove spojine, tudi v hidrolizirani obliki, absorbirajo zelo počasi. Zahvaljujoč sorpcijskim lastnostim montmorilonita in delno hidrosljude se humusne snovi dolgo časa zadržujejo v tleh, pri čemer dušik, ki ga vsebujejo, bakterije v tleh pretvorijo v anorgansko obliko, ki jo uporabljajo rastline. Peski imajo torej samo njim lastne edinstvene lastnosti, ki jih moramo upoštevati pri preučevanju njihovega vpliva na rast in razvoj rastlin.[...]
Glede na vrsto njihove prehrane mikrobi, ki živijo v tleh, pripadajo predvsem metatrofom in prototrofom. Paratrofi so naključni gostje v tleh; če padejo vanj, potem, če ne izpolnjujejo ustreznih pogojev za njihov razvoj, hitro umrejo. Kar se tiče mikrobov, ki nenehno živijo v tleh, ti niso pasivni potniki, pritrjeni na delce zemlje. Mikrobi aktivno spreminjajo sestavo tal, hkrati pa spreminjajo sebe. O moči teh sprememb lahko sodimo po tem, da je samo ena izmed skupin talnih bakterij, ki pri razgradnji organske snovi sproščajo ogljikov dioksid, sposobna s površine spustiti v ozračje 7.500.000 litrov ogljikovega dioksida na leto. 1 hektar. Zato ni presenetljivo, da so vsi procesi preperevanja kamnin v veliki meri povezani z vitalno aktivnostjo mikrobov, pa tudi s številnimi drugimi procesi oblikovanja tal.[...]
Bolj univerzalno merilo številčnosti je biomasa. Ta ukrep je bil uspešno uporabljen v številnih študijah, vključno z delom Pielou (1966) in Kempton (1979). Seveda je za obračunavanje biomase potreben čas. Na primer, pri proučevanju rastlinskih združb rastline razrežejo, razvrstijo po vrstah, nato posušijo in stehtajo. Kljub tem izzivom ponuja merjenje biomase številne prednosti. To je bolj neposredna ocena uporabe virov kot število posameznikov, tudi če je slednje zlahka razločljivo (Harvey in Godfray, 1987). Ta ukrep je zvezen, zato je primernejši za uporabo v lognormalnem modelu. Njegov pomen je zlahka razumljiv in ga je enostavno uporabiti za različne skupine organizmov. Končno omogoča primerjavo raznolikosti organizmov na različnih taksonomskih ravneh. Zanimivo je, da se razlike med mikrobi in sesalci še zmanjšajo, če upoštevamo še bolj temeljno enoto uporabe virov, tok energije (maj, 1981). Ena glavnih pomanjkljivosti uporabe biomase kot merila številčnosti je, da je material skoraj nemogoče naključno zbrati.[...]
Ogljikov monoksid (CO) za razliko od ogljikovega dioksida nima opaznega vpliva na tokove sončnega in toplotnega sevanja, vendar pa hitro, predvsem antropogeno, povečanje njegove vsebnosti in pomembna vloga, tako kot metan, v fotokemiji ozona in drugi MG v troposferi povzročajo potrebo po spremljanju CO v globalnem ozračju in nadaljnji kvantitativni študiji njegovega atmosferskega cikla. Pomembne amplitude sezonskih sprememb koncentracije CO v troposferi in razlike v njegovi vsebnosti med poloblami so povezane s kratko življenjsko dobo. Faze sezonskih sprememb CO v troposferi severne poloble so skoraj enake tistim za CO2, vendar je največja koncentracija CO ob koncu zime v primerjavi z največjo koncentracijo CO2 v veliki meri posledica izgorevanja različnih; vrste goriva, CO minimum ob koncu poletja pa naj bi bil povezan z aktivnostjo talnih bakterij. Manjša intenzivnost teh virov in ponorov na južni polobli vodi do nižje vsebnosti CO v troposferi.[...]
Da bi preprečili vstop gnojil v vodne vire, je treba: zagotoviti, da standardi uporabe gnojil ustrezajo potrebam rastlin; določitev optimalnega časa za uporabo gnojil ob upoštevanju biokemičnih značilnosti tal; delna uporaba gnojil v rastni sezoni (zlasti za tla lahke mehanske sestave); uporaba gnojil z vodo za namakanje, kar zmanjša njihov odmerek. Tako lahko uporaba dušikovih gnojil z vodo med škropljenjem zmanjša običajni odmerek za polovico; uporaba koncentriranih oblik gnojil, ki zmanjšujejo vnos balastnih snovi v tla; uporaba počasi delujočih dušikovih gnojil v obliki granul z zaščitno ovojnico ali težko topnih gnojil, kot so sečninski kondenzati, ki postopoma sproščajo hranila v tla, so odporna proti izpiranju in imajo visoko učinkovitost; uporaba inhibitorjev nitrifikacije, ki zmanjšajo aktivnost talnih bakterij, ki pretvarjajo amonijev dušik v lahko topno nitratno obliko; izključitev shranjevanja gnojil na prostem.
Izredno pomembno vloga mikroorganizmov sestoji iz globokega in popolnega uničenja organskih snovi.
Posebnost talnih mikroorganizmov je njihova sposobnost razgradnje kompleksnih visokomolekularnih spojin v enostavne končne produkte: pline (ogljikov dioksid, amoniak itd.), Vodo in enostavne mineralne spojine. Vsaka vrsta tal, vsaka sorta tal ima svoj specifičen profil porazdelitve mikroorganizmov. Hkrati število mikroorganizmov in njihova vrstna sestava odražata najpomembnejše lastnosti tal: zaloge organske snovi, količino in kakovost humusa, vsebnost hranil, reakcijo, oskrbo z vlago, stopnjo prezračevanja.
Mikroorganizmi aktivno sodelujejo v naslednjih procesih:
- tvorba humusa;
- uničenje in novo nastajanje talnih mineralov;
- pretvorba spojin, ki vsebujejo dušik (nitrifikacija), žvepla, železa in mangana (geliranje, zasoljevanje);
- dihanje tal.
Glavnina mikroorganizmov je koncentrirana v zgornjem delu talnega profila v plasti 0-20 cm, največja mikrobiološka aktivnost pa je opazna pri temperaturi 25-35 ° C in vlažnosti 60% skupne vlažnosti. Vsa mikroflora tal je najbolj aktivna, ko je reakcija okolja blizu nevtralne.
Biomasa gliv in bakterij doseže 5 t/ha. V 1 g zemlje število bakterij doseže milijarde celic. Po mnenju V.I. Vernadskega je "tla nasičena z življenjem." Mikroorganizmi lahko proizvedejo več generacij na dan.
Bakterije so lahko avtotrofni in heterotrofni. Večina bakterij pripada heterotrofnim organizmom. Za obstoj potrebujejo pripravljeno organsko snov. Avtotrofne bakterije so manj pogoste. Kot vir energije uporabljajo oksidacijske procese preprostih kemičnih spojin: amoniaka, vodikovega sulfida, ogljikovega monoksida. Nekatere bakterije so sposobne oksidirati železov oksid.
Glede na kisik delimo bakterije v dve skupini: aerobne in anaerobne. Prvi za obstoj potrebujejo kisik, drugi pa ne potrebujejo kisika. Bakterije aktivno sodelujejo pri preoblikovanju organske snovi v vseh tleh. Sposobni so razgraditi skoraj vse organske spojine. Ti mikroorganizmi s pomočjo svojih eksoencimov aktivno uporabljajo beljakovine, enostavne sladkorje, škrob, organske kisline, alkohole, aldehide ter z veliko hitrostjo razgrajujejo vlaknine in ogljikove hidrate. Večina bakterij ima raje reakcijsko okolje, ki je blizu nevtralnega.
Aktinomicete aktivno sodelujejo pri razgradnji organskih snovi. Lahko uporabljajo vse ogljikove hidrate, vključno z aktivnim uničevanjem mananov, ksilanov, pektinskih snovi, celuloze, karotena, hitina in lahko prekinejo dolge verige maščobnih kislin in ogljikovodikov. Aktinomicete- velika skupina mikroorganizmov, vendar manj konkurenčna kot bakterije in glive. Dolgo časa obstajajo v tleh kot mirujoče spore in rastejo, ko se pojavi razpoložljiva hrana, zahtevana temperatura (5-10°C) in vlažnost. Posebno pomembno vlogo imajo pri preoblikovanju organske snovi v černozemih. Aktinomicete so najbolj aktivne v tleh z nevtralno in rahlo alkalno reakcijo.
Gobe imajo širok spekter encimov, ki jim dajejo sposobnost uničenja težko razgradljivih organskih spojin, vendar praviloma manj kot bakterije. Hkrati glive razgrajujejo aromatične spojine bolj aktivno kot bakterije; Razgradnja lignina in taninov v naravi poteka predvsem pod njihovim vplivom. Gobe tudi razgrajujejo humus. Iglavce, revne z bazami in dušikom, razgrajujejo predvsem glive.
Aktivna aktivnost gliv prispeva k nastanku različnih kislih spojin (citronska, ocetna in druge kisline), pa tudi fulvičnega humusa, ki povečuje kislost tal in vodi do preoblikovanja in uničenja mineralov.
Glive so pretežno aerobni organizmi, najugodnejša reakcija okolja za glive je kisla. Razmerje med glivami in bakterijami je odvisno od kemične sestave rastlinskega opada, reakcije okolja in vsebnosti vlage.
V tleh živeče alge sodelujejo pri ustvarjanju organske snovi v tleh zaradi ogljikovega dioksida iz zraka in sončne energije. Celice alg aktivno jedo amebe, ciliati, pršice in ogorčice. Življenjski izločki alg, tako kot drugi mikroorganizmi, postanejo hrana za glive in bakterije. Alge sproščajo biološko aktivne snovi. Več alg je pod zelnato vegetacijo, manj pa v iglastem gozdu.
Nastanek je tesno povezan z delovanjem mikroorganizmov; in dinamiko biokemičnega, prehranskega, redoks, zračnega režima tal, njihove kislinsko-bazične razmere. Število mikroorganizmov v tleh narašča od severa proti jugu od 300-600 milijonov celic na 1 g tal (podzolata tla) do 2500-3000 milijonov (černozem).
Glavni del ekoloških funkcij tal se izvaja; z neposredno udeležbo talnih živali in mikroorganizmov. Sodelujejo v procesih razgradnje in sinteze organskih ostankov, ki vstopajo v tla. Procesi sinteze in uničenja biomase so kontinuirani in ciklični. Vsako leto se s sodelovanjem talnih organizmov tvori in uniči do 55 milijard ton rastlinske organske snovi, od tega približno 90% preide v plinsko fazo, ostalo pa v vmesne organske spojine in humus. Kot rezultat tega globalnega procesa se oblikuje humosfera - zelo tanka lupina zemlje, nekakšna "koža" planeta.
V zgodovini so talni mikroorganizmi s presnovnim procesom sodelovali pri nastajanju plinske sestave ozračja. Kisik, dušik in ogljikov dioksid so večkrat prešli skozi živo snov prsti.
Nič manj pomembna je vloga mikroorganizmov pri uničevanju in; nova tvorba mineralov. Mobilizirajo številne elemente, ki sestavljajo minerale (Fe, Mn, S, Ca, P, Al), ki postanejo mobilni in sodelujejo pri nastanku tal. Neposredni učinek na mineralni del tal je encimska oksidacija in redukcija mineralov, ki vsebujejo elemente spremenljive valence. Nastajanje feromanganskih vozličkov in obnova sta povezana z mikroorganizmi! spojine železovega oksida - proces gleiranja.
Mikroorganizmi so najstarejši predstavniki živih bitij, na Zemlji so se po mnenju strokovnjakov pojavili pred več kot tremi milijardami let.
Večina mikroorganizmov je s prostim očesom nevidnih enoceličnih (bakterije, aktinomicete, mikoplazme, rikecije, spirohete, protozoji) in večceličnih (zelene in modrozelene alge, nepopolne glive), pa tudi neceličnih (virusi, fagi) oblik.
V naravi so mikroorganizmi izjemno razširjeni.
V velikih količinah jih najdemo v zemlji, vodi, rastlinskih in živalskih organizmih. Zračni tokovi jih odnesejo v stratosfero do višine več kot 20 km. Najdemo jih v vročih gejzirjih, naftnih vodah, na globini več kot 10 km v morjih in oceanih.
Tudi v najtrših kamnitih gmotah živijo različni organizmi. Zgornja plast kamninskih gmot, tako imenovana preperevalna skorja, je nasičena z bakterijami in algami, mikroskopskimi glivami in aktinomicetami, protozoji, fagi, virusi itd.
V zgornjem sloju bazaltnih kamnin jih je od nekaj deset tisoč do nekaj milijonov na gram substrata. V težkih arktičnih razmerah na otokih Arktičnega oceana (Novaja Zemlja, Severna Zemlja itd.) Kamnine vsebujejo veliko število mikroorganizmov.
Človeštvo sedanje civilizacije je pred nekaj več kot tristo leti izvedelo za obstoj nevidnega sveta izjemno majhnih bitij na Zemlji.
Antonio Leeuwenhoek (1632 – 1723), ki je bil zelo radoveden človek, je v prostem času od glavne službe rad izdeloval in brusil steklene leče. Ko je z mikroskopom, ki ga je sestavil, preiskoval kapljico deževnice, je v njej odkril množico majhnih živih bitij, od katerih so bila nekatera nepremična, druga pa so se aktivno premikala. Leeuwenhoek je naredil skice tega, kar je videl z uporabo mikroskopa, nato pa je Kraljevi znanstveni družbi priskrbel liste z risbami in pojasnili.
Kmalu so drugi raziskovalci odkrili, da so mikroskopsko majhna živa bitja najdena v različnih substratih - v poparku senenega prevretka, v gnijočem mesu, v krvi bolnih živali in ljudi ter nato še v drugih materialih.
Skoraj dvesto let od odkritja mikroorganizmov je mikrobiologija ostala le deskriptivna veda. Znanstveniki so odkrivali vedno več novih mikroorganizmov, jih skrbno opisovali, skicirali njihovo obliko, niso pa znali pojasniti, kakšno vlogo imajo v naravi, v življenju rastlinskih in živalskih organizmov, tudi v življenju človeka.
Šele v drugi polovici 19. stoletja je Louis Pasteur (1822 - 1895), ki se je ukvarjal s problemom kisanja znanih znamk francoskih vin, prvič dokazal, da mikrobi aktivno sodelujejo v številnih procesih, ki se dogajajo v naravi, vključno z v procesih fermentacije, kroženja snovi in so povzročitelji nalezljivih bolezni živali in ljudi.
Od časa Pasteurja se je mikrobiologija začela hitro razvijati in do danes so proučevali zgradbo in lastnosti številnih mikroorganizmov, razjasnili njihovo vlogo pri kroženju in preoblikovanju različnih snovi v naravi.
Ustanovitelj biogeokemije V. I. Vernadsky je prepričljivo dokazal, da je biosfera nastala in se razvila kot posledica interakcije mikroorganizmov, rastlin in živali, ki je zagotovila in zagotavlja neprekinjen pretok elementov v biogenem metabolizmu na našem planetu, vključno z elementom življenja – kisik.
Sam Louis Pasteur je rekel, da so mikrobi neskončno majhna bitja, ki igrajo neskončno veliko vlogo v naravi, in če bi izginili z obličja planeta, bi bilo površje Zemlje zasuto z mrtvimi organskimi snovmi.
Takšne biološke značilnosti mikroorganizmov, kot so majhna teža, majhnost in hitro razmnoževanje, prispevajo k njihovemu prenosu z zračnimi tokovi na velike razdalje in njihovemu kopičenju v velikih količinah v različnih substratih.
Zanje je značilna visoka odpornost na različne okoljske dejavnike, raznolike fiziološke lastnosti in velika prilagodljivost najrazličnejšim življenjskim razmeram. Nekatere vrste mikroorganizmov živijo in se razmnožujejo v toplih vrelcih, kjer temperatura vode doseže več kot 800C, druge pa v hladnih vodah pri temperaturah pod ničlo. Nekateri mikroorganizmi živijo in se razmnožujejo v slanih vodah, drugi v alkalnem okolju. Mikroorganizmi živijo in se razmnožujejo tam, kjer druga živa bitja ne morejo živeti.
Od časa Leeuwenhoeka do danes je potekal stalen proces kopičenja podatkov o novih vrstah mikroorganizmov, ki naseljujejo tla in podtalje, zrak in vodo zemlje, živijo v živalskih in rastlinskih organizmih.
Predpostavimo lahko, da je bila začetno okolje, v katerem so mikroorganizmi nastali, se razmnoževali in razvijali, voda. Ko pa se je na površju zemeljske skorje oblikovala zemlja, nenehno obogatena z organskimi snovmi, navlažena s padavinami in segreta s sončnimi žarki, je postala najugodnejši habitat za mikrobe in njihov razvoj.
Mikrobna populacija prsti je zelo bogata in raznolika. Poleg bakterij je v prsti ogromno mikroskopskih gliv, aktinomicet, alg, fagov, virusov, protozojev, mikoplazm, žuželk, črvov in drugih živih bitij. Število mikrobov v enem gramu zemlje se meri v stotinah milijonov posameznikov. Obdelovalna tla so najbogatejša z mikroorganizmi. Živa teža bakterij, gliv, aktinomicet in alg je več kot deset ton v obdelovalni plasti enega hektarja rodovitne, dobro obdelane zemlje. Ocenjuje se, da je skupna masa mikrobnih celic na našem planetu približno 25-krat večja od mase vseh živali.
Z mikroorganizmi najbolj revna prst je puščavska, kjer je malo vlage in organskih snovi. Hkrati pa tako po številu osebkov kot po številu vrst prevladujejo bakterije, ki po svojih morfoloških, kulturnih in biokemičnih lastnostih pripadajo različnim fiziološkim skupinam. Med njimi so nitrifikacijske, dušikovofiksacijske, denitrifikacijske, celulozno razgradne, železove, žveplove bakterije itd.
Talni mikroorganizmi igrajo zelo pomembno vlogo pri predelavi velike količine različnih snovi - mineralnih in organskih. Uničujejo rastlinske in živalske ostanke ter sodelujejo v procesih pretvorbe njihovih razpadnih produktov. S pomočjo mikroorganizmov se spremeni struktura in kemična sestava tal. Mikroorganizmi kot biološki katalizatorji določajo glavno lastnost tal – rodovitnost. Sintetizirajo in izločajo različne presnovne produkte, ki so del tal in določajo njihovo rodovitnost. V procesu življenjske dejavnosti celotno prebivalstvo tal proizvaja biokemično delo kozmičnega pomena. S predelavo ogromnih mas organskih in mineralnih spojin mikroorganizmi nenehno sintetizirajo nove organske in anorganske snovi.
Kemična aktivnost mikroorganizmov se kaže v neprekinjenem kroženju dušika, fosforja, žvepla, ogljika in drugih snovi. Mikrobiološki procesi kroženja dušika so velikega pomena kot dejavniki zdravja in rodovitnosti tal. Glavni biokemični procesi dušikovega cikla so sestavljeni iz več stopenj in v njih sodelujejo različne vrste mikrobov.
V površinskih plasteh tal so aerobne amonificirajoče bakterije iz rodov Bacillus, Proteus, Escherichia, Pseudomonas, Serratia, nitrifikacijske, denitrifikacijske, dušikovofiksacijske, povzročitelji fermentacije vlaknin, pektina itd. V globljih plasteh v tleh so mikroorganizmi, ki v anaerobnih pogojih povzročajo procese fermentacije in razpadanja.
Proteus sp., Bac.subtilis, Bac.mesentericus, Bac.megatherium sodelujejo v prvi fazi razgradnje kompleksnih organskih spojin živalskega in rastlinskega izvora - gnitju beljakovin, ki ga spremlja tvorba smrdljivih, hlapnih spojin (indol, skatol, amoniak, vodikov sulfid itd.), Bac.sporogenes. Na drugi stopnji pri razgradnji sečnine sodelujejo Sarcina urea, Urobacter pasteuri, Nitrosomonas europea, Bact.denitricans, itd Bact.rodicicola, Azotobacter agifa, Azotobacter chroococcum itd.
Ogljik ima tako kot dušik svoj cikel, medtem ko procese razgradnje organskih snovi brez dušika povzroča vitalna aktivnost mikroorganizmov, ustvarjalne procese pa povzroča fotosinteza zelenih rastlin. Kroženje ogljika je povezano z različnimi vrstami fermentacij, v katerih sodelujejo različni mikroorganizmi: v alkoholu - prave kvasovke, mukorne plesni; ocetna kislina – kvasovkam podobne glive Micoderma vini, Bact. pasterianum; mlečna kislina – Streptococcus lactis, Bact. Bulgaricum, E.coli, Bact.lactic itd.; maslena kislina – Clostridium pasterianum; pri fermentaciji celuloze in pektinskih snovi – Granulobacter pectinovorum, Bac.cellulosa.
Žveplo je del beljakovin in sodeluje pri kroženju snovi. Vodikov sulfid, ki nastane med procesi razpadanja, je strupen za višje rastline in ni primeren za odstranjevanje. Žveplove bakterije iz rodu Beggiatoa oksidirajo ta vodikov sulfid v žveplovo kislino in s tem prispevajo k nastanku soli žveplove kisline (sulfatov), ki jih lahko višje rastline uporabljajo kot hranilni material. Žveplove bakterije imajo pomembno vlogo pri biološkem čiščenju odpadnih voda in so indikatorji onesnaženosti vode in tal.
Fosfor, ki je del živalskih in rastlinskih organizmov, se sprošča v obliki fosforne kisline kot posledica razgradnje izločkov, odmirajočih delov in trupelnega materiala s strani mikroorganizmov. Soli fosforne kisline. Soli fosforjeve kisline niso primerne za krmljenje višjih rastlin. V tleh živeči Bac. mucoides, sodeluje pri procesu pretvorbe netopnega fosfata v topno sol.
Železove bakterije zagotavljajo kroženje železa. Sem spadajo predstavniki rodov Leptothrix, Crenothrix, Chlamidotrix, Cladotrix, Spirophyllum, Thiobacillus.
Železove bakterije spremenijo netopno železo (Fe3) v tleh v topno železo (Fe2), ki je rastlinam na voljo za absorpcijo.
Ob pomanjkanju železa se pri ljudeh in živalih poruši sestava hemoglobina, pojavi se slabokrvnost, rastline izgubijo sposobnost tvorbe klorofila, izgubijo zeleno barvo in posledično se pri rastlinah razvije bolezen - kloroza.
Vse železove bakterije so stalni prebivalci tal, rezervoarjev, izvirov, luž, močvirij in vodovodov. Med njimi so predstavniki, ki živijo v simbiozi z zelenimi in modrozelenimi algami ter s predstavniki praživali - bičkovci. Železove bakterije zaradi svoje vitalne aktivnosti pretvarjajo železove oblike v oksidne oblike, kar povzroči energijo, ki se porabi za zmanjšanje CO2. Učinek vitalne aktivnosti železovih bakterij je izjemno velik. Krepka železova ruda je odpadni produkt železovih bakterij. Tudi nahajališče železove rude Krivoy Rog je produkt njihove vitalne dejavnosti.
Številne skupine mikroorganizmov, povezanih s kemolitotrofi, fotoavtotrofi, heterotrofi, so vključene v transformacije kovin s spremenljivo valenco.
V tleh se nahajajo različne aktivne snovi (encimi, vitamini, avksini, antibiotiki, toksini in številne druge spojine), ki so metaboliti mikrobov. Vse te snovi skupaj z drugimi organizmi dajejo prsti lastnosti, po katerih se razlikujejo od mineralnih kamnin. Intenzivnost življenjskih procesov mikrobne populacije določa stopnjo rodovitnosti tal. Intenzivnost manifestacije bioloških procesov je odvisna od podnebnih, geografskih razmer, pa tudi od letnega časa in številnih drugih dejavnikov.
Ne smemo pozabiti, da v tleh živi veliko vrst mikroorganizmov, ki lahko povzročijo nevarne nalezljive bolezni rastlinskih in živalskih organizmov, tudi ljudi. Med njimi so povzročitelji tako nevarnih bolezni, kot so antraks, tetanus, okužba plinskih ran, površinske in globoke mikoze, aktinomikoza in druge.
Brez upoštevanja aktivnosti mikrobne populacije v tleh je nemogoče rešiti številne probleme, povezane s pedologijo, medicino, kmetijstvom, veterino, živinorejo in rastlinstvom.
Talni organizem - vsak organizem, ki živi v tleh skozi celotno ali določeno stopnjo svojega življenjskega cikla. Organizmi, ki živijo v prsti, se razlikujejo po velikosti od mikroskopskih, ki predelujejo razpadajoče organske materiale, do majhnih sesalcev.
Vsi organizmi v tleh igrajo pomembno vlogo pri ohranjanju rodovitnosti, strukture, drenaže in zračnosti tal. Prav tako razgradijo rastlinsko in živalsko tkivo, sprostijo shranjena hranila in jih pretvorijo v oblike, ki jih lahko uporabljajo rastline.
Obstajajo talni škodljivci, kot so ogorčice, simfilide, ličinke hroščev, ličinke muh, gosenice, koreninske uši, polži in polži, ki povzročajo resno škodo na pridelku. Nekateri povzročajo gnitje, drugi sproščajo snovi, ki zavirajo rast rastlin, nekateri gostiteljski organizmi pa povzročajo bolezni živali.
Ker so funkcije večine organizmov koristne za tla, njihova številčnost vpliva na raven rodovitnosti. En kvadratni meter bogate zemlje lahko vsebuje do 1.000.000.000 različnih organizmov.
Skupine talnih organizmov
Talni organizmi so na splošno razdeljeni v pet poljubnih skupin glede na velikost, od katerih so najmanjše bakterije in alge. Sledi mikrofavna – organizmi, manjši od 100 mikronov, ki se hranijo z drugimi mikroorganizmi. Mikrofavna vključuje enocelične praživali, nekatere vrste ploskih črvov, ogorčice, kolovratke in tardigradke. Mezofavna je nekoliko večja in bolj heterogena, vključno z bitji, ki se prehranjujejo z mikroorganizmi, razpadajočimi snovmi in živimi rastlinami. V to kategorijo spadajo ogorčice, pršice, skočniki, izbokline in pauropodi.
Zelo pestra je tudi četrta skupina, makrofavna. Najpogostejši primer je mlečni beli črv, ki se hrani z glivami, bakterijami in razpadajočim rastlinskim materialom. Sem spadajo tudi polži, polži in tisti, ki se prehranjujejo z rastlinami, hrošči in njihove ličinke ter ličinke muh.
Megafavna vključuje velike talne organizme, kot so deževniki, morda najbolj koristna bitja, ki živijo v zgornji plasti zemlje. Deževniki zagotavljajo procese prezračevanja tal tako, da razgrajujejo steljo na površini tal in navpično premikajo organsko snov s površine v podtalje. To pozitivno vpliva na rodovitnost in tudi razvija matrično strukturo tal za rastline in druge organizme. Ocenjeno je bilo, da deževniki vsakih 10 let v celoti reciklirajo enakovredno količino prsti na planetu do globine 2,5 cm. V skupino talne megafavne uvrščamo tudi nekatere vretenčarje; to vključuje vse vrste vrtačih se živali, kot so kače, kuščarji, lubadarji, jazbeci, zajci, zajci, miši in krti.
Vloga talnih organizmov
Ena najpomembnejših vlog talnih organizmov je recikliranje kompleksnih snovi iz propadajoče flore in favne, tako da jih lahko ponovno uporabijo žive rastline. Delujejo kot katalizatorji v številnih naravnih ciklih, med katerimi so najbolj izstopajoči cikli ogljika, dušika in žvepla.
Ogljikov cikel se začne z rastlinami, ki uporabljajo ogljikov dioksid iz atmosfere z vodo za proizvodnjo rastlinskih tkiv, kot so listi, stebla in plodovi. Nato se hranijo z rastlinami. Cikel se zaključi po smrti živali in rastlin, ko njihove razpadajoče ostanke pojedo talni organizmi in s tem sprostijo ogljikov dioksid nazaj v ozračje.
Beljakovine služijo kot glavni material organskih tkiv, dušik pa je glavni element vseh beljakovin. Razpoložljivost dušika v oblikah, ki jih rastline lahko uporabljajo, je glavni dejavnik rodovitnosti tal. Vloga talnih organizmov v kroženju dušika je zelo pomembna. Ko rastlina ali žival umre, razgradi kompleksne beljakovine, polipeptide in nukleinske kisline v svojem telesu in proizvede amonij, ione, nitrate in nitrite, ki jih nato rastline uporabijo za ustvarjanje svojih tkiv.
Tako bakterije kot modrozelene alge lahko vežejo dušik neposredno iz atmosfere, vendar je to manj produktivno za razvoj rastlin kot simbiotično razmerje med bakterijami rhizobium in metuljnicami ter nekaterimi drevesi in grmi. Mikroorganizmi v zameno za izločke gostitelja, ki spodbujajo njihovo rast in razmnoževanje, vežejo dušik v koreninske gomolje gostiteljske rastline.
Talni organizmi prav tako sodelujejo v krogu žvepla, predvsem z razgradnjo naravno bogatih žveplovih spojin v tleh, tako da je ta vitalni element na voljo rastlinam. Vonj po gnilih jajcih, ki je tako pogost v mokriščih, povzroča vodikov sulfid, ki ga proizvajajo mikroorganizmi.
Čeprav so talni organizmi zaradi razvoja sintetičnih gnojil postali manj pomembni v kmetijstvu, igrajo ključno vlogo v procesu nastajanja humusa za gozdnata območja.
Odpadlo listje večini živali ni primerno za hrano. Ko se vodotopne sestavine listov izperejo, glive in druga mikroflora predelajo trdo strukturo in jo naredijo mehko in prožno za različne nevretenčarje, ki steljo drobijo v zastirko. Lesne uši, ličinke mušic, skočniki in deževniki puščajo relativno nespremenjene organske iztrebke, vendar predstavljajo primeren substrat za primarne razkrojevalce, ki jih predelajo v enostavnejše kemične spojine.
Zato organske snovi v listih nenehno prebavljajo in predelujejo skupine vse manjših organizmov. Navsezadnje je lahko preostala humusna snov le ena četrtina prvotne organske snovi iz stelje. Postopoma se ta humus zmeša s prstjo s pomočjo rovnih živali (na primer krtov) in pod vplivom deževnikov.
Čeprav lahko nekateri talni organizmi postanejo škodljivci, zlasti če isti pridelek nenehno raste na istem polju, spodbuja širjenje organizmov, ki se hranijo z njegovimi koreninami. Vendar pa so pomemben element v procesih življenja, smrti in propadanja, ki pomlajujejo okolje planeta.