3.3 Роль живих організмів в ґрунтоутворенні

Життєдіяльність всіх організмів, що населяють ґрунт (мікроорганізми, рослини, тварини), та продукти їх життєдіяльності здійснюють найважливіші елементарні процеси ґрунтоутворення – синтез і розкладання органічної речовини, вибіркову акумуляцію біологічно важливих елементів, руйнування і новоутворення мінералів, перерозподіл і акумуляцію речовин. Все це визначає загальний хід процесу ґрунтоутворення і формування родючості ґрунту.

Мікроорганізми, які населяють ґрунт, дуже різноманітні за складом і за характером біологічної діяльності. Тому їх роль у формуванні ґрунтів надзвичайно складна і різноманітна. Мікроорганізми існують на Землі мільярди років, вони є найстародавнішими ґрунтоутворюючами тому, що з’явились на землі задовго до появи вищих рослин і тварин. Крім ґрунтоутворення, їх діяльність значною мірою визначає властивості осадових порід, склад атмосфери і природних вод, геохімічну історію багатьох елементів. Мікроорганізми беруть безпосередню участь у руйнуванні мінералів і гірських порід у процесі біологічного вивітрювання.

Основною функцією мікроорганізмів у ґрунтоутворенні є розкладання органічних решток рослинного і тваринного походження до гумусоутворення і мінералізації.

У процесі ґрунтоутворення беруть участь бактерії, водорості, лишайники, амеби, мікронематоди, джгутикові, війчасті, гриби і актиноміцети.

Основна маса мікроорганізмів зосереджена в горизонті поширення кореневих систем на глибині 10-20 см. Їх чисельність в 1г цілинних ґрунтів становить 0,5-2, в окультурених – 2-3 і більше мільярдів мікробів. Суха маса їх досягає 0,1-1,3 т/га і більше.

Бактерії – найчисельніша і найрізноманітніша група мікроорганізмів, що населяє ґрунт. Відомо близько 50 родів і 250 видів ґрунтових бактерій.

За характером засвоєння вуглецю бактерії поділяють на автотрофні і гетеротрофні.

Автотрофні бактерії засвоюють вуглець з вуглекислоти і здатні самі синтезувати органічну речовину, для чого їм потрібна зовнішня енергія. Ця група бактерій може існувати в середовищі, де будь-якої форми органічної речовини немає.

Автотрофні бактерії відіграли важливу роль у біосфері і ґрунтоутворенні в минулі геологічні епохи до виникнення водоростей і вищих рослин.

Гетеротрофні бактерії засвоюють вуглець з готових органічних сполук. Саме ця група мікроорганізмів здійснює розкладання величезної маси мертвих органічних решток, які надходять у ґрунт і на його поверхню. Процес розкладання органічної маси від складних сполук до простих відбувається поетапно. Кінцевим етапом його є повна мінералізація – утворення простих мінеральних сполук, які засвоюються новими поколіннями живих організмів.

У наш час важливе значення в ґрунтоутворенні мають бактерії – нітрифікатори, які окислюють аміак до нітратів. Енергія, яка виділяється при окисленні аміаку, витрачається на синтез органічної речовини.

Процес нітрифікації в ґрунтах відбувається в широких масштабах. За один рік на 1 га ґрунті нітрифікуючі бактерії здатні утворити до 300 кг солей азотної кислоти.

У ґрунті існують групи бактерій, які спеціалізуються на розкладанні білків, вуглеводів, лігніну, пектинів та інших органічних речовин. Серед них заслуговує уваги група бактерій, яка мінералізує азотисті органічні сполуки. Цей процес називають амоніфікацією. Кінцевим продуктом амоніфікації є аміак. Крім аміаку в аеробних умовах утворюються СО₂ і оксид сірки, а в анаеробних – жирні і ароматичні кислоти, спирти та інші відновні сполуки. Наявність цих сполук негативно впливає на родючість ґрунту.

Актиноміцети – одноклітинні організми, які утворюють міцелій і спори. Типовими представниками їх є види роду стрептоміцетів, які пристосовані до розкладаня складних, стійких органічних сполук (клітковини, лігніну).

Гриби – нижчі організми ценоцитної будови або одноклітинні, з осмотрофним типом живлення, які становлять особливе царство живої природи. Основна функція в ґрунтоутворенні – розкладання органічних решток. Найпоширенішими в ґрунтах є цільові гриби, а в лісових ґрунтах – гриб мукор.

Ґрунтові водорості – одно- і багатоклітинні мікроорганізми, які мають специфічні пігменти типу хлорофілу, за допомогою яких здійснюють асиміляцію вуглекислоти і фотосинтез органічних речовин. На відміну від інших мікроорганізмів, водорості збагачують ґрунт органічною речовиною і киснем. Живуть вони, в основному, у верхньому освітленому шарі ґрунту.

Найпростіші тваринні організми також поширені в ґрунтах. Вони живляться бактеріями і водоростями. Серед них є і сапрофіти. В ґрунтах живуть представники трьох класів: джгутикові, саркодові та інфузорії. Основна їх роль у ґрунтоутворенні – розкладання органічних речовин.

Лишайники – особлива група живих організмів, тіло яких складається з двох компонентів: гриба і водорості. Вони не належать до ґрунтових мікроорганізмів, але беруть участь у ґрунтоутворенні.

Лишайники оселяються на нерухомих субстратах (скелях, каменях, деревах) або розростаються на поверхні ґрунту. Вони виділяють складні органічні кислоти, які називаються лишайниковими. Ці кислоти руйнують мінерали і тим самим створюють сприятливі умови для ґрунтоутворення.

Ознайомлення з роллю мікроорганізмів у ґрунтоутворенні свідчить про те, що вони самі по собі ще не створюють ґрунт. Формування ґрунту можливе лише при поселенні на материнській породі продуцентів органічної речовини. Такими продуцентами на Земній кулі є вищі рослини. Саме цим організмам і належить провідна роль у процесах ґрунтоутворення. Відмерлі рештки вищих рослин, перетворені мікроорганізмами і тваринами, становлять основну масу органічної частини ґрунту.

Зелені рослини суші щороку продукують близько 5,3·10¹¹ т біомаси. Частина цієї біомаси у вигляді відмерлих решток коренів і надземних органів щорічно надходить у ґрунт. Кількість біологічної маси, яка надходить у ґрунт, залежить від типу рослинності і кліматичних умов. Частина рослинного опаду розкладається мікроорганізмами, а друга частина накопичується у вигляді лісової підстилки і степової повсті.

Головною функцією тварин у ґрунтоутворенні є споживання, первинне і вторинне руйнування органічних речовин, перерозподіл запасу енергії і перетворення її на теплову, механічну і хімічну.

У процесах ґрунтоутворення беруть участь представники таких типів тварин: найпростіші, черви, молюски, членистоногі і ссавці. За розмірами ґрунтову фауну ділять на чотири групи: нано-, мікро-, мезо- і макрофауну.

Серед тварин, що населяють ґрунт, переважають безхребетні. Їх сумарна біомаса в 1000 разів перевищує загальну біомасу хребетних.

Серед безхребетних особливо важливу роль відіграють дощові черви. Вони утворюють у ґрунті густу мережу ходів, що поліпшує його фізичні властивості: проникність, аерацію, вологоємкість. Ґрунт, багатий на дощових червів, має низьку кислотність, високий вміст гумусу та інші позитивні властивості.

Серед хребетних тварин активну участь у процесах ґрунтоутворення беруть степові гризуни (полівки, бабаки, кроти, ховрахи та ін..). Ґрунтова маса, винесена цими тваринами з глибини на поверхню, змінює хімічний склад верхніх горизонтів ґрунту.