Экология микроорганизмов, свойства почвы, растения

Взаимоотношения высших растений и почвенных микроорганизмов являются одной из важных и сложных проблем биологии. В фитоценозах за счет симбиоза с микроорганизмами растения обеспечиваются минеральным питанием, защитой от патогенов и растительноядных животных, а иногда регуляцией развития. Эти функции выполняют различные внутриклеточные симбионты (эндомикоризные грибы, клубеньковые бактерии), эндофиты тканей надземных и подземных органов (азотфиксаторы Acetobacter, Azoarcus или спорыньевые грибы), а также эктосимбионты на поверхности растений.

Из всех типов симбиозов микроорганизмов с растениями наиболее изучен симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями (ризобиями). Это связано с практической ценностью данного типа симбиоза и относительной легкостью исследования клубеньковых бактерий. Так как ризобии при симбиозе с бобовыми фиксируют молекулярный азот, то большое значение в агроэкоценозах имеет биологическая фиксация азота – наиболее дешевый и экологически обоснованный источник этого элемента для земледелия.

Биологическая азотфиксация представляет собой глобальный процесс, обеспечивающий существование жизни на Земле. Способность к восстановлению N₂ до NH₄⁺ обнаружена у прокариот (эубактерии, археобактерии, цианобактерии, актиномицеты), но не у эукариот. Однако многие растения, животные и грибы способны вступать в симбиоз с азотфиксирующими прокариотами.

Резкое, до 50%, сокращение возврата органического вещества и химических элементов в почву обусловлено тем, что большая часть массы, создаваемой ежегодно сельскохозяйственными культурами и лесами, вывозится человеком. В среднем, за 100 лет использования черноземы теряют около 30% гумуса. За счет внесения удобрений потери азота компенсируются только на 30%, потери фосфора – на 40%, потери калия – на 12%, за счет известкования на 60% компенсируется кальций.

Существует другой надежный и экологичный способ – заселение в почву живых бактерий, то есть сокращение геологического круговорота за счет ризосферных бактерий, переводящих труднодоступные химические элементы в доступные для растений формы.

Экология микроорганизмов

Микроорганизмы распространены повсеместно. По-видимому, на Земле практически нет места, где бы их не было. Исключения составляют лишь кратеры действующих вулканов, эпицентры взрывов ядерных устройств и подобные им катаклизмы, да и то лишь в краткое время после этого события. Низкие температуры Антарктики и Арктики, кипящие струи гейзеров, насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, сильная инсоляция горных вершин, резкие колебания кислотности среды, даже в таких экстремальных условиях не только существуют, но и развиваются различные группы микроорганизмов в природных и искусственных субстратах.

Все живые существа — растения, животные и люди — постоянно взаимодействуют с микробами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями, зачастую же микроорганизмы не являются инертными. Горные породы, вода, иловые осадки и почвы также довольно плотно заселены микроорганизмами — типичными обитателями и аборигенами нашей планеты. Более того, они являются ее первопоселенцами, активно осваивающими самые неподатливые природные субстраты.

Изучение расселения, структуры и функций особей и сообществ микроорганизмов в природной обстановке — предмет специальной отрасли биологии – экологии микроорганизмов.