Описать взаимодействие организмов населяющих почву

Типы связей в почвенном биотическом сообществе

Населяющие почву живые организмы взаимодействуют между собой и с абиотической средой. Эти взаимодействия основываются либо на трофическом, либо на метаболическом характере связей, рассмотренных здесь. Характер взаимодействий и взаимоотношений определяет уровень почвенного плодородия и состояние «здоровья» земли. Пример трофического типа связи — связь в системе хищник — жертва. В почвенной среде связь выражается между животными и микроорганизмами, которыми они питаются.

Существующие в природных экосистемах взаимодействия объясняют многие процессы, происходящие в почве. Например, трансформация растительных остатков протекает в результате синтрофных и метаболических взаимоотношений, когда одна группа популяции потребляет продукты, которые образуют их предшественники. Яркий пример — нитрифицирующие бактерии. Нитробактерии потребляют нитраты, продуцируемые нитрозными бактериями.

Синтрофный тип отношений лежит в основе очень важного с точки зрения «здоровья» земли процесса самоочищения почвы — в основе удаления токсичных продуктов обмена (когда субстрат потребляется смешанными популяциями). В агроэкосистемах с преобладанием бессменного выращивания одной культуры, например хлопчатника (монодоминантные агроэкосистемы), сокращается микробное разнообразие и выпадает звено, потребляющее продукты обмена (либо изменяются его , функции), что приводит к нарушению процесса самоочищения почвы, известному под названием «почвоутомление».

Метаболические (аллелохимические) связи проявляются в том, что населяющие почву живые организмы выделяют в окружающую среду различные продукты, выполняющие функции сигнальных метаболитов и влияющие на рост и развитие растений. Например, микроорганизмы выделяют во внешнюю среду физиологически активные вещества разной химической природы, которые действуют на другие организмы уже в малых концентрациях и выполняют функцию сигнала для работы системы. Продукты метаболизма микроорганизмов (витамины, аминокислоты, ауксины, антибиотики, ферменты и др.) поступают в растения, играя важную роль в их росте и развитии. Наиболее активные продуценты витаминов — микроорганизмы родов Bacillus и Pseudomonas. Некоторые микроорганизмы способны продуцировать гиббереллиновые и гиббереллиноподобные вещества, которые ускоряют фотохимическую и темновую фиксацию азота, вызывают пробуждение семян и ускоряют их прорастание, стимулируют цветение длиннодневных растений при неблагоприятном фоторежиме.

Установлено защитное действие микроорганизмов почвы, проявляющееся в подавлении фитопатогенных форм бактерий и грибов.

В сельскохозяйственном производстве широко используются продукты, образуемые в результате метаболических (алле- лохимических) связей, существующих в биоценозах. Например, насекомые выделяют вещества, которые могут отталкивать (репелленты) либо привлекать (аттрактанты) других насекомых или особей противоположного пола. Эти вещества используют при биологической защите растений.

Большое значение имеет симбиотический (мутуалистический) тип ассоциации. Пример — клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, связи в лишайнике между грибами и водорослями, микориза (или грибокорень), играющая важную роль в обеспечении древесных растений элементами питания, особенно фосфором и калием. Сеянцы сосны, например, очень плохо растут, если на их корнях нет микоризы, а многие микоризные грибы не встречаются вне корней. Связь обычно осуществляется через питание: микроорганизмы снабжают хозяина витаминами, стиролами, а от него получают кров и пищу. Отсутствие спор грибов в почве иногда бывает причиной неудач при закладке питомников и посадке культур, особенно на площадях, не бывших под лесом, например в степи.

Источник

Экология микроорганизмов, свойства почвы, растения — Взаимоотношения организмов

Взаимоотношения организмов

Взаимоотношения живых организмов разнообразны и укладываются в практически непрерывный спектр от крайних форм: антагонизм – симбиоз. Если в первом случае один из видов – хищник, не может существовать без второго – жертвы, и для жертвы такое взаимодействие заканчивается пиршеством хищника, то во втором крайнем случае – оба вида не могут существовать раздельно, друг от друга. Ниже рассмотрены некоторые формы такого взаимодействия. По-видимому нужно особо выделить форму взаимоотношений, при котором одни организмы используют энергетический и структурный потенциал другого вида после его смерти – детритная группа организмов.

Антагонизм

Антагонизм в экологии, выражается, прежде всего, в борьбе за существование. Наиболее четко антагонистические отношения прослеживаются между хищником и его добычей (хищничество), хозяином и паразитом (паразитизм). К разряду антагонистических относят и конкурентные взаимоотношения (конкуренцию), например из-за света или минерального питания у растений, из-за одной и той же пищи у животных.

Широко распространены в природе антагонистические взаимоотношения и подавление продуцентами антибиотиков (в первую очередь грибами и актиномицетами) других организмов и изменение кислотности среды в зонах обитания организма при разложении органического вещества.

Хищничество

Хищничество – это такая форма взаимоотношений между организмами разных видов, из которых один (хищник) поедает другого (жертву, добычу), обычно предварительно убив его. Например хищники – простейшие — выедают бактерии и водоросли в значительных количествах. Взаимосвязь между хищниками и жертвами оказывается очень прочной: при падении числа особей жертв отмирает часть популяции хищника и, как следствие, возрастает численность клеток жертв, а затем и хищника. Устанавливается своеобразный пульсирующий характер взаимодействия.

Паразитизм

Паразитизм отличается от хищничества тем, что один вид – паразит — использует представителя другого вида – хозяина — в качестве среды обитания и источника пищи. При этом хозяин, частично или полностью, частично или полностью регулирует свои отношения с внешней средой. Паразитизм — преимущественно экологическое понятие, аналогичное понятиям планктонного, бентосного, почвенного и им подобного образа жизни организмов.

Качественная особенность паразитизма, по сравнению с другими формами существования организмов, определяется своеобразием среды обитания, которой для паразита является другой живой организм (хозяин), активно реагирующий на присутствие паразита. Внешняя среда паразита, как это показано многими исследователями, имеет двойственный характер. Различают среду 1-го порядка — окружающие паразита органы и ткани хозяина — и среду 2-го порядка, окружающую хозяина. Взаимоотношения паразита со средою 2-го порядка в основном регулируются через хозяина, хотя имеет место (в различной степени для разных форм П.) и прямое воздействие факторов внешней среды (например, температуры) на паразита. Между паразитом и хозяином устанавливаются более или менее глубокие метаболические связи.

В микромире живых организмов в роли паразитов выступают внутриклеточные паразитические бактерии из рода Bdellovibrio и вирусы бактерий — бактериофаги. Известны многочисленные примеры паразитирования бактерий на мицелии грибов, хищных грибов, активно захватывающих и лизирующих мелких почвенных червей (нематод).

Различают внешний — наружный паразитизм, или эктопаразитизм (паразит живёт на поверхности тела хозяина), и внутренний паразитизм, или эндопаразитизм (паразит живёт в теле хозяина). В зависимости от продолжительности паразитирования различают временный паразитизм и стационарный паразитизм, включающий периодический и постоянный паразитизм.

Пути возникновения паразитизма в эволюции взаимоотношений видов разнообразны. Источником его может быть квартирантство, хищничество, комменсализм, симбиоз, случайное поселение одного организма на теле другого, заглатывание и др. Паразиты часто (но не всегда) приносят более или менее существенный вред хозяину и вызывают различные заболевания человека, животных и растений.

Степень вредоносности паразита для хозяина различна. Обычно паразитизм ведёт к заболеванию хозяина; иногда присутствие в теле хозяина патогенного паразита не приводит к заболеванию, но хозяин становится источником распространения паразита. Хозяевами паразитов могут быть различные виды. Нередко хозяин бывает заражен одновременно несколькими видами паразитов, которые вступают в определённые взаимодействия не только с хозяином, но и между собой. Вся совокупность паразитов одного хозяина составляет паразитоценоз.

Источник

Почва (образование, состав, свойства)

Фактором, который связывает живую и неживую природу и значительно влияет на жизнедеятельность в первую очередь организмов суши, является почва.

Почва — это особое природное образова­ние, сформировавшееся из поверхностных слоёв горных пород под воздействием ми­кроорганизмов, растений, животных, кли­мата и воды.

Процесс образования почв происходит так. На голых скалах поселяются микроорганиз­мы, использующие для жизнедеятельности углекислый газ, воду и атмосферный азот, а также минеральные соединения горной породы. Образующиеся в ре­зультате их жизнедеятельности органические кислоты и другие веще­ства разрушают горные породы и изменяют их химический состав. Да­лее там поселяются низшие растения — лишайники, неприхотливые к воде и пище, затем мхи и, наконец, высшие растения, которые вместе с животными окончательно завершают процесс почвообразования.

Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей.

Твёрдая часть (это от 80 до 98% почвенной массы) состоит из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от исходной горной породы. Соот­ношение этих частиц характеризует механический состав почвы.

Жидкая часть почвы (40—60%), которая так и называется — поч­венный раствор, состоит из воды с растворёнными в ней органически­ми и минеральными соединениями.

Газообразная часть — это воздух, который заполняет поры между комочками почвы. По сравнению с атмосферным воздухом в почвен­ном содержится больше углекислого газа, а также присутствует метан и другие летучие органические соединения.

К организмам, населяющим почву, отно­сятся микроорганизмы, простейшие, лишай­ники (рис. 179), грибы, водоросли, живущие в ней беспозвоночные (черви, моллюски, насе­комые и их личинки) и роющие позвоночные (кроты, слепыши, грызуны; рис. 180).

Почва связывает абиотические факторы, влияющие на живые организмы, в единую си­стему. Так, от температуры зависит содержа­ние воды в почве, а, следовательно, и тип рас­тительности. От типа растительности зависит и видовой состав питающихся ею раститель­ноядных животных, которыми в свою очередь кормятся определённые хищники. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

С помощью почвы — важнейшего компонента биосферы — реали­зуются связи живых организмов с литосферой, гидросферой и атмос­ферой. Например, клубеньковые бактерии, живущие на корнях бо­бовых растений, связывают атмос­ферный азот, т. е. превращают его из простого вещества в соединения и запускают тем самым кругово­рот азота в природе. Аналогично, образующаяся при грозах азотная кислота в виде слабых растворов опять-таки поступает в почву, включаясь в этот круговорот.

Важнейшее свойство почвы — это плодородие (рис. 181), способность обеспечивать растения пи­тательными веществами и водой, а также условиями для жизне­деятельности. Впервые термины «почва» и «плодородие» ввёл в науку выдающийся русский естествоис­пытатель В. В. Докучаев (1846—1903; рис. 182), основоположник науки о почвах — почвоведения.

Источник

§ 12. Почвенная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в почве

Оглавление

Общая характеристика почвы как среды жизни

Почва — верхний слой земной коры, обладающий плодородием. Она образовалась в результате взаимодействия климатических и биологических факторов с подстилающей породой (песок, глина). Она является источником минерального питания для растений. В то же время почва — среда жизни для многих видов организмов. Это самая молодая среда жизни на Земле. С момента возникновения она играет важную роль в эволюции органического мира. Для нее характерны следующие свойства: высокая плотность, водный и температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), кислотность (рН), засоленность.

Плотность почвы увеличивается с глубиной и зависит от структуры, которая определяется относительным содержанием в почве песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину примерно в равных количествах. По механическому составу наиболее распространенными являются глинистые (тяжелые), суглинистые и песчаные (легкие) почвы, которые существенно различаются по водному и температурному режиму.

Водный и температурный режим почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Почвенную влагу по степени доступности разделяют на три вида: свободную (гравитационную), капиллярную, пленочную (гигроскопическую).

Свободная вода подвижная, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, но не удерживается в ней. Она способна просачиваться вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Организмы ее легко усваивают. Капиллярная вода удерживается в узких почвенных каналах силами поверхностного натяжения. Она может подниматься к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряться, свободно поглощаться растениями. Пленочная вода в почве удерживается за счет водородных связей с почвенными частицами и практически недоступна для растений. В глинистых почвах ее содержание достигает 15 %, в песчаных — 5 %. По мере накопления пленочной воды она переходит в капиллярную.

Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1—1,5 м уже не прослеживаются. Хорошо увлажненные почвы медленно прогреваются и медленно остывают и наоборот. Это обусловлено высокой теплоемкостью воды. Гидротермический режим почвы зависит от структуры почвы и содержания гумуса (органического вещества). Глинистые почвы хорошо удерживают влагу, поэтому хуже прогреваются, но дольше сохраняют тепло, чем песчаные. Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость — удержанию воды почвой.

Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Все поры, свободные от влаги, заполнены воздухом. Так происходит аэрация (обеспечение воздухом) почвы. Пористость почвы возрастает от глин к суглинкам и пескам. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Однако в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе. Аэрация почвы зависит от ее влажности и температуры. Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию и наоборот. С глубиной в почве увеличивается содержание углекислого газа. Указанные факторы являются одними из причин вертикальной миграции организмов в почве.

Кислотность почвы (рН) выражается через рН почвенного раствора (жидкой фазы почвы) — отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

При рН, равном 7, реакция почвенного раствора является нейтральной, если его значение ниже 7, то почва кислая, если выше 7, то щелочная. Таким образом, чем ниже значение рН, тем выше кислотность почвы.

Растения более чувствительны к рН почвы, чем животные. Для каждого вида растений существует оптимальное значение кислотности почвы, при котором они развиваются наилучшим образом, поэтому pH является одним из наиболее важных показателей качества плодородия. При несоответствии кислотности почвы потребностям растений у них нарушается нормальный процесс питания и некоторые полезные вещества и соединения не усваиваются или усваиваются крайне плохо, в результате чего замедляется рост растений.

*Засоленность почвы характеризуется содержанием в ней легкорастворимых солей в токсичных для растений количествах (> 0,25 %). Примерно четвертая часть поверхности суши имеет засоленные почвы. Много засоленных земель в пустынях, полупустынях, в степях, а также на морских и океанических побережьях.

Засоленные почвы различаются по глубине залегания солевого горизонта, химическому составу засоления и степени засоления. По первому признаку почвы делятся на солонцы — соли расположены в глубоких слоях почвы (80—150 см) и солончаки — содержащие большое количество водорастворимых солей у самой поверхности (до 30 см) и в профиле (30—80 см). По химическому составу солей почвы классифицируются исходя из преобладающих анионов (например, хлоридные, сульфатные).

Причины засоления разные. В засушливых местах, где выпадает мало осадков, соли остаются в верхних слоях почвы, так как слабо вымываются дождевой водой. Почвы морских побережий во время прилива пропитывает соленая морская вода. Соленые брызги прибоя, постоянно оседая на прибрежной полосе, тоже засоляют почву. Причиной засоления может быть и неправильный режим орошения пахотных земель в зоне засушливого климата.

*Адаптации организмов к жизни в почвенной среде

В почве обитает множество видов микроорганизмов, растительных и животных организмов. Почвенные микроорганизмы (бактерии, грибы, протисты) участвуют в почвообразовании, разлагая растительные и животные остатки. В жизни растений почва выполняет функции закрепления, водоснабжения, источника минерального питания. Концентрирование минеральных веществ в почве привело к развитию у растений корневой системы и проводящих тканей. Недостаток воды угнетает рост растений. Причиной нехватки воды может быть недостаточное количество осадков (физическая сухость, адаптации описаны в § 7) или недоступность имеющейся воды (физиологическая сухость). Физиологически сухими являются сильно засоленные почвы. Избыток солей в почве вреден для растений. Во-первых, из засоленной почвы растениям труднее всасывать воду. Во-вторых, поглощая из почвы много солей, растения могут отравиться и погибнуть. Особенно вредны для растений поваренная соль и сода.

Растения, произрастающие на таких почвах, разделяют на две группы: растения-соленакопители и солевыводящие растения.

Растения-соленакопители могут всасывать воду из засоленной почвы. Поглощая и накапливая при этом соли в большом количестве, эти растения не отравляются. Вода достается им с большим трудом, поэтому очень экономно расходуется. Так, у многих видов солянок листья мелкие, а у солероса превратились в маленькие чешуйки, плотно прилегающие к стеблю. Фотосинтез происходит в основном в стебле. Зеленые стебли имеют водозапасающую ткань, как у пустынных суккулентов, но не такие толстые.

Солевыводящие растения не накапливают много солей, хотя и поглощают их довольно много. Капельки соляных растворов выходят через особые железки на листьях. Вода высыхает, а на листьях остается налет солей. Они осыпаются, их сдувает ветер или смывает дождь. Так растение освобождается от лишних солей. К солевыводящим растениям принадлежат травы франкения, кермек и кустарники — гребенщик и лох. Солевыносливые растения лучше растут на почвах, хотя бы немного засоленных, чем на незасоленных.

Животные, обитающие в почве, имеют относительно небольшие размеры тела (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви, клещи, ногохвостки, нематоды, кроты, землеройки). Для них характерны разные способы передвижения в почве. Это может быть рытье ходов и нор, как у медведки и крота. Дождевые черви могут раздвигать почвенные частицы и прокладывать ходы. Личинки насекомых способны ползать среди почвенных частиц.

В связи с этим в процессе эволюции у животных выработались соответствующие адаптации. У землероющих организмов появились копательные конечности. У кольчатых червей имеется гидростатический скелет, а у насекомых и многоножек — коготки. Почвенные животные имеют компактное тело округлой, червеобразной формы, способное к изменению толщины, с ненамокающими покровами или покрытое слизью. Жизнь в почве как среде жизни привела к атрофии или недоразвитию органов зрения. У крота крошечные, недоразвитые глаза часто скрыты под складкой кожи. Для облегчения перемещения в узких почвенных ходах шерсть у кротов приобрела способность укладываться в двух направлениях.

Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия — поедание отмерших гниющих остатков других животных и растений и разложение их до минеральных веществ, благодаря чему происходит возобновление плодородия почвы.

Повторим главное. Почва как среда жизни имеет высокую плотность, особый гидротермический режим, аэрацию, реакцию среды и засоленность. У растений и животных к жизни в почвенной среде выработались разнообразные адаптации. Для растений почва является источником воды и минеральных веществ, которые они добывают с помощью корневой системы. У почвенных животных тело округлой, червеобразной формы, способно к изменению толщины, имеет ненамокающие покровы или покрыто слизью, появились копательные конечности, гидроскелет, редуцировались глаза.

Проверим знания

1. Перечислите особенности почвы как среды жизни.
2. Охарактеризуйте типы почвенной влаги и их значение для организмов.
3. Назовите типы почв в зависимости от значения рН почвенного раствора.
* 4. Чем отличается почвенный воздух от атмосферного?
*5. Где встречаются засоленные почвы? Каковы причины их засоления?

1. Почему после обильного дождя на поверхности почвы можно увидеть много дождевых червей?
2. Объясните, почему повышение влажности почвы снижает скорость ее прогревания и аэрацию, а снижение влажности — наоборот.
*3. Выберите три верных ответа, в которых указано, чем почвенная среда отличается от наземно-воздушной:
1) низким содержанием кислорода;
2) высокой плотностью;
3) слабыми перепадами давления;
4) высокой степенью прозрачности;
5) резкими изменениями температуры;
6) отсутствием освещенности.

*Индивидуальное домашнее задание. Один ученый-биолог сказал: «Спасая почву, мы спасаем себя и жизнь на нашей планете». Как вы понимаете это выражение? Установите логическую связь между почвой и жизнью на планете Земля.

Источник