2.3. Ґрунтова фауна та ґрунтоутворення

Поряд з рослинністю істотно впливають на процеси ґрунтоут­ворення численні представники ґрунтової фауни - безхребетні, хре­бетні, які населяють різні горизонти ґрунту і живуть на його поверхні. За розмірами ґрунтову фауну можна поділити на чотири групи:

а) мікрофауна - організми, розміри яких менші 0,2 мм. Головними з них є протозоа, нематоди, різоподи, ехінококи, які живуть у воло­ гому ґрунтовому середовищі;

б) мезофауна - організми, розміри яких від 0,2 до 4 мм: маленькі комахи, специфічні черви, що пристосувалися жити у ґрунті, де до­ сить вологе повітря;

в) макрофауна - складається з тваринних організмів розміром від 4 до 80 мм: земляні черви, молюски, комахи (мурахи, терміти);

г) мегафауна - тварини більші 80 мм: великі комахи, краби, скор­ піони, гадюки, черепахи, маленькі і великі гризуни, лисиці, борсуки та інші тварини, які риють у грунтах ходи, нори.

Прикладом надзвичайно інтенсивної дії на ґрунт є робота до­щових червів. На площі 1 га черви щорічно пропускають через свій кишечник у різних ґрунтово-кліматичних зонах від 50 до 600 τ дрібно-зему. Разом з мінеральною масою поглинається і перероблюється величезна кількість органічних решток. У середньому екскременти червів (копроліти) складають до 25 т/га на рік.

Головною функцією тварин є споживання, первинне і вторинне руйнування органічної речовини. Друга функція ґрунтових тварин виражається у накопиченні в їх тілах елементів живлення і, головне, у синтезі азотовмісних сполук білкового характеру. Після їх розкла­ду до ґрунту надходять елементи, енергія. Тварини впливають на переміщення маси ґрунту, на формування мікро- і нанорельєфу.

2.4. Роль мікроорганізмів у ґрунтоутворенні.

Винятково важливе значення для процесів ґрунтоутворення мають мікроорганізми. їм належить основна роль у глибокому і по­вному руйнуванні органічних речовин, деяких первинних і вторин­них мінералів. Кожному типові ґрунтів, кожній ґрунтовій відмінності властивий свій специфічний профільний розподіл мікроорганізмів. При цьому чисельність мікроорганізмів, їх видовий склад відображають важливі властивості ґрунту. Основна маса мікроорганізмів зосеред­жена у межах верхніх 20 см товщі ґрунту. Біомаса грибів і бактерій в орному шарі ґрунту складає до 5 т/га.

Мікроорганізми беруть активну участь у процесі гумусоутво-рення, який за своєю природою біохімічний. Великий вплив мають мікроорганізми на склад ґрунтового повітря, на цикли перетворення азотовмісних сполук. Одна з важливих ланок у циклах перетворення азоту - фіксація його ґрунтовими мікроорганізмами. Загальна плане­тарна продуктивність мікробної фіксації азоту складає від 270 до 330 млн.т/рік, із яких 160-170 млн.т/рік дає суша, 70-160 млн.т/рік - оке­ан. Бобові культури за допомогою бульбочкових бактерій фіксують і накопичують у ґрунтах від 60 до 300 кг азоту на гектар у рік.

Грунт є не лише місцем життя величезної кількості найрізнома­нітніших мікроорганізмів, а й продуктом їхньої життєдіяльності, у грунті мікроби знаходять всі умови для розвитку: вологу, поживні речовини, захист від згубної дії прямої сонячної радіації тощо. Зав­дяки цим сприятливим умовам кількість мікробів у ґрунтах величез­на - від 200 млн. мікробів у 1 г глинистого грунту до п'яти і більше мільярдів у 1 г чорнозему. Ґрунт - основне джерело, звідки мікроор­ганізми надходять у зовнішнє середовище - повітря й воду.

Мікрофлора ґрунту дуже різноманітна. У її складі нітрифікуючі, азотфіксуючі, денітрифікуючі бактерії, сірко- і залізобактерії, целю-лозорозкладачі, різні пігментні бактерії, мікоплазми, актиноміцети, гриби, водорості, найпростіші тощо. Кількісний і якісний склад мікроф­лори різних ґрунтів змінюється залежно від хімічного складу ґрунту, його фізичних властивостей, реакції середовища, вмісту в ньому по­вітря, вологи й поживних речовин. На склад і кількість мікробів у ґрунті істотно впливають кліматичні умови: пори року, методи обробітку ґрунту, характер рослинного покриву та багато інших факторів.

Наявність в 1 г ґрунту (верхнього шару чорнозему) кількох мільярдів бактерій, актиноміцетів, до мільйона спор грибів і бага­тьох інших мікроорганізмів свідчить про велику біогенність ґрунту. Є дані про те, що в орному шарі окультуреного ґрунту на площі 1 га може міститися 5-6 τ мікробної маси.

Серед різноманітної мікрофлори в ґрунті є і патогенні бактерії, проте грунт у цілому - несприятливе середовище для життя більшості патогенних бактерій, вірусів, грибів і найпростіших. У ґрунті водно­час з мінералізацією органічних речовин відбуваються процеси бак­теріального самоочищення - відмирання не характерних для ґрунту сапрофітних і патогенних бактерій.

Значна роль мікроорганізмів і в руйнуванні та новоутворенні мінералів. Вона пов'язана, в першу чергу, з мікробними циклами ка­лію, заліза, алюмінію, фосфору та сірки. Руйнування та синтез міне­ралів забезпечують залучення елементів у біологічний кругообіг та його взаємодію з великим геологічним кругообігом речовин.

У процесах мікробного руйнування мінералів беруть участь в основному гриби, та, в меншій мірі, актиноміцети й інші бактерії. В основі деструкції мінералів лежать такі механізми:

1) розчинення сильними кислотами, що утворюються при нітрифі­кації, при окисненні сірки;

2. дія органічних кислот - продуктів бродіння і неповного окис-нення вуглеводів грибами;

3. взаємодія з позаклітинними амінокислотами, що виділяються більшістю мікроорганізмів;

4. руйнування продуктами мікробіологічної трансформації рослин­них решток - поліфенолами, поліуронідами, танінами, флавоноїдами;

5. руйнування продуктами мікробного біосинтезу, наприклад, поліцукрами.

У результаті дії на мінерали кислот, лугів, мікробного слизу відбу­вається або повне розчинення мінералу з утворенням аморфних про­дуктів розкладу, або іони калію, наприклад, ізоморфно заміщуються на водень чи натрій без руйнування кристалічної решітки. Вилучення з міне­ралів хімічних елементів не завжди відбувається у еквівалентній кількості, а це призводить до перетворення одного мінералу на інший. Наприклад, при розкладі алюмосилікатів за участю гетеротрофної мікрофлори відбувається послідовне вивільнення спочатку лужних еле­ментів, потім лужноземельних і в останню чергу кремнію та алюмінію.

Стійкість мінералу до мікробіологічного розкладу визначаєть­ся як особливістю будови кристалічної решітки, так і специфікою комплексу мікроорганізмів, а як наслідок - і специфічністю біохіміч­них механізмів дії на мінерал.

Найвищою мінералодеструктивною здатністю володіє мікроф­лора грунтів підзолистого типу.

Мікроорганізми беруть участь не лише в розсіюванні елементів, що містяться в мінералах, а й у мінералоутворенні. Зокрема, мікро­організми утворюють боксити (гідроксид алюмінію), відкладаючи алюміній по периферії клітин, а також при руйнуванні алюмосилі­катів. Окрім алюмінію, у грунтах відбувається новоутворення суль­фідних, карбонатних, фосфатних, залізистих і силікатних мінералів.

Карбонатні мінерали в едафотопах - продукти біогенного по­ходження. Кальцити утворюються при осадженні кальцію вуглекис­лотою, що виділяється при диханні, бродінні та неповному окисню-вальному розкладі органічних сполук.

Кремнієві мінерали нерідко утворюються при життєдіяльності діатомових водоростей. Роль мікроорганізмів у процесах перетво­рення аморфного кремнезему у вторинний кварц зводиться до ви­вільнення фітолітів від органічних речовин. Подальша кристаліза­ція - процес суто хімічний.

Сульфіди трансформуються сіркобактеріями, зокрема Thiobacillus ferrooxidans. У кислому середовищі ці бактерії окиснюють первинні сульфіди, з яких утворюються нові вторинні мінерали, наприклад, з ан­тимоніту (Sb,S₃) утворюється сенармоніт, який у подальшому окис-нюється до Sb₂S₅ за участю Stibiobacter senaimontii .