Роль почвенных микроорганизмов в круговороте биофильных элементов в природе. Часть I

В настоящее время известно не менее 65 элементов периодической системы, которые подвергаются микробному воздействию, вызывающему, по образному выражению В.И. Вернадского, «вихрь миграции элементов».

 

Сравнительно хорошо известна микробиологическая трансформация в почве биофильных элементов (С, Н, О, N, S, Р), входящая в круговорот этих элементов. Высокая скорость их круговорота в почве - причина и одновременно следствие «сгущения» жизни в наземных экосистемах.

Согласно современным взглядам, такой круговорот возник еще в раннем докембрии, задолго до появления высших организмов (эукариот), и происходил без существенных изменений в течение нескольких миллиардов лет исключительно за счет деятельности прокариотных организмов (бактерий).

Как известно, вся совокупность организмов на Земле, как прокариот, так и эукариот, по способу питания делится на две резко различающиеся группы - автотрофов и гетеротрофов.

Именно автотрофы среди других прокариот играют ведущую роль в круговороте многих элементов в почве. Преимущественно они осуществляют начальные биохимические процессы преобразования горных пород и минералов в ходе первичного почвообразования. Помимо полезной деятельности автотрофных прокариот, в некоторых случаях они могут стать причиной и нежелательных последствий, таких, как «занитрачивание» почв, накопление в них токсичного для растений сероводорода (H2S), разрушение каменных и бетонных фундаментов, коррозия газо- и нефтепроводов, металлических оболочек кабелей и других инженерных сооружений в толще почвы.

Гетеротрофы, в отличие от автотрофов, нуждаются для своего роста в готовых органических соединениях. При этом микроорганизмы-гетеротрофы в отличие от макроорганизмов- гетеротрофов (животных), способны использовать существенно большее число разнообразных органических соединений. Микроорганизмы-гетеротрофы - главные разрушители (минерализаторы) в почве целлюлозы, пектина, лигнина, хитина, газообразных, жидких и твердых углеводородов, сложных ароматических веществ, включая почвенный гумус и т.д. Только деятельность почвенных гетеротрофных микроорганизмов замыкает круговорот углерода, азота, водорода, серы и многих других элементов.

Роль микроорганизмов в цикле углерода демонстрирует баланс С02 на Земле, согласно которому С02 атмосферы при полном торможении микробиологической минерализации органических веществ был бы полностью исчерпан в ходе существующего фотосинтеза менее чем за 20 лет.