Microorganismele sunt esențiale pentru întreaga viață de pe Pământ datorită diversității lor în formă și funcții. O linguriță de sol sănătos conține aproximativ 1 miliard de microorganisme individuale și aproximativ 10.000 de specii diferite. Aceste microorganisme au multe sarcini și sunt esențiale pentru fertilitatea culturilor, purificarea mediului de poluanți, reglarea stocurilor de carbon și consumul multor gaze cu efect de seră semnificativ, cum ar fi metanul și oxizii de azot. Evaluarea economică a solurilor se datorează în mare parte populațiilor microbiene din sol care asigură funcții cheie ale solului. Scenariile climatice viitoare pot afecta populațiile microbiene din sol cu multe consecințe potențiale.
Microorganismele din ecosistemele solului:
– Reciclează majoritatea macroelementelor necesare pentru productivitatea plantelor, de ex. azot, fosfor
– Protejează plantele de boli și sunt strâns asociate cu creșterea și productivitatea plantelor
– Diferite tipuri produc și consumă majoritatea tipurilor de gaze cu efect de seră major, de ex. dioxid de carbon, metan și protoxid de azot
– Se adaptează și purifică mediul înconjurător, în special apa, prin degradarea poluanților, de ex. îndepărtarea explozibililor precum RDX
Solul ca sistem viu:
Solul populează diverse grupuri de organisme vii, atât microfloră (ciuperci, bacterii, alge și actinomicete), cât și microfaună (protozoare, nematode, râme, furnici). Densitatea organismelor vii în sol este foarte mare, adică până la miliarde/gm de sol, de obicei, densitatea organismelor este mai mică în solul cultivat decât în terenul necultivat/virgin, iar populația scade odată cu aciditatea solului. Stratul de suprafață conține un număr mai mare de microorganisme, deoarece este bine aprovizionat cu oxigen și substanțe nutritive. Straturile inferioare sunt fară oxigen și substanțe nutritive, prin urmare conține mai puține organisme. Ecosistemul de sol este format din organisme care sunt atât autotrofe (alge, BOA) cât și heterotrofe (ciuperci, bacterii). Autotrofii folosesc carbonul anorganic din CO2 și sunt „producătorii primari” de materie organică, în timp ce heterotrofii folosesc carbon organic și descompun/consumă.
Microorganismele din sol și creșterea plantelor:
Microorganismele fiind minuscule și microscopice, sunt prezente peste tot în sol, apă și aer. Pe lângă susținerea creșterii diferitelor sisteme biologice, solul și microorganismele din sol servesc drept cel mai bun mediu pentru creșterea plantelor. Fauna și flora solului transformă nutrienții organici complecși în forme anorganice mai simple, care sunt ușor absorbite de plantă pentru creștere. În plus, produc o varietate de substanțe precum IAA (acid indol-3-acetic este hormonul vegetal abundent și binecunoscut din clasa auxinei), antibiotice etc. care promovează direct sau indirect creșterea plantelor.
Microorganismele din sol și descompunerea materiei organice:
Materia organică servește nu numai ca sursă de hrană pentru microorganisme, ci furnizează și energie pentru procesele vitale ale metabolismului care sunt caracteristice ființelor vii. Microorganisme precum ciupercile, actinomicetele, bacteriile, protozoarele etc. și macroorganismele precum râmele, termitele, insectele etc. joacă un rol important în procesul de descompunere a materiei organice și de eliberare a nutrienților pentru plante în sol. Astfel, materia organică adăugată în sol este transformată prin descompunere oxidativă în nutrienți/substanțe mai simple pentru creșterea plantelor, iar reziduul este transformat în humus. Materia/substanțele organice includ celuloza, ligninele și proteinele (în peretele celular al plantelor), glicogenul (țesuturile animale), proteinele și grăsimile (plante, animale). Celuloza este degradată de bacterii, în special cele din genul Cytophaga și alte genuri (Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas și Vibrio Achromobacter) și de către fungi (Aspergillus, Penicilliun, Trichoderma, Chactomium, Curvularia). Ligninele și proteinele sunt parțial digerate de ciuperci, protozoare și nematozi. Proteinele sunt degradate în aminoacizi individuali în principal de ciuperci, actinomicete și Clostridium. În condiții neaerobe ale solurilor îmbibate cu apă, metanul este principalul produs care conține carbon, care este produs de genurile bacteriene (anaerobi stricti) Methanococcus, Methanobacterium și Methanosardna.
Microorganismele din sol și ciclul elementelor:
Viața pe pământ depinde de trecerea elementelor din starea lor organică/elementală la compuși anorganici, apoi la compuși organici și înapoi la stările lor elementare. Procesul biogeochimic prin care compușii organici sunt descompuși în compuși anorganici sau elementele lor constitutive este cunoscut sub numele de „mineralizare”, sau conversia microbiană a compușilor organici complecși în compuși anorganici simpli și elementele lor constitutive este cunoscută sub numele de mineralizare.
Microorganismele din sol joacă un rol important în ciclul biochimic al elementelor din biosferă, unde elementele esențiale (C, P, S, N și Fier etc.) suferă transformări chimice. Prin procesul de mineralizare carbonul organic, azotul, fosforul, sulful, fierul etc. sunt puse la dispoziție pentru reutilizare de către plante.
Microorganismele din sol și fixarea biologică a N2:
Conversia azotului atmosferic în amoniac și nitrat de către microorganisme este cunoscută sub denumirea de fixare biologică a azotului.
Fixarea azotului atmosferic este esențială din următoarele motive:
Azotul fix se pierde prin procesul ciclului azotului prin denitrificare.
Cererea de azot fix în biosferă depășește întotdeauna disponibilitatea acestuia.
Cantitatea de azot fixată chimic este foarte mică (0,5%) în comparație cu azotul fixat biologic.
Îngrășămintele azotate contribuie cu doar 25% din necesarul total mondial, în timp ce fixarea biologică a azotului contribuie cu aproximativ 60% din azotul fixat al pământului.
Fabricarea îngrășămintelor azotate prin procesul „Haber” este costisitoare și necesită timp.
Numărul de microorganisme din sol realizează procesul de fixare biologică a azotului la presiunea atmosferică normală (1 atmosferă) și la temperatură (aproximativ 20 °C).
Două grupuri de microorganisme sunt implicate în procesul BNF (Biological nitrogen fixation).
A. Non-simbiotic (free living) și
B. Simbiotic (asociativ)
Nesimbiotice (free living): În funcție de prezența sau absența oxigenului, organismele procariote non simbiotice cu fixare a N2 pot fi heterotrofe aerobe (Azotobacter, Pseudomonas, Achromobacter) sau autotrofe aerobe (Nostoc, Anabena, Calothrix, BGA) și anaerobe (heterotrofe). Clostridium, Kelbsiella. Desulfovibrio) sau autotrofe anaerobe (Chlorobium, Chromnatium, Rhodospirillum, Meihanobacterium etc)
Simbiotice (asociative): Organismele implicate sunt Rhizobium, Bratfyrhizobium în leguminoase (aerobe): Azospirillum (ierburi), Actinonycetes (cu Casuarinas, Arin).
Microorganismele din sol ca agenți de biocontrol:
Mai multe bioformulări ecologice de origine microbiană sunt utilizate în agricultură pentru gestionarea eficientă a bolilor plantelor, insectelor dăunătoare, buruienilor etc. de exemplu: Trichoderma sp și Gleocladium sp sunt utilizate pentru controlul biologic al semințelor și bolilor transmise de sol. Genurile fungice Entomophthora, Beauveria, Metarrhizium și protozoare Maltesia grandis. Malameba locustiae etc sunt utilizate în managementul insectelor dăunătoare. Virusul polihidrozei nucleare (NPV) este utilizat pentru controlul Heliothis / vierme american. Bacteriile precum Bacillus thuringiensis, Pseudomonas sunt folosite în bumbac împotriva petelor unghiulare ale frunzelor și a viermilor .
Descompunerea pesticidelor din sol de către microorganisme:
Solul primește diferite substanțe chimice toxice sub diferite forme și provoacă efecte adverse asupra microflorei/microfaunei benefice a solului, plantelor, animalelor și ființelor umane. Diferiți microbi prezenți în sol au funcția de captatori ai acestor substanțe chimice dăunătoare din sol. Pesticidele/substanțele chimice care ajung în sol sunt descompuse de mai multe forțe fizice, chimice și biologice exercitate de microbii din sol și sunt descompuse în substanțe netoxice, reducând astfel la minimum daunele produse de pesticide asupra ecosistemului. De exemplu, genurile bacteriene precum Pseudomonas, Clostridium, Bacillus, Thiobacillus, Achromobacter etc. și genurile fungice precum Trichoderma, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus și Fusarium joacă un rol important în degradarea substanțelor chimice toxice / pesticide din sol.
Biodegradarea hidrocarburilor:
Hidrocarburile naturale din sol, cum ar fi ceara, parafinele, uleiurile etc. sunt degradate de ciuperci, bacterii și actinomicete. De exemplu. etanul (C2 H6) o hidrocarbură parafină este metabolizată și degradată de către Mycobacteria, Nocardia, Streptomyces Pseudomonas, Flavobacterium și mai multe ciuperci.
1 Comment
Interesant!