El papel de varios organismos en los procesos de formación del suelo. Factor biológico en la formación del suelo. El papel de las plantas, bacterias, hongos y actinomicetos en la formación del humus. §2. Ciclos geológicos y biológicos de sustancias.
V.V. Dokuchaev sentó las bases para el estudio de los factores de formación del suelo. Fue el primero en establecer que la formación del suelo está estrechamente relacionada con el entorno físico y geográfico.
V.V. Dokuchaev identificó cinco factores de formación del suelo: el clima, las rocas que forman el suelo, los organismos vivos y muertos, la edad y el terreno. En la ciencia moderna del suelo, a los factores enumerados se suman la actividad económica humana y el agua subterránea. Al estudiar suelos, es importante tener en cuenta las relaciones mutuas y la influencia de todos los factores de formación del suelo.
La dependencia funcional del suelo de los factores de formación del suelo se puede mostrar mediante una fórmula esquemática:
Suelo = f (К+П+О+Р+ХД+ГВ) t,
donde f es una función; K – clima; P – raza; O – organismos; R – alivio;
HD – actividad económica; GW – agua subterránea; t – tiempo.
La relación funcional entre el suelo y los factores que lo forman es tan compleja que aún no es posible resolver la fórmula anterior. Sin embargo, V.V. Dokuchaev señaló que estas dificultades son temporales y hay muchas razones para esperar que se encuentren relaciones complejas entre el suelo y los factores que lo forman. Actualmente, la base para tal conclusión es, en primer lugar, el ritmo cada vez mayor de obtención de datos cuantitativos (digitales) en diversas condiciones y, en segundo lugar, la informatización generalizada y el uso de métodos matemáticos para estudiar datos digitales masivos.
Rocas formadoras de suelo
Rocas formadoras de suelo. Las rocas sobre las que se forman se denominan rocas formadoras de suelo o rocas madre. Las más comunes son las rocas sedimentarias sueltas. Son de edad Pleistoceno (Cuaternario). Cubren el 90% del territorio de la parte extratropical del hemisferio norte. Las rocas sedimentarias se distinguen por su composición suelta, porosidad, permeabilidad al agua y otras propiedades favorables para la formación del suelo. Su espesor puede alcanzar más de cien metros.Se encuentran los siguientes tipos genéticos rocas sedimentarias: eluviales, deluviales, aluviales, morrenas, fluvioglaciales, glaciolacustres, eólicas, etc.
La roca madre es la base material, el sustrato sobre el que se forma el suelo. El suelo hereda en gran medida su composición y propiedades granulométricas, mineralógicas y químicas de la roca madre. Sin embargo, la roca formadora del suelo no es el esqueleto del suelo, inerte a los procesos que se desarrollan en él. Se compone de una variedad de componentes minerales que participan en el proceso de formación del suelo de diversas formas. Entre ellas se encuentran partículas que son prácticamente inertes a los procesos químicos, pero que juegan un papel importante en la formación de las propiedades físicas del suelo. Otros componentes de las rocas que forman el suelo se destruyen fácilmente y enriquecen el suelo con ciertos elementos químicos, por lo que la composición y estructura de las rocas que forman el suelo tienen una influencia extremadamente fuerte en el proceso de formación del suelo.
Entonces, por ejemplo, los suelos generalmente se forman en bosques de coníferas caducifolios (mixtos). Sin embargo, cuando dentro de la zona forestal las rocas que forman el suelo contienen una mayor cantidad de carbonatos de calcio, se forman suelos que son marcadamente diferentes de los suelos podzólicos. Pero en los paisajes donde se encuentran depósitos similares a loess, que contienen una mayor cantidad de carbonatos de calcio, se forman peculiares suelos de carbonato de césped, muy diferentes en apariencia y propiedades. Por tanto, es de gran importancia el contenido de carbonatos de las rocas, sobre las que se pueden formar suelos con buenas propiedades fisicoquímicas. Las mejores rocas formadoras de suelo son el loess y las margas similares al loess, así como las rocas carbonatadas: forman suelos relativamente fértiles.
Alivio es uno de los factores más importantes en la formación del suelo. Afecta la formación del suelo principalmente de forma indirecta, redistribuyendo el agua, el calor y las partículas sólidas del suelo. La influencia del relieve afecta principalmente a la redistribución del calor y el agua que fluyen hacia la superficie terrestre. Un cambio significativo en la altitud de la zona conlleva un cambio significativo en las condiciones de temperatura, un cambio de altitud relativamente insignificante afecta la redistribución de las precipitaciones, la exposición de la pendiente es de gran importancia para la redistribución de la energía solar y determina el grado de Impacto del agua subterránea en el suelo.
El papel y la importancia del macro, meso y microrrelieve son notablemente diferentes. Las formas de macrorrelieve (llanuras, montañas, tierras bajas) pueden estar asociadas con cambios en la cantidad de precipitación a medida que se propagan las masas de aire que las transportan. Esto crea las condiciones para un cambio gradual en los tipos de vegetación y, por tanto, en los suelos. En las montañas, cuando cambia la altitud de la zona, cambia la temperatura del aire y la naturaleza de la humedad, lo que determina la zonificación vertical del clima, la vegetación y los suelos.
Los elementos del mesorrelieve (colinas, crestas, cuencas hidrográficas, barrancos) redistribuyen la energía solar y la precipitación en un área limitada. En terreno llano, casi toda la precipitación es absorbida por el suelo; las laderas pierden agua por escorrentía, y en las depresiones esta puede acumularse innecesariamente provocando encharcamientos.
Existe una diferencia significativa en la insolación entre las vertientes sur y norte, de hasta 10°C, lo que afecta el régimen hídrico y la naturaleza de la vegetación.
Los elementos negativos y positivos del relieve ubicados cerca suelen tener diferentes regímenes agua-aire y nutrientes, así como reacciones (pH) desiguales.
La escorrentía superficial e interna provoca una migración dirigida de partículas sólidas (sustancias disueltas): se establece un intercambio de sustancias entre las formas de meso y microrrelieve. Como resultado, el espesor del horizonte de humus en una pendiente puede ser entre 2 y 3 veces menor que en una depresión. La fuerte escorrentía de agua desde pendientes pronunciadas provoca condiciones difíciles para el crecimiento de las plantas.
Las formas de microrrelieve (pequeñas depresiones, montículos, montículos) contribuyen al surgimiento de diferencias en el hábitat de las plantas, la formación de la microestructura de la cubierta vegetal y una amplia variedad de combinaciones y complejos de suelos.
Dependiendo de la posición en el relieve y el grado de humedad, se distinguen suelos automórficos (suelos de cuencas, pendientes), semihidromórficos (pantanosos) e hidromórficos. Los dos últimos grupos (filas) de suelos dependen conjugadamente de los suelos automórficos, es decir, los suelos de las depresiones están influenciados por aguas superficiales y subterráneas enriquecidas con elementos químicos y compuestos extraídos de los suelos de las zonas más altas. La dependencia geoquímica de los suelos semi e hidromórficos de los automórficos se denomina acoplamiento geoquímico.
La comunicación geoquímica en condiciones de mesorrelieve tiene una dirección unidireccional.
En condiciones de microrrelieve, esta conexión tiene una dirección bidireccional: los elementos químicos que migran con la escorrentía superficial hacia las microdepresiones los enriquecen. Pero la desecación de los microaltos provoca la extracción capilar del agua del suelo desde las depresiones; algunos de los elementos también son arrastrados.
Clima. El clima tiene una gran influencia en el desarrollo de los procesos de formación del suelo. Está asociado a proporcionar al suelo energía (calor) y agua. Determinan el régimen hidrotermal del suelo.
El desarrollo del proceso de formación del suelo depende de la cantidad anual de calor y humedad entrantes, de las características de su distribución diaria y estacional. Los regímenes hídricos y térmicos del suelo afectan directamente el desarrollo y diversidad de los organismos, la cantidad de su biomasa, la velocidad y naturaleza de la descomposición de la materia orgánica, la formación de humus y la destrucción de la parte mineral del suelo. Por lo tanto, en un clima seco y cálido, una gran cantidad de humus no se acumula en el suelo: se forma una pequeña cantidad de basura y su materia orgánica se mineraliza rápidamente. En zonas áridas, durante los períodos de falta de precipitaciones, se observa una desaceleración de los procesos biológicos y fisicoquímicos. En climas fríos y boreales se observa una imagen diferente: aquí se produce una lenta descomposición de la basura e incluso se puede formar turba. La presencia de una estación helada provoca la congelación del suelo, el cese de los procesos biológicos y una fuerte supresión de los procesos físicos y químicos.
El régimen hidrotermal también determina la velocidad y dirección de los procesos de movimiento de sales solubles en agua a lo largo del perfil. Así, en condiciones de clima húmedo moderadamente frío, se produce una eliminación significativa de compuestos orgánicos y minerales hacia la parte inferior del perfil del suelo o hacia las aguas subterráneas. Los procesos de movimiento de la sal ocurren de manera diferente en climas cálidos y secos: el agua sube a través de capilares desde las capas inferiores, lo que puede provocar la salinización del suelo.
El movimiento de las masas de aire (viento) afecta el intercambio de gases en el suelo y captura pequeñas partículas del suelo en forma de polvo. El viento provoca el proceso de erosión física de las rocas. Expulsa partículas de arcilla y polvo de la superficie del suelo, volviéndolo arenoso y provocando erosión. El viento también puede contribuir a la salinización del suelo al transportar sales desde la superficie de las cuencas de agua salada.
El clima afecta al suelo no solo directa, sino también indirectamente, afectando los procesos biológicos (distribución de plantas superiores, intensidad de la actividad microbiológica).
Las condiciones climáticas del mundo cambian naturalmente desde el ecuador hasta los polos, y en los países montañosos, desde el pie hasta la cima. En la misma dirección, la composición de la vegetación y los animales sufre un cambio natural. Los cambios interrelacionados en factores tan importantes de formación del suelo afectan la distribución de los principales tipos de suelo. Cabe destacar que la influencia de los elementos climáticos, así como todos los demás factores de formación del suelo, se manifiesta sólo en interacción con otros factores. Entonces, por ejemplo, en las condiciones de la zona alpina de alta montaña, la cantidad de precipitación es aproximadamente la misma que en las condiciones de la zona de taiga, sin embargo, la misma cantidad de precipitación en el primer y segundo caso no determina la mismo tipo de suelo: en la zona alpina se desarrollan suelos de praderas montañosas, y en la zona de taiga se desarrollan suelos podzólicos, debido a la diferencia significativa en muchos factores de formación del suelo.
Agua. La formación del suelo se produce bajo la influencia de aguas superficiales y subterráneas. Su función se reduce principalmente al movimiento de sustancias agitadas, compuestos disueltos bajo la influencia de fuerzas gravitacionales y capilares, así como a la hidrólisis de los minerales del suelo; Cuando el agua se estanca, se desarrollan procesos de gley.
Tienen cierta influencia en la formación del suelo. suelo y agua subterránea. El agua es el medio en el que ocurren numerosos procesos químicos y biológicos en el suelo. Para la mayoría de los suelos en espacios interfluvios, la principal fuente de agua es la precipitación. Sin embargo, cuando el agua subterránea es poco profunda, tiene un fuerte impacto en la formación del suelo. Bajo su influencia, los regímenes hídricos y aéreos de los suelos cambian. El agua subterránea enriquece el suelo con los compuestos químicos que contiene y, en algunos casos, provoca salinización. Los suelos anegados contienen una cantidad insuficiente de oxígeno, lo que suprime la actividad de ciertos grupos de microorganismos. Como resultado de la influencia del agua subterránea, se forman suelos especiales.
factor biológico. Es líder en el proceso de formación del suelo. Su desarrollo fue posible sólo después del surgimiento de la vida. Sin vida no habría suelo. La formación del suelo en la Tierra comenzó sólo después de la aparición de la vida. Cualquier roca, por profundamente descompuesta y erosionada que esté, todavía no será suelo. Sólo la interacción a largo plazo de las rocas madre con organismos vegetales y animales bajo ciertas condiciones climáticas crea cualidades específicas que distinguen el suelo de las rocas.
Los siguientes grupos de organismos participan en la formación del suelo: Microorganismos, plantas verdes y animales.. Actuando juntos, forman biocenosis complejas. Al mismo tiempo, cada uno de estos grupos desempeña funciones específicas.
Gracias a la actividad microorganismos Los residuos orgánicos se descomponen y los elementos que contienen se sintetizan en compuestos absorbidos por las plantas. Los microorganismos incluyen bacterias, actinomicetos, hongos, algas y protozoos. Su número en 1 g de suelo varía de millones a miles de millones de individuos. La masa de microorganismos varía de 3 a 8 t/ha, o alrededor de 1 a 2 t/ha de materia seca. Especialmente hay muchos microorganismos en los horizontes superiores del suelo, en la zona de las raíces. Los microorganismos son pioneros en la formación del suelo; son los primeros en asentarse en la roca material.
bacterias- el grupo más común de microorganismos en el suelo. Realizar diversos procesos de transformación de compuestos orgánicos y minerales. Gracias a sus actividades se lleva a cabo un grandioso proceso de procesamiento de la colosal cantidad de materia orgánica muerta que cada año ingresa al suelo. Esto libera elementos químicos que estaban estrechamente unidos a la materia orgánica.
De gran importancia es la actividad de los heterótrofos, que determinan el proceso de amonificación: la descomposición de la materia orgánica con la formación de formas amoniacales de nitrógeno. También es útil la nitrificación: la actividad de las bacterias aeróbicas autótrofas que oxidan el nitrógeno amónico primero a nitroso y luego a ácido nítrico. Como resultado, las plantas reciben el elemento nutricional esencial como el nitrógeno. En un año de actividad de las bacterias nitrificantes, se pueden formar hasta 300 kg de sales de ácido nítrico por 1 hectárea de suelo.
Al mismo tiempo, en suelos con falta de oxígeno, puede ocurrir la desnitrificación: la reducción de los nitratos del suelo a nitrógeno molecular, lo que conduce a su pérdida por el suelo.
Ciertos grupos de bacterias pueden absorber nitrógeno molecular del aire y convertirlo en forma de proteína. Esta capacidad la poseen las bacterias del suelo y los nódulos de vida libre que viven en simbiosis con las leguminosas. Después de la muerte de las bacterias fijadoras de nitrógeno, el suelo se enriquece con nitrógeno biológico, hasta 200 kg/ha.
Con la ayuda de bacterias se llevan a cabo procesos de oxidación de diversas sustancias. Así, las bacterias del azufre oxidan el sulfuro de hidrógeno a ácido sulfúrico; como resultado, se acumulan en el suelo hasta 200 kg/ha de sulfatos al año.
Un gran grupo de bacterias del hierro utiliza la energía de la oxidación del hierro ferroso para absorber carbono.
actinomicetos, u hongos radiantes, descomponen la fibra, la lignina, las sustancias del humus en el suelo y participan en la formación de humus.
Hongos. Su contenido se mide en decenas de miles de ejemplares en un gramo de suelo. Los más comunes son los hongos del moho y, en los suelos forestales, el hongo mucor. Los hongos descomponen la lignina, la fibra, las proteínas y los taninos. Esto produce ácidos orgánicos que pueden transformar los minerales del suelo. A menudo, los hongos entran en simbiosis con las plantas verdes, formando micorrizas en las raíces, lo que mejora la nutrición nitrogenada de las plantas.
Algas marinas desarrollarse en la superficie del suelo. Su número máximo se observa durante los períodos húmedos. Los suelos forestales están dominados por diatomeas y algas verdiazules. Enriquecen el suelo con materia orgánica y participan activamente en la erosión de las rocas.
Líquenes- una formación simbiótica compleja de un hongo y un alga. Se encuentran en todas partes: en el suelo, en los árboles y en las rocas desnudas. Destruyen las rocas actuando sobre ellas mecánica y químicamente. Los restos orgánicos de líquenes y granos minerales de roca son esencialmente un suelo primitivo para el asentamiento de organismos superiores.
Plantas superiores. Las plantas verdes desempeñan un papel importante en la formación del suelo. En la tierra se producen anualmente 15.1010 toneladas de biomasa, sintetizada por las plantas verdes mediante la fotosíntesis.
La biomasa es la cantidad total de materia orgánica viva en una comunidad vegetal. La biomasa más alta en las comunidades forestales es de 1 a 4 mil c/ha. Las comunidades herbáceas forman menos biomasa. Estepas de pradera – 250 c/ha, estepas secas – 100 c/ha, desiertos – 43 c/ha. Parte de la biomasa en forma de residuos de raíces y hojarasca se devuelve al suelo. Anualmente ingresa al suelo (hoja, raíces): bosque de taiga – 4–6 t/ha, estepas de pradera – alrededor de 14 t/ha, agrofitocenosis – 3–8 t/ha. Las plantas, en el proceso de su actividad vital, sintetizan materia orgánica y la distribuyen de cierta manera en el suelo en forma de masa de raíces, y después de que muere la parte aérea, en forma de hojarasca. Los componentes de la hojarasca después de la mineralización ingresan al suelo, contribuyendo a la acumulación de humus y a la adquisición del color oscuro característico del horizonte superior del suelo. Además, las plantas acumulan elementos químicos individuales, que se encuentran en pequeñas cantidades en las rocas que forman el suelo, pero que son necesarios para el funcionamiento normal de las plantas. Después de que las plantas mueren y sus restos se descomponen, estos elementos químicos permanecen en el suelo, enriqueciéndolo paulatinamente.
La segunda función importante de las plantas verdes es la concentración de elementos cenizas y nitrógeno. Hasta el 95% de la masa de materia seca de las plantas se compone de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Además, en las plantas se acumulan los llamados elementos cenizas (alrededor del 5%) (calcio, magnesio, potasio, sodio, azufre, cloro, etc.) alrededor de 70 elementos químicos. Muchos elementos químicos se acumulan en el suelo (como parte de la materia orgánica) debido a la acumulación biogénica. Se ha establecido que las leguminosas acumulan mayor cantidad de calcio, magnesio y nitrógeno en su composición; cereales – fósforo, sílice, es decir Existe selectividad en la absorción de elementos químicos.
La hojarasca de los bosques de coníferas, cuando se descompone, forma muchos ácidos fúlvicos, lo que contribuye al desarrollo del proceso de formación del suelo podzólico. Bajo la vegetación herbácea de la pradera se desarrolla el proceso de formación del suelo. Los musgos tienen una alta capacidad de humedad y por tanto contribuyen al encharcamiento de los suelos.
Las plantas superiores y los microorganismos forman ciertos complejos, bajo cuya influencia se forman varios tipos de suelos. Cada formación vegetal corresponde a un tipo de suelo específico. Por ejemplo, bajo la formación vegetal de los bosques de coníferas, nunca se formará la formación forestal que se forma bajo la influencia de la formación herbácea de pradera-estepa.
Organismos animales(insectos, lombrices, pequeños vertebrados, etc.) que viven en el suelo también participan en la formación del suelo. Hay una gran cantidad de ellos en el suelo. Su función principal es la transformación de la materia orgánica del suelo. También es importante la actividad excavadora de los animales del suelo.
La zoomasa en la Tierra es menor que la fitomasa y asciende a varios miles de millones de toneladas. Los bosques latifoliados tienen la mayor cantidad de zoomass: 600-2000 kg/ha, en la tundra: 90 kg/ha.
Las lombrices de tierra son el grupo más común de animales del suelo: hay miles o millones de ellas en una hectárea. Constituyen el 90% de la zoomasa de la taiga y los bosques caducifolios. Por hectárea y año se procesan entre 50 y 380 toneladas de suelo. Al mismo tiempo mejora su porosidad y propiedades físicas. C. Darwin descubrió que en Inglaterra, por cada hectárea, los gusanos pasan anualmente entre 20 y 26 toneladas de tierra a través de sus cuerpos. Charles Darwin creía que el suelo es el resultado de la actividad animal, e incluso recomendó llamarlo capa animal.
Los insectos del suelo aflojan el suelo, procesan los residuos de las plantas y lo enriquecen con materia vegetal y nutrientes minerales.
Los excavadores (tuzas, topos, ratones, etc.) excavan el suelo, crean madrigueras en el suelo, mezclan el suelo, contribuyendo así a una mejor aireación y el desarrollo más rápido del proceso de formación del suelo, y también enriquecen la masa orgánica del suelo. con los productos de su actividad vital, cambiando su composición.
Un factor muy especial de formación del suelo. tiempo. Todos los procesos que ocurren en el suelo tienen lugar a lo largo del tiempo. Para que la influencia de las condiciones externas surta efecto, para que el suelo se forme de acuerdo con los factores de formación del suelo, se requiere un cierto tiempo. Dado que las condiciones geográficas no permanecen constantes sino que cambian, los suelos evolucionan con el tiempo. La edad del suelo es la duración de la existencia del suelo en el tiempo. El proceso de formación del suelo, como cualquier otro, se produce con el tiempo. Cada nuevo ciclo de formación del suelo (estacional, anual, a largo plazo) introduce ciertos cambios en la transformación de sustancias minerales y orgánicas en el suelo. El grado de acumulación de sustancias en el suelo o su lixiviación puede determinarse por la duración de estos procesos, por lo que el factor tiempo (“edad del país”, según V.V. Dokuchaev) tiene cierta importancia en la formación y desarrollo de suelos.
La investigación ha establecido la duración de los procesos individuales de formación del suelo. Por tanto, se establece un cierto nivel de acumulación de humus en el suelo en un plazo de 100 a 600 años. En las morrenas de montaña jóvenes y en los sedimentos de lagos drenados, se forma un suelo suficientemente formado en 100 a 300 años.
Hay una distinción entre edad absoluta y relativa suelo edad absoluta- este es el tiempo que ha transcurrido desde el inicio de la formación del suelo hasta la etapa actual de su desarrollo. Puede oscilar entre varios miles y un millón de años.
El proceso de formación del suelo comenzó antes en aquellas zonas que se liberaron más rápidamente de la capa de agua y hielo. Así, en el territorio de Bielorrusia, los suelos de su parte norte son jóvenes (dentro de los límites de la última glaciación de Valdai (Poozersk)); su edad es de unos 10 a 12 mil años; Los suelos de los territorios del sur de la república son más maduros. Al mismo tiempo, dentro de los límites de un mismo territorio, de la misma edad absoluta, el proceso de formación del suelo puede proceder a diferentes velocidades. Esto se debe a la heterogeneidad territorial de la roca formadora del suelo, la topografía, etc. Como resultado, los suelos se forman con diferentes grados de desarrollo del perfil del suelo; su edad relativa no será la misma.
Para determinar la edad absoluta de los suelos y la materia orgánica se utiliza el isótopo radiactivo 14C y su relación con el 12C. La vida media del 14C es de 5600 años. El isótopo 12C es estable. Conociendo la actividad radiocarbónica del humus, es posible determinar su edad en el rango de 40 a 50 mil años.
La actividad económica humana es un factor poderoso que influye en el suelo, especialmente en condiciones de creciente intensificación de la agricultura. Se diferencia marcadamente de todos los demás factores por su influencia sobre el suelo. Si la influencia de los factores naturales en el suelo se manifiesta espontáneamente, entonces una persona en el proceso de su actividad económica actúa sobre el suelo de manera dirigida, cambiándolo de acuerdo con sus necesidades. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, con el desarrollo de las relaciones sociales, se intensifica el uso del suelo y su transformación.
El hombre y su equipamiento con poderosos medios para influir en el medio ambiente, incluido el suelo (fertilizantes, máquinas, drenaje, riego, quimización, etc.) cambian significativamente los sistemas ecológicos naturales.
Recuperación de tierras, tala o plantación de bosques, creación de embalses artificiales: todo esto tiene el correspondiente impacto en el régimen hídrico del territorio y, por tanto, en el suelo.
La aplicación de fertilizantes minerales y orgánicos, el encalado de suelos ácidos, la turba de suelos arenosos y el lijado de suelos arcillosos cambia la composición química de los suelos y sus propiedades. La labranza mecánica provoca un cambio en el complejo de propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
La aplicación sistemática de medidas para mejorar el suelo conduce a su cultivo.
Sin embargo, la implementación incorrecta de ciertas medidas y el uso irracional de los suelos pueden causar un deterioro significativo de los suelos: provocar anegamiento, erosión, contaminación del suelo y un fuerte deterioro de las propiedades químicas y físicas. Por tanto, el impacto humano sobre el suelo debe estar científicamente fundamentado; destinado a aumentar su fertilidad, a formar agroecosistemas sostenibles y altamente productivos.
En las últimas décadas se ha descubierto que la interacción de los factores que forman el suelo pone en movimiento enormes masas de materia. Como resultado de la interacción de rocas y organismos vivos, se produce una redistribución natural de elementos químicos y una especie de metabolismo. Lo mismo ocurre en los sistemas de organismos vivos: la atmósfera, las rocas, el agua atmosférica caída, etc. En el suelo, estos procesos de migración son particularmente intensos, ya que en ellos participan simultáneamente todos los factores formadores del suelo. Inicialmente se creía que el movimiento de elementos químicos se producía en forma de circuitos más o menos cerrados. Más tarde resultó que el movimiento de la materia en el suelo es diverso, pero los ciclos de migración abiertos son de primordial importancia. Los procesos migratorios que se producen durante la formación del suelo, a su vez, forman parte de ciclos planetarios que abarcan toda la biosfera.
Por lo tanto, podemos concluir que el suelo es Se trata de una formación natural especial donde los procesos de migración cíclica de elementos químicos en la superficie terrestre y el metabolismo entre los componentes del paisaje alcanzan su máxima tensión. Simultáneamente con la redistribución energética de la materia en el suelo, la energía solar se transforma y acumula activamente..
El papel de los microorganismos en la formación de los suelos y su fertilidad es sumamente complejo y diverso; Los microbios, al ser los organismos más antiguos del mundo, que existen desde hace miles de millones de años, son los formadores de suelo más antiguos y operan mucho antes de la aparición de plantas y animales superiores. Las consecuencias de la actividad vital de los microorganismos van mucho más allá de los suelos que habitan y determinan en gran medida las propiedades de las rocas sedimentarias, la composición de la atmósfera y de las aguas naturales, y la historia geoquímica de elementos como el carbono, el nitrógeno, el azufre, el fósforo, el oxígeno. , hidrógeno, calcio, potasio y hierro.
Los microorganismos son bioquímicamente multifuncionales en sus propiedades y son capaces de llevar a cabo procesos en la biosfera y los suelos que son inaccesibles para las plantas y los animales, pero que son una parte esencial del ciclo biológico de la energía y las sustancias. Estos son los procesos de fijación de nitrógeno, oxidación de amoníaco y sulfuro de hidrógeno, reducción de sales de sulfato y nitrato y precipitación de compuestos de hierro y manganeso de una solución. Esto también incluye la síntesis microbiana en el suelo de muchas vitaminas, enzimas, aminoácidos y otros compuestos fisiológicamente activos.
Al llevar a cabo estas sorprendentes reacciones, las bacterias autótrofas, al igual que las plantas, pueden sintetizar materia orgánica por sí mismas, pero sin utilizar la energía del sol. Por eso hay muchas razones para creer que el proceso primario de formación del suelo en la Tierra lo llevaron a cabo comunidades de microorganismos autótrofos y heterótrofos mucho antes de la aparición de las plantas verdes. Cabe señalar que las bacterias y los hongos son destructores muy fuertes de minerales y rocas primarios, agentes de la llamada erosión biológica.
Sin embargo, la característica más importante de los microorganismos es su capacidad para llevar los procesos de descomposición de la materia orgánica vegetal y animal a una mineralización completa. Sin este vínculo, la ciclicidad en espiral normal de los procesos biológicos en la biosfera no podría existir y la vida misma no sería posible. Ésta es la profunda diferencia fundamental entre el papel de los microorganismos en la biosfera y el papel de las plantas y los animales. Las plantas sintetizan materia orgánica, los animales realizan la destrucción mecánica y bioquímica primaria de la materia orgánica y la preparan para la futura formación de humus. Los microorganismos, al completar la descomposición de la materia orgánica, sintetizan el humus del suelo y luego lo destruyen. La síntesis de compuestos fisiológicamente activos, la formación de humus y la mineralización completa de residuos orgánicos es la función principal de los microorganismos en los procesos del suelo y la circulación biológica.
A veces se encuentran microorganismos a profundidades de decenas y cientos de metros. Pero su masa principal se concentra en los horizontes del suelo habitados por las raíces y especialmente en los 10-20 cm superiores. El peso húmedo total de diversos microorganismos puede alcanzar hasta 10 t/ha en la capa superior de 25 centímetros del suelo. Los microorganismos de Macca representan entre el 0,5 y el 2,5% del peso del humus del suelo. Además, por 1 g de suelo, la cantidad de microorganismos es de decenas y cientos de millones de especímenes, y en la rizosfera de las plantas, decenas de miles de millones. Cuanto mayor es el nivel de fertilidad de los suelos naturales, más ricos y diversos son los microorganismos presentes en ellos. Los suelos cultivados muy fértiles son los más ricos en una variedad de microorganismos. A medida que se desarrollan nuevos métodos para estudiar los microorganismos, queda claro que nuestro conocimiento actual sigue siendo extremadamente insuficiente. Al parecer, el papel, número y funciones de los microorganismos en la formación del suelo son mucho mayores de lo que imaginamos actualmente.
Entre los microorganismos del suelo hay representantes del mundo vegetal y representantes del mundo animal (Fig. 52). La microflora más numerosa son los hongos, actinomicetos y bacterias. Las algas son mucho menos comunes. La microfauna está dominada por amebas y flagelados. Los ciliados y los micronematodos a veces también se encuentran en grandes cantidades en los suelos. Cada vez se acumulan más datos sobre la presencia de formas no celulares de microorganismos (bacteriófagos, virus) en los suelos.
algas del suelo
Las algas del suelo son microorganismos uni y multicelulares (a veces móviles) que poseen pigmentos específicos como la clorofila, que aseguran la asimilación del dióxido de carbono y la fotosíntesis de la materia orgánica. Las algas, a diferencia de la mayoría de los demás microorganismos, contribuyen al enriquecimiento de los suelos con materia orgánica y oxígeno.
Las algas habitan principalmente en los horizontes superiores iluminados del suelo, aunque ocasionalmente se pueden encontrar a una profundidad de hasta 30-50 cm. Dependiendo del tipo de pigmentos, las algas se distinguen en verdes, azul verdosas, violetas y amarillas. En 1 g de suelo puede haber hasta 300 mil algas unicelulares. El papel de las microalgas unicelulares es especialmente evidente en la superficie de los suelos arcillosos áridos de los desiertos: takyrs, en solonetzes y en depósitos aluviales frescos en aguas poco profundas. Utilizando la humedad emergente, las microalgas enriquecen la superficie con materia orgánica fresca, provocan una mayor destrucción de minerales primarios y aumentan la dispersión de la fase sólida. Algunas algas desempeñan un papel importante en la transformación de los compuestos de sílice (diatomeas) y calcio del suelo, otras tienen la capacidad de fijar nitrógeno.
Las algas verdiazules (India, Japón, Indonesia) que viven en los arrozales y en los suelos aluviales de los valles fluviales de los trópicos son especialmente importantes en el equilibrio del nitrógeno del suelo. Aportan nitrógeno y oxígeno a los suelos y plantas de estas tierras en cantidades importantes, manteniendo su fertilidad. En comparación con otros microorganismos, la importancia de las algas en la formación del suelo es todavía relativamente limitada. Esto se explica por el hecho de que la cantidad total de biomasa de algas es en promedio de 0,5 a 1 t/ha.
Hongos del suelo
bacterias
Las bacterias son los pequeños organismos unicelulares más numerosos y diversos que habitan en los suelos. Su tamaño es muy pequeño: 0,5-2 micrones.
Las bacterias, junto con las algas, hongos y protozoos del suelo, realizan la función de formación de humus y mineralización completa de la materia orgánica. Se han descrito alrededor de 50 géneros y hasta 250 especies de bacterias del suelo. Entre los muchos grupos de bacterias, dos o tres son de especial importancia en la formación del suelo: las bacterias verdaderas, los actinomicetos y las mixobacterias. Las bacterias verdaderas se dividen en dos grupos: sin esporas y con esporas. El grupo sin esporas incluye bacterias autótrofas que sintetizan por sí mismas materia orgánica y, por lo tanto, pueden existir en un ambiente donde cualquier forma de materia orgánica está completamente ausente. Se trata de bacterias que oxidan el hidrógeno (Bact. hidrógenoius), compuestos de carbono (Bact. methanicus), bacterias del hierro y bacterias del azufre que oxidan el hierro y el azufre, bacterias nitrificantes que oxidan el amoníaco en nitritos y estos últimos en nitratos (Cuadro 29). El papel de las bacterias autótrofas fue especialmente importante antes de la aparición de algas y plantas verdes que sintetizan sustancias orgánicas.
El mismo grupo de bacterias sin esporas incluye las llamadas semiautótrofas, que fijan nitrógeno del aire del suelo, pero al mismo tiempo requieren materia orgánica. Las bacterias fijadoras de nitrógeno viven libremente o en simbiosis con leguminosas, formando nódulos y nódulos peculiares en las raíces. Las bacterias del género Phizobium Azotobactcr y Clostridium viven libremente en el suelo y fijan nitrógeno en el aire del suelo. A lo largo de un año, estos microorganismos pueden acumular hasta 50-300 kg/ha de nitrógeno en el suelo, destruyendo y oxidando una cantidad proporcional de materia orgánica. Ésta es la base de la práctica de añadir al suelo materia vegetal (paja, hojas, fertilizantes verdes, etc.), lo que proporciona una “alimentación” de los fijadores de nitrógeno y activa su actividad. Para mejorar la fijación de nitrógeno en los campos se utilizan fertilizantes bacterianos especiales.
Los actinomicetos se consideran organismos de transición entre bacterias y hongos. Son organismos heterótrofos típicos. En forma, son organismos unicelulares ramificados, algo más grandes que las verdaderas bacterias. Las hifas más finas (menos de 1 micrón) son bastante largas. De este grupo de bacterias, Waksman aisló cepas de estreptomicetos que producen el famoso antibiótico estreptomicina, que tiene una enorme actividad. Algunas especies de actinomicetos se utilizan para producir vitaminas. Los actinomicetos dan al suelo el olor característico del suelo recién arado. En el suelo, los actinomicetos están estrechamente asociados con la materia orgánica en descomposición, descomponiendo y consumiendo fibra, hemicelulosa, proteínas y, aparentemente, incluso lignina. Los actinomicetos son microorganismos aeróbicos y desempeñan un papel importante en suelos de climas secos y cálidos.
Las bacterias portadoras de esporas, según S.N. Mishustin, un indicador sensible de la dirección del proceso de formación del suelo, la edad de los suelos y el grado de cultivo. Algunos microbiólogos introdujeron el concepto de biogenicidad del suelo y el complejo bioorganomineral de los suelos. Este último incluye capas superficiales de minerales, coloides orgánicos y organominerales, microorganismos, agua y gases. Cuanto mayor sea la biogenicidad del suelo, mayor será su fertilidad. Los suelos cultivados y regados siempre tienen una biogenicidad relativamente mayor. La producción activa de dióxido de carbono en los suelos es uno de los indicadores de su biogenicidad. El dióxido de carbono es un producto metabólico universal de los organismos del suelo: la producción anual de CO2 en el suelo puede alcanzar entre 3 y 4 e incluso 8 mil litros por hectárea. El dióxido de carbono en el aire terrestre es producto del metabolismo de los organismos del suelo y el resultado de la mineralización de compuestos orgánicos.
Las plantas agrícolas en suelos altamente biogénicos como los chernozems y los suelos de las praderas de los valles, gracias al trabajo de los microorganismos, reciben compuestos fisiológicamente activos, nutrición con nitrógeno y fósforo y una concentración relativamente mayor de dióxido de carbono, tan necesario para la fotosíntesis. Los suelos cultivados suelen ser ricos en microorganismos bacterianos, contienen formas activas de Azotobacter y están enriquecidos con compuestos fisiológicamente activos. En los suelos ácidos y helados del norte y en las turberas, debido a la baja actividad de los microorganismos, las plantas reciben poca nutrición hormonal y vitamínica, así como compuestos minerales de nitrógeno y fósforo. El aire de la superficie del Ártico tiene una concentración de dióxido de carbono 2 veces menor (según A.A. Grigoriev: 0,16% en lugar de 0,03%). Esto reduce significativamente la fertilidad del suelo en el norte en su conjunto. Los suelos de los desiertos, especialmente los subtropicales y tropicales, debido a la sequedad y al calentamiento a 70-80 ° C, también están empobrecidos en bacterias.
Virus (bacteriófagos)
Los microorganismos son invisibles a la vista y, por lo tanto, la gente tiende a subestimar su papel en la biosfera y la formación del suelo. Mientras tanto, de lo dicho anteriormente se desprende claramente que los microorganismos son un componente esencial de cualquier biogeocenosis natural. Tanto las cadenas tróficas como las pirámides ecológicas, que ilustran el proceso de destrucción de la biomasa y la redistribución de la energía acumulada en la fitomasa y zoomasa de cada paisaje, incluyen vínculos complejos en el mundo de los microorganismos.
A diferencia del mundo animal, muchos microorganismos autótrofos reponen en cierta medida la biomasa y las reservas de energía acumuladas, prolongando el ciclo biogénico de las sustancias de la biosfera en su parte del suelo. La microbiomasa en suelos terrestres en peso es en números absolutos de aproximadamente 1 * 10 9 t, lo que en relación con la fitobiomasa es solo del 0,0001%, sin embargo, la sorprendente tasa de reproducción y cambio generacional de los microorganismos es tan alta que la importancia geoquímica y del suelo El valor de la actividad de los microorganismos en la biosfera es equivalente al valor de la actividad vegetal y, tal vez, incluso lo supera.
Vegetación (superior e inferior) Crea un ciclo biológico de sustancias de ceniza en la naturaleza y enriquece el suelo con residuos orgánicos. Es el principal factor en la formación del suelo.
La esencia del proceso de formación del suelo se manifiesta en la naturaleza a través de las formaciones vegetales. Las formaciones vegetales son combinaciones de plantas superiores e inferiores que interactúan bajo determinadas condiciones ambientales.
En el territorio de Rusia, se distinguen los siguientes grupos de formaciones vegetales (N.N. Rozov): 1) leñosas (bosques de taiga, bosques caducifolios, bosques de subtrópicos húmedos); leñoso-herbáceos de transición (bosques xerófitos); herbáceo (prados secos y pantanosos, estepas templadas, estepas arbustivas subtropicales); 4) abandonado; 5) liquen-musgo (tundra, turberas elevadas).
Cada grupo de formaciones vegetales se caracteriza por sus propias características.: la composición de las sustancias orgánicas, las características de su entrada al suelo y descomposición, así como la interacción de los productos de descomposición con la parte mineral del suelo.
Diferencias en formaciones vegetales.- la razón principal de la diversidad de suelos en la naturaleza. En las mismas condiciones de la zona de bosque de taiga, los suelos podzólicos se desarrollan bajo bosques cerrados de coníferas y los suelos de césped se forman en los prados.
Dependiendo de las características biológicas de la cantidad y calidad de la biomasa creada y del impacto en el proceso de formación del suelo, las plantas verdes se dividen en leñosas y herbáceas.
plantas leñosas(árboles, arbustos, subarbustos): perenne, que vive decenas y cientos de años. Cada año, solo muere una parte de su masa terrestre (agujas, hojas, ramas, frutos) y se deposita en la superficie del suelo en forma de hojarasca o hojarasca forestal. Las plantas leñosas se caracterizan por la creación de una enorme biomasa, principalmente aérea, pero su caída anual es menor que su crecimiento y, por lo tanto, una cantidad relativamente pequeña de elementos de ceniza y nitrógeno regresa al suelo con la hojarasca. La hojarasca de los árboles, especialmente las coníferas, contiene mucha fibra, lignina, taninos y resinas. Los productos de descomposición de la basura forestal interactúan con el suelo en solución cuando la capa de suelo se lava con sedimento.
Vida útil de las plantas herbáceas. oscila desde unas pocas semanas (efímera) hasta 1-2 años (cereales) y 3-5 años (legumbres). Sin embargo, las raíces y los rizomas viven entre 7 y 15 años o más.
En los procesos de formación del suelo, el efecto de las plantas herbáceas es mayor que el de las leñosas, aunque la cantidad de biomasa creada por las asociaciones herbáceas es menor. Esto se explica por la corta vida útil de las plantas herbáceas y la rápida renovación de todos los componentes que implican en el ciclo biológico en el sistema planta-suelo. El suelo se enriquece anualmente con restos orgánicos de hierbas en forma de masa molida (siempre que no esté enajenada) y raíces. Los residuos de raíces, a diferencia de la masa terrestre, se descomponen directamente en el sitio, en el suelo, y los productos de su descomposición interactúan con su parte mineral.
Restos de plantas herbáceas En comparación con los desechos forestales, contienen menos fibra, más proteínas, elementos de ceniza y nitrógeno. Los residuos herbáceos se caracterizan por una reacción neutra o ligeramente alcalina.
musgos- organismos vegetales que carecen de sistema radicular y absorben nutrientes por toda la superficie de sus órganos. Se encuentran ampliamente bajo el dosel del bosque y en pantanos. Los musgos se adhieren a cualquier sustrato con rizoides. Pueden absorber y retener grandes cantidades de humedad, por lo que el proceso de descomposición de los residuos vegetales avanza lentamente, con acumulación gradual de turba y encharcamiento. En la formación de turberas elevadas, cabe destacar especialmente el papel de los musgos sphagnum (blancos).
Microorganismos. Entre los microorganismos del suelo están ampliamente representados bacterias, hongos, actinomicetos, algas y protozoos. La mayor cantidad de microorganismos se encuentra en sus capas superiores, donde se concentra la mayor parte de la materia orgánica y las raíces de las plantas vivas.
Los microorganismos contribuyen a la descomposición de los residuos orgánicos del suelo.
En relación al aire, los microorganismos se distinguen entre aeróbicos y anaeróbicos. Aeróbicos son organismos que consumen oxígeno durante su vida; anaerobios: viven y se desarrollan en un ambiente libre de oxígeno. Obtienen la energía necesaria para la vida como resultado de reacciones redox acopladas. Las reacciones de descomposición y síntesis que ocurren en el suelo están influenciadas por diversas enzimas producidas por microorganismos. Dependiendo del tipo de suelo y del grado de cultivo, el número total de microorganismos en 1 g de suelos de césped y podzólicos puede alcanzar entre 0,6 y 2,0 mil millones, chernozems, entre 2 y 3 mil millones.
bacterias- el tipo más común de microorganismos del suelo. Según el método de nutrición, se dividen en autótrofos, que absorben carbono del dióxido de carbono, y heterótrofos, que utilizan carbono de compuestos orgánicos.
Las bacterias aeróbicas oxidan diversas sustancias orgánicas del suelo, incluido el proceso de amonificación: la descomposición de sustancias orgánicas nitrogenadas en amoníaco, la oxidación de fibra, lignina, etc.
Descomposición de residuos orgánicos. Las bacterias anaeróbicas heterótrofas se denominan proceso de fermentación (fermentación de carbohidratos, sustancias pectínicas, etc.). Junto con la fermentación en condiciones anaeróbicas, se produce la desnitrificación: la reducción de los nitratos a nitrógeno molecular, lo que puede provocar pérdidas importantes de nitrógeno en suelos con mala aireación.
Factor biológico de formación del suelo.- En la formación del suelo participan tres grupos de organismos: plantas verdes, microorganismos y animales que forman biocenosis complejas.
Vegetación. Las plantas son la única fuente primaria de materia orgánica del suelo. Su función principal como formadores de suelo debe considerarse el ciclo biológico de sustancias: la síntesis de biomasa a partir del dióxido de carbono atmosférico, la energía solar, el agua y los compuestos minerales provenientes del suelo. La biomasa vegetal en forma de residuos de raíces y hojarasca se devuelve al suelo. La naturaleza de la participación de las plantas verdes en la formación del suelo es diferente y depende del tipo de vegetación y de la intensidad del ciclo biológico (Cuadro 5.1).
Todos los organismos vivos de la Tierra forman comunidades biológicas (cenosis) y formaciones biológicas, con las que los procesos de formación y desarrollo del suelo están indisolublemente ligados.
La doctrina de las formaciones vegetales desde el punto de vista de la ciencia del suelo fue desarrollada por V. R. Williams. Como criterio principal para dividir las formaciones vegetales, adoptó indicadores como la composición de los grupos de plantas, las características de la entrada de materia orgánica al suelo y la naturaleza de su descomposición bajo la influencia de microorganismos con diferentes proporciones de procesos aeróbicos y anaeróbicos. .
Actualmente, al estudiar el papel de las cenosas vegetales en la formación del suelo, se tiene además en cuenta la naturaleza e intensidad del ciclo biológico de las sustancias; Esto nos permite ampliar el estudio de las formaciones vegetales desde el punto de vista de la ciencia del suelo y proporcionar una división más detallada de las mismas.
Según N.N. Rozov, se distinguen los siguientes grupos principales de formaciones vegetales:
- formación de vegetación leñosa: bosques de taiga, bosques latifoliados, selvas subtropicales y selvas tropicales;
- formación de plantas leñosas-herbáceas de transición: bosques xerófitos, sabanas;
- formación de plantas herbáceas: prados secos y pantanosos, praderas herbáceas, estepas templadas, estepas arbustivas subtropicales;
- formación de plantas desérticas: vegetación de las zonas suelo-climáticas subboreal, subtropical y tropical;
- Formación de plantas de liquen-musgo: tundra, turberas elevadas.
La vegetación forestal es una vegetación perenne, por lo que sus restos llegan principalmente a la superficie del suelo en forma de hojarasca, a partir de la cual se forma la hojarasca forestal. Los productos de descomposición solubles en agua ingresan a la capa mineral del suelo. Una característica del ciclo biológico en el bosque es la conservación a largo plazo de una cantidad significativa de nutrientes vegetales de nitrógeno y cenizas en la biomasa perenne y su exclusión del ciclo biológico anual. En diferentes condiciones naturales se forman diferentes tipos de bosques, lo que determina la naturaleza del proceso de formación del suelo y, en consecuencia, el tipo de suelo que se forma.
La vegetación herbácea forma en el suelo una densa red de raíces delgadas, entrelazando toda la parte superior del perfil del suelo, cuya biomasa suele exceder la biomasa de la parte aérea. Dado que la parte aérea de la vegetación herbácea es alienada por los humanos y consumida por los animales, la principal fuente de materia orgánica en el suelo debajo de la vegetación herbácea son las raíces. Los sistemas radiculares y sus productos de humificación estructuran la parte superior del perfil habitada por las raíces, en la que gradualmente se forma un horizonte de humus rico en elementos nutricionales. La intensidad de los procesos está determinada por las condiciones naturales, ya que dependiendo del tipo de formaciones herbáceas la cantidad de biomasa formada y la intensidad del ciclo biológico son diferentes. Por tanto, en diferentes condiciones naturales, se forman diferentes suelos bajo la vegetación herbácea. La vegetación de musgo-liquen se caracteriza por tener una alta capacidad de humedad y una baja actividad en el ciclo biológico. Ésta es la razón de la conservación de los residuos vegetales moribundos, que, con humedad suficiente y excesiva, se convierten en turba y, con un secado constante, son fácilmente arrastrados por el viento.
Microorganismos. (El papel de los microorganismos en la formación del suelo no es menos importante que el papel de las plantas. A pesar de su pequeño tamaño, debido a su gran número, tienen una superficie total enorme y, por lo tanto, entran en contacto activamente con el suelo. Según E. N. Mishustin, por 1 hectárea de capa de suelo cultivable, la superficie activa de bacterias alcanza los 5 millones de m 2. Debido al corto ciclo de vida y la alta tasa de reproducción, los microorganismos enriquecen relativamente rápidamente el suelo con una cantidad significativa de materia orgánica) Según los cálculos de I. V. Tyurin , la ingesta anual de materia microbiana seca en el suelo puede ser de 0,6 tga. (Esta biomasa, rica en proteínas, que contiene mucho nitrógeno, fósforo, potasio, es de gran importancia para la formación del suelo y la formación de su fertilidad.
Los microorganismos son el factor activo cuya actividad está asociada a los procesos de descomposición de sustancias orgánicas y su transformación en humus del suelo. Los microorganismos fijan el nitrógeno atmosférico. Secretan enzimas, vitaminas, crecimiento y otras sustancias biológicas. El suministro de nutrientes vegetales a la solución del suelo y, en consecuencia, la fertilidad del suelo dependen de la actividad de los microorganismos.
El tipo más común de microorganismos del suelo son las bacterias. Su número oscila entre varios cientos de miles y miles de millones por gramo de suelo. Dependiendo del método de nutrición, las bacterias se dividen en heterótrofas y autótrofas.
Bacterias heterótrofas utilizar carbono de compuestos orgánicos, descomponiendo los residuos orgánicos en compuestos minerales simples.
Bacterias autótrofas absorber carbono del dióxido de carbono atmosférico y oxidar compuestos minerales poco oxidados formados durante la actividad de los heterótrofos.
Según el tipo de respiración, las bacterias se dividen en aeróbicas, que se desarrollan en presencia de oxígeno molecular, y anaeróbicas, que no requieren oxígeno libre para su evolución.
La gran mayoría de las bacterias se desarrollan mejor en un ambiente neutro. En un ambiente ácido están inactivos.
Actinomicetos (bacterias del moho u hongos radiantes) se encuentran en el suelo en cantidades menores que otras bacterias; sin embargo, son muy diversos y juegan un papel importante en el proceso de formación del suelo. Los actinomicetos descomponen la celulosa, la lignina y el humus del suelo y participan en la formación de humus. Se desarrollan mejor en suelos de reacción neutra o ligeramente alcalina, ricos en materia orgánica y bien cultivados.
Hongos- saprófitos - organismos heterótrofos. Se encuentran en todos los suelos. Al tener micelio ramificado, los hongos entrelazan densamente materia orgánica en el suelo. En condiciones aeróbicas, descomponen fibra, lignina, grasas, proteínas y otros compuestos orgánicos. Los hongos participan en la mineralización del humus del suelo.
Los hongos pueden entrar en simbiosis con las plantas, formando micorrizas internas o externas. En esta simbiosis, el hongo recibe nutrición de carbono de la planta y él mismo proporciona a la planta el nitrógeno formado durante la descomposición de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno en el suelo.
Algas marinas Distribuido en todos los suelos, principalmente en la capa superficial. Contienen clorofila en sus células, gracias a la cual pueden absorber dióxido de carbono y liberar oxígeno.
Las algas participan activamente en los procesos de meteorización de las rocas y en el proceso primario de formación del suelo.
Líquenes en la naturaleza suelen desarrollarse sobre suelos pobres, sustratos rocosos, pinares, tundra y desierto.
El liquen es una simbiosis de hongos y algas. El alga liquen sintetiza la materia orgánica que utiliza el hongo, y el hongo proporciona al alga agua y minerales disueltos en ella.
Los líquenes destruyen la roca bioquímicamente (por disolución y mecánicamente) con la ayuda de hifas y talos (cuerpo del liquen), firmemente fusionados con la superficie.
Desde el momento en que los líquenes se asientan sobre las rocas, comienza una erosión biológica más intensa y la formación primaria del suelo.
Protozoos están representados en el suelo por las clases de rizomas (amebas), flagelados y ciliados. Se alimentan principalmente de microorganismos que habitan en el suelo. Algunos protozoos contienen clorofila disuelta de forma difusa en el protoplasma y son capaces de asimilar dióxido de carbono y sales minerales. Algunas especies pueden descomponer proteínas, carbohidratos, grasas e incluso fibra.
Los brotes de actividad de protozoos en el suelo van acompañados de una disminución en el número de bacterias. Por tanto, se acostumbra considerar la manifestación de la actividad de los protozoos como un indicador negativo para la fertilidad. Al mismo tiempo, algunos datos indican que en algunos casos, con el desarrollo de amebas en el suelo, aumenta la cantidad de formas asimilables de nitrógeno.
Los microorganismos del suelo forman una biocenosis compleja, en la que sus diversos grupos se encuentran en determinadas relaciones que cambian según los cambios en las condiciones de formación del suelo.
La naturaleza de las biocenosis microbianas está influenciada por las condiciones del agua, el aire y los regímenes térmicos del suelo, la reacción del medio (ácido o alcalino), la composición de los residuos orgánicos, etc. Así, con un aumento de la humedad del suelo y un deterioro en la aireación, aumenta la actividad de los microorganismos anaeróbicos; Con un aumento en la acidez de la solución del suelo, se inhiben las bacterias y se activan los hongos.
Todos los grupos de microorganismos son sensibles a los cambios en las condiciones externas, por lo que su actividad es muy desigual a lo largo del año. A temperaturas del aire muy altas y bajas, la actividad biológica del suelo se congela.
(Al regular las condiciones de vida de los microorganismos, podemos influir significativamente en la fertilidad del suelo. Al asegurar una composición suelta de la capa cultivable y condiciones óptimas de humedad, neutralizando la acidez del suelo, favorecemos el desarrollo de la nitrificación y la acumulación de nitrógeno, la movilización de otros nutrientes y, en general, crear condiciones favorables para el desarrollo de las plantas.)
animales. La fauna del suelo es bastante numerosa y diversa, está representada por invertebrados y vertebrados.
Los formadores de suelo más activos entre los invertebrados son las lombrices de tierra. Comenzando con Charles Darwin, muchos científicos notaron su importante papel en el proceso de formación del suelo.
Las lombrices de tierra se distribuyen por casi todas partes, tanto en suelos cultivados como vírgenes. Su número oscila entre cientos de miles y varios millones por hectárea. Moviéndose dentro del suelo y alimentándose de restos de plantas, las lombrices de tierra participan activamente en el procesamiento y descomposición de los residuos orgánicos, pasando a través de sí mismas una gran masa de suelo durante el proceso de digestión.
Según N.A. Dimo, en suelos grises cultivados de regadío, las lombrices arrojan anualmente hasta 123 toneladas de tierra procesada a la superficie de 1 hectárea en forma de excrementos (coprolitos). Los coprolitos son grumos bien agregados enriquecidos en bacterias, materia orgánica y carbonato de calcio. La investigación de S.I. Ponomareva ha establecido que las emisiones de lombrices en suelos de césped podzólico tienen una reacción neutra y contienen un 20% más de humus y calcio absorbido. Todo esto sugiere que las lombrices mejoran las propiedades físicas de los suelos, haciéndolos más sueltos, más permeables al aire y al agua, aumentando así su fertilidad.
insectos- hormigas, termitas, abejorros, avispas, escarabajos y sus larvas - también participan en el proceso de formación del suelo. Al realizar numerosos movimientos en el suelo, lo aflojan y mejoran sus propiedades físicas y hídricas. Además, al alimentarse de residuos vegetales, los mezclan con el suelo, y cuando mueren, ellos mismos sirven como fuente para enriquecer el suelo con materia orgánica.
Vertebrados(lagartos, serpientes, marmotas, ratones, tuzas, topos) hacen un excelente trabajo mezclando la tierra. Haciendo madrigueras en el suelo, arrojan una gran cantidad de tierra a la superficie. Los pasajes resultantes (topas) se rellenan con una masa de suelo o roca y en el perfil del suelo tienen una forma redondeada, que se distingue por el color y el grado de compactación. En las regiones esteparias, los animales excavadores mezclan tanto los horizontes superior e inferior que se forma un microrrelieve tuberculado en la superficie y el suelo se caracteriza como chernozem excavado (topo), suelo castaño excavado o suelo gris.
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El papel principal en la formación del suelo corresponde a las plantas verdes, especialmente las superiores. En primer lugar, su papel radica en el hecho de que la formación de materia orgánica está asociada con la fotosíntesis, que ocurre solo en la hoja verde de la planta. Al absorber dióxido de carbono del aire, agua, nitrógeno y sustancias cenizas de la roca (que luego se convierte en suelo), las plantas verdes, utilizando la energía radiante del sol, sintetizan una variedad de compuestos orgánicos.
Después de que las plantas mueren, la materia orgánica que crean ingresa al suelo y, por lo tanto, anualmente le suministra elementos de ceniza y nitrógeno, alimento y energía. La cantidad de energía solar acumulada en la materia orgánica sintetizada es muy grande y asciende aproximadamente a 9,33 kcal por 1 g de carbono. Con una caída anual de residuos vegetales de 1 a 21 toneladas por 1 ha (correspondiente a 0,5-10,5 toneladas de carbono), se concentran en ellos entre 4,7-106 - 9,8-107 kcal de energía solar. Se trata de una cantidad realmente enorme de energía que se utiliza durante la formación del suelo.
Los diferentes tipos de plantas verdes (leñosas y herbáceas) difieren en la cantidad y calidad de la biomasa que crean y en la cantidad de ésta que ingresa al suelo.
En las plantas leñosas, solo una parte de la masa orgánica formada durante el verano (agujas, follaje, ramas, frutos) muere anualmente y el suelo se enriquece con materia orgánica principalmente de la superficie. La otra parte, a menudo más importante, permanece en la planta viva, sirviendo de material para espesar el tallo, las ramas y las raíces.
En las plantas herbáceas anuales, los órganos vegetativos existen durante un año y la planta muere anualmente, a excepción de las semillas maduras; Las plantas herbáceas perennes tienen brotes subterráneos con nudos de macollamiento, rizomas, etc., a partir de los cuales al año siguiente se desarrolla una nueva parte aérea de la planta con un nuevo sistema de raíces. Por lo tanto, la vegetación herbácea aporta materia orgánica al suelo en forma de raíces y partes aéreas que mueren anualmente. Los musgos, que no tienen sistema de raíces, enriquecen el suelo con materia orgánica de la superficie.
La naturaleza de la entrada de residuos vegetales al suelo determina el curso posterior de la transformación de los compuestos orgánicos, su interacción con la parte mineral del suelo, lo que afecta los procesos de formación del perfil del suelo, la composición y las propiedades del suelo.
La mayor acumulación de materia orgánica se produce en las comunidades forestales. Así, en los bosques de abetos de la taiga norte y sur, la biomasa total es de 100 a 330 toneladas por 1 hectárea, en los bosques de pinos - 280, en los bosques de robles - 400 toneladas por 1 hectárea. En los bosques tropicales subtropicales y húmedos de hoja perenne se forma una masa aún mayor de materia orgánica: más de 400 toneladas por hectárea.
La vegetación herbácea se caracteriza por una productividad significativamente menor. Las estepas de pradera del norte aumentan la biomasa a 25 toneladas por 1 hectárea, en las estepas secas es de 10 toneladas y en las estepas desérticas semi-arbustivas este valor disminuye a 4,3 toneladas.
En las tundras árticas, la biomasa se encuentra al nivel de las comunidades desérticas y en las tundras arbustivas alcanza el nivel de las estepas de pradera.
El tamaño de la masa orgánica que ingresa al suelo está determinado por el tipo de vegetación y la cantidad anual de hojarasca, que depende del crecimiento y la proporción de la masa aérea y las raíces. Así, en un bosque de abetos, la hojarasca vegetal anual promedio es de 3,5 a 5,5 toneladas por 1 hectárea, en un bosque de pinos - 4,7, en un bosque de abedules - 7,0, en un bosque de robles - 6,5 toneladas por 1 hectárea.
En los bosques tropicales y subtropicales, la caída anual de basura es muy grande: 21-25 toneladas por hectárea.
En las estepas de pradera, la basura anual es de 13,7 toneladas por hectárea, en las estepas secas, 4,2 toneladas, en las estepas desérticas y semi-arbustivas, 1,2 toneladas. Al mismo tiempo, la mayor parte (70-87%) de la basura muerta de la estepa de pradera La vegetación se contabiliza en los sistemas de raíces de los pastos. Esto explica en cierta medida la gran reserva de humus en el suelo bajo la vegetación herbácea.
El gran papel de las plantas verdes en la formación del suelo radica en el hecho de que su actividad vital determina uno de los procesos más importantes: la migración biológica y la concentración de elementos cenizas y nitrógeno en el suelo y, junto con los microorganismos, el ciclo biológico de las sustancias en naturaleza.
En los bosques de la zona templada, el consumo y el rendimiento anual con la hojarasca de la cantidad de elementos de ceniza y nitrógeno son de 118 a 380 y 100 a 350 kg por 1 ha, respectivamente. Al mismo tiempo, los bosques de abedules y robles crean un ciclo de sustancias más intenso que los bosques de pinos y abetos. Por tanto, los suelos que se formen debajo de ellos serán más fértiles.
En las asociaciones herbáceas de pradera, la cantidad de elementos cenizas y nitrógeno involucrados en el ciclo biológico es significativamente mayor que en varios tipos de bosques templados, y el consumo y retorno de sustancias con la hojarasca al suelo está equilibrado y asciende a unos 682 kg por 1 Ja. Naturalmente, los suelos de las estepas de praderas son más fértiles que los de los bosques.
Los procesos de descomposición de los residuos orgánicos están muy influenciados por su composición química.
Los residuos orgánicos consisten en una variedad de elementos de ceniza, carbohidratos, proteínas, lignina, resinas, taninos y otros compuestos, y su contenido en la hojarasca de diferentes plantas varía. Todas las partes de la mayoría de las especies de árboles son ricas en taninos y resinas, contienen mucha lignina y pocos elementos de ceniza y proteínas. Por tanto, los restos de plantas leñosas se descomponen lentamente y principalmente por hongos. A diferencia de los árboles, la vegetación herbácea, salvo algunas excepciones, no contiene taninos, es más rica en sustancias proteicas y elementos cenizas, por lo que los restos de esta vegetación son fácilmente susceptibles a la descomposición bacteriana en el suelo.
Además, existen otras diferencias entre estos grupos de plantas. Así, todas las plantas leñosas depositan hojas muertas, acículas, ramas y brotes durante todo el año, principalmente en la superficie del suelo. A lo largo de un año, los árboles dejan una cantidad relativamente pequeña de materia orgánica muerta en la capa del suelo, ya que su sistema de raíces es perenne.
Las plantas herbáceas, en las que todos los órganos vegetativos aéreos y en parte las raíces mueren anualmente, depositan materia orgánica muerta tanto en la superficie del suelo como a distintas profundidades.
La vegetación herbácea se divide en tres grupos: pradera, estepa y marisma.
En las plantas de la pradera (pasto timoteo, pata de gallo, pasto azul, festuca, cola de zorra, varios tréboles y otros pastos perennes), la masa aérea muere anualmente al comienzo del invierno con la aparición de heladas persistentes.
La vegetación esteparia muere principalmente en verano debido a la sequedad física del suelo. En ese momento, la flora esteparia suele completar su ciclo de desarrollo y produce semillas viables. Los residuos vegetales acaban en condiciones de humedad insuficiente del suelo, es decir. en condiciones opuestas a aquellas en las que se encuentra la masa orgánica de la vegetación de la pradera en el momento de la muerte. A finales de otoño, al comienzo de la muerte de la vegetación de la pradera, todos los espacios del suelo suelen estar llenos de agua y, por tanto, el acceso de aire al suelo se detiene por completo. Las plantas de pradera se encuentran en condiciones similares en primavera, cuando el suelo se derrite, mientras que la cantidad de agua en el suelo alcanza un máximo y la cantidad de aire alcanza un mínimo. La descomposición de los residuos vegetales, por tanto, se produce lentamente sin acceso al aire, lo que conduce a la acumulación de materia orgánica en el suelo.
Los restos de vegetación pantanosa se descomponen aún más lentamente y experimentan un exceso de humedad constante.
Pero no importa cómo los grupos individuales de plantas verdes se diferencien entre sí en ciertas características, su principal importancia en la formación del suelo se reduce a la síntesis de materia orgánica a partir de compuestos minerales. La materia orgánica, que desempeña un papel importante en la fertilidad del suelo, sólo puede ser creada por plantas verdes.
