Toprak biyolojisi - Soil biology

Toprak biyolojisi, topraktaki mikrobiyal ve faunal aktivitenin incelenmesidir. Bu fotoğraf her ikisinin de aktivitesini göstermektedir.

Toprak biyolojisi çalışması mikrobiyal ve faunal aktivite ve ekoloji içinde toprak.Toprak yaşamı, toprak biyotası, toprak faunasıveya edaphon hepsini kapsayan kolektif bir terimdir organizmalar önemli bir bölümünü harcayan yaşam döngüsü bir toprak profili içinde veya topraktaçöp arayüz.Bu organizmalar şunları içerir: solucanlar, nematodlar, protozoa, mantarlar, bakteri, farklı eklembacaklılar yanı sıra bazı sürüngenler (örneğin yılanlar ) ve yuva yapan memelilerin türleri gibi sincaplar, benler ve Çayır köpekleri. Toprak biyolojisi, birçok toprak özelliğinin belirlenmesinde hayati bir rol oynar. Ayrışması organik madde toprak organizmalarının üzerinde muazzam bir etkisi vardır toprak verimliliği, bitki büyümesi, toprak yapısı, ve karbon depolama. Nispeten yeni bir bilim olarak, toprak biyolojisi ve toprak üzerindeki etkisi hakkında bilinmeyen çok şey var. ekosistemler.

Genel Bakış

Toprak, dünyanın büyük bir kısmına ev sahipliği yapmaktadır. biyolojik çeşitlilik. Toprak organizmaları ile toprak fonksiyonları arasındaki bağlantıların inanılmaz derecede karmaşık olduğu gözlemlenmektedir. Bunun birbirine bağlılığı ve karmaşıklığı toprak "besin ağı" toprak fonksiyonunun herhangi bir değerlendirmesinin mutlaka yaşayanlarla etkileşimleri hesaba katması gerektiği anlamına gelir. topluluklar toprakta var olan. Biz biliyoruz ki toprak organizmaları Yıkmak organik madde, yapımı besinler bitkiler ve diğer organizmalar tarafından alınabilir. Toprak organizmalarının bünyelerinde depolanan besinler, besin kaybını engeller. süzme. Mikrobiyal eksüdalar korumak için hareket eder toprak yapısı, ve solucanlar önemli biyoturbasyon. Bununla birlikte, bu popülasyonların nasıl işlediği ve etkileşime girdiğiyle ilgili kritik yönleri anlamadığımızı görüyoruz. Keşfi glomalin 1995'te, en temel sorulardan bazılarını doğru yanıtlayacak bilgiden yoksun olduğumuzu gösteriyor. biyojeokimyasal toprakta döngü. Daha iyi bir anlayış kazanmak için yapılacak çok iş var. ekolojik rol toprak biyolojik bileşenlerinin biyosfer.

Dengeli toprakta bitkiler aktif ve sabit bir ortamda büyürler. mineral Toprağın içeriği ve yürekli [kelime?] yapısı onların refahı için önemlidir, ama onun döngülerini güçlendiren ve doğurganlığını sağlayan yeryüzündeki yaşamdır. Toprak organizmalarının faaliyetleri olmadan, organik materyaller toprak yüzeyini biriktirip kirletebilir ve bitkiler için yiyecek kalmaz. Toprak biyotası şunları içerir:

Bunlardan bakteri ve mantarlar, sağlıklı bir toprağın korunmasında anahtar rol oynarlar. Gibi davranırlar ayrıştırıcılar üretmek için organik malzemeleri parçalayan döküntü ve diğer arıza ürünleri. Toprak detritivorlar solucanlar gibi, döküntüleri yutar ve ayrıştırır. Saprotroflar Mantar ve bakteriler tarafından iyi temsil edilen, çözünebilir besinleri delitrodan çıkarır. Karıncalar (makrofauna) aynı şekilde parçalanarak yardımcı olurlar, ancak aynı zamanda ordularında hareket ederken hareket kısmını da sağlarlar. Ayrıca kemirgenler, odun yiyiciler toprağın daha emici olmasına yardımcı olur.

Toprak yaşam tablosu

Ana makale: toprak yaşamı

Bu, topraktaki bazı organizmaların ayrıntılı bir tablosudur.


Dürbün

Toprak biyolojisi aşağıdaki alanlarda çalışmayı içerir:

Tamamlayıcı disiplin yaklaşımlarından mutlaka yararlanılır. moleküler Biyoloji, genetik ekofizyoloji biyocoğrafya, ekoloji, toprak süreçleri, organik madde, besin dinamikleri[1] ve peyzaj ekolojisi.

Bakteri

Bakteri tek hücreli organizmalardır ve bir gramda 100 milyon ile 3 milyar arasında değişen nüfusu ile tarımın en çok yaşayan yerlileridir. Uygun koşullarda ikili bölünme (ikiye bölünerek) ile çok hızlı çoğalabilirler. Bir bakteri, sadece 24 saat içinde 16 milyon daha fazla üretebilir. Çoğu toprak bakterisi, bitki köklerine yakın yaşar ve genellikle rizobakteriler olarak adlandırılır. Bakteriler, toprak parçacıklarını çevreleyen nem tabakası da dahil olmak üzere toprak suyunda yaşar ve bazıları, Flagella. Toprakta yaşayan faydalı bakterilerin çoğunluğunun oksijene ihtiyacı vardır (ve bu nedenle aerobik bakteri), hava gerektirmeyenler ise anaerobik ve neden olma eğilimindedir çürüme ölü organik madde. Aerobik bakteriler en çok bir toprak nemli (ancak doymamış, çünkü bu, aerobik bakterileri ihtiyaç duydukları havadan mahrum bırakacaktır) ve nötr toprak pH'ı ve bol miktarda yiyecek olan yerde (karbonhidratlar ve mikro besinler organik maddeden) mevcuttur. Düşman koşullar bakterileri tamamen öldürmez; daha ziyade, bakteriler büyümeyi durduracak ve uykuda bir aşamaya geçecek ve pro-adaptif olan bireyler mutasyonlar yeni koşullarda daha iyi rekabet edebilir. Biraz gram pozitif bakteriler daha elverişli koşulları beklemek için sporlar üretmek ve gram negatif bakteriler "kültürlenemeyen" bir aşamaya geçmek. Bakteriler, kalıcı viral ajanlar (bakteriyofajlar ) bakteriyel konakta gen kelime sırasını belirleyen.

Organik bahçıvan bakış açısına göre, bakterilerin oynadığı önemli roller şunlardır:

Nitrojen döngüsü

Nitrifikasyon

Nitrifikasyon hayati bir parçasıdır nitrojen döngüsü burada belirli bakteriler (kendi kendilerini üreten karbonhidrat fotosentez sürecini kullanmadan tedarik) dönüştürebilirler azot şeklinde amonyum ayrıştırılmasıyla üretilen proteinler içine nitratlar Büyüyen bitkiler için mevcut olan ve bir kez daha proteinlere dönüştürülen.

Azot fiksasyonu

Döngünün başka bir bölümünde, süreci nitrojen fiksasyonu biyolojik dolaşıma sürekli olarak ek azot koyar. Bu, toprakta veya suda serbest yaşayan azot bağlayıcı bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Azotobakter veya yakın simbiyoz içinde yaşayanlar tarafından baklagil gibi bitkiler rizobi. Bu bakteriler, kökleri üzerinde oluşturdukları nodüllerde koloniler oluştururlar. bezelye, Fasulyeler ve ilgili türler. Bunlar, nitrojeni atmosferden nitrojen içeren organik maddelere dönüştürebilmektedir.[2]

Denitrifikasyon

Azot fiksasyonu azotu atmosfer organik bileşikler olarak adlandırılan bir dizi işlem denitrifikasyon atmosfere yaklaşık olarak eşit miktarda nitrojen verir. Azot giderici bakteriler, anaeroblar veya fakültatif anaeroblar olma eğilimindedir (oksijene bağımlı ve oksijenden bağımsız metabolizma türleri arasında değişebilir). Akromobakter ve Pseudomonas. Oksijensiz koşulların neden olduğu arıtma işlemi, topraktaki nitratları ve nitritleri nitrojen gazına veya aşağıdaki gibi gazlı bileşiklere dönüştürür. nitröz oksit veya nitrik oksit. Fazla miktarda, denitrifikasyon mevcut toprak nitrojeninin genel kayıplarına ve ardından toprak verimliliği. Bununla birlikte, sabit nitrojen, denitrifikasyon atmosfere geri dönmeden önce organizmalar ve toprak arasında birçok kez dolaşabilir. Yukarıdaki şema nitrojen döngüsünü göstermektedir.

Aktinobakteriler

Aktinobakteriler ayrıştırılmasında kritiktir organik madde ve humus oluşumu. Böceklerin dış iskeletlerinde bulunan sert kitin ile birlikte selüloz ve lignini parçalamada uzmanlar. Onların varlığı, sağlıklı bir toprakla ilişkili tatlı "dünyevi" aromadan sorumludur. Bol hava ve 6,0 ile 7,5 arasında bir pH gerektirirler, ancak kuru koşullara diğer bakteri ve mantarların çoğundan daha toleranslıdırlar.[3]

Mantarlar

Bir gram bahçe toprağı yaklaşık bir milyon içerebilir mantarlar, gibi mayalar ve kalıplar. Mantarların yok klorofil ve yapamazlar fotosentez. Atmosferik karbondioksiti bir karbon kaynağı olarak kullanamazlar, bu nedenle kemo-heterotrofik yani hayvanlar, ışığı bir enerji kaynağı olarak kullanmak yerine kimyasal bir enerji kaynağına ve büyüme ve gelişme için karbon elde etmek için organik substratlara ihtiyaç duyarlar.

Çoğu mantar parazittir ve çoğu zaman yaşayan konakçı bitkisinde hastalığa neden olur, ancak bazıları aşağıda gösterildiği gibi canlı bitkilerle faydalı ilişkilere sahiptir. Toprak ve humus oluşumu açısından en önemli mantarlar olma eğilimindedir. saprotrofik; yani ölü veya çürüyen organik madde üzerinde yaşarlar, böylece onu parçalarlar ve daha yüksek bitkilerin kullanabileceği formlara dönüştürürler. Bir dizi mantar türü, şeker ve nişasta kullananlardan başlayarak ölü maddeyi kolonileştirecek ve bunun yerine parçalanabilenler geçecektir. selüloz ve ligninler.

Mantarlar olarak bilinen uzun ince iplikler göndererek yeraltına yayıldı. miselyum toprak boyunca; bu iplikler birçok toprakta gözlenebilir ve organik gübre yığınlar. Mantarlar, misellerden meyve veren gövdelerini, görünen kısmı toprağın üstüne atabilir (örn. mantarlar, mantarlar, ve balon topları ), milyonlarca içerebilir sporlar. Ne zaman meyve veren vücut patlamalar, bu sporlar taze ortamları yerleştirmek için havada dağılır ve aktivasyonları için doğru koşullar ortaya çıkana veya doğru gıda sağlanana kadar yıllarca uykuda kalabilir.

Mikorizalar

Her ikisi için de faydalı olan bir ilişki oluşturan, canlı bitkilerle simbiyotik olarak yaşayabilen mantarlar olarak bilinir. Mikorizalar (kimden myco Mantar anlamı ve Rhiza anlam kökü). Bitki kök kılları, kısmen toprakta kısmen de kökte yaşayan mikoriza miselleri tarafından istila edilir ve kök kılının uzunluğunu bir kılıf olarak kaplayabilir veya ucunun etrafında yoğunlaşabilir. Mikoriza, ihtiyaç duyduğu karbonhidratları kökten alarak bitkiye azot ve nem gibi besinleri sağlar. Daha sonra bitki kökleri miselyumu da kendi dokularına emer.

Yararlı mikorizal dernekler, yenilebilir ve çiçek açan mahsullerimizin çoğunda bulunur. Shewell Cooper bunların en az% 80'ini içerdiğini önermektedir. Brassica ve Solanum aileler (dahil domates ve patates ) ve çoğunluğu ağaç türler, özellikle orman ve ormanlık alanlar. Burada mikorizalar, ağacın köklerinin sınırlarının çok ötesine uzanan ince bir yeraltı ağı oluşturarak, beslenme aralığını büyük ölçüde artırıyor ve aslında komşu ağaçların fiziksel olarak birbirine bağlanmasına neden oluyor. Mikorizal ilişkilerin bitki partnerlerine olan faydaları besinler ile sınırlı değildir, ancak bitki üremesi için gerekli olabilir. Kuzey Amerika gibi orman tabanına çok az ışığın ulaşabildiği durumlarda çam ormanlarda genç bir fide kendi başına fotosentez yapmak için yeterli ışık alamaz ve steril bir toprakta düzgün büyümez. Ancak, zeminin altında bir mikorizal mat bulunuyorsa, gelişmekte olan fide, mantar ipliklerine bağlanabilen kökleri atacak ve bunlar aracılığıyla, genellikle dolaylı olarak ebeveynlerinden veya komşu ağaçlardan elde edilen ihtiyaç duyduğu besinleri elde edecektir.

David Attenborough ormanda bulunan "Üç yönlü uyumlu üçlü" yaratan bitki, mantar, hayvan ilişkisine dikkat çekiyor ekosistemler, burada bitki / mantar simbiyozu yaban domuzu, geyik, fare veya uçan sincap gibi, yer mantarı da dahil olmak üzere mantarın meyve veren vücutlarını besleyen ve bunların daha fazla yayılmasına neden olan hayvanlar tarafından geliştirilir (Bitkilerin Özel Hayatı, 1995). Doğal sistemlere yayılan karmaşık ilişkilerin daha iyi anlaşılması, en önemli gerekçelerden biridir. organik bahçıvan yapay kimyasalların kullanımından ve bunların neden olabileceği zararlardan kaçınmak.[kaynak belirtilmeli ]

Son araştırmalar göstermiştir ki arbusküler mikorizal mantar üretmek glomalin, toprak parçacıklarını bağlayan ve hem karbonu hem de azotu depolayan bir protein. Bu glomalin ile ilgili toprak proteinleri, organik maddelerden toprak.[4]

Topraktaki Böcekler ve Memeliler

Solucanlar, karıncalar ve termitler, kazarken toprağı karıştırarak toprak oluşumunu önemli ölçüde etkiler. Solucanlar toprak partiküllerini ve organik kalıntıları sindirerek vücutlarından geçen ve çıkan maddelerdeki bitki besin maddelerinin mevcudiyetini arttırır. Bu organizmalar, toprağı havalandırarak ve karıştırarak ve toprak agregalarının stabilitesini artırarak, suyun kolayca sızmasını sağlamaya yardımcı olur. Topraktaki bu organizmalar aynı zamanda Ph seviyelerinin yükselmesine de yardımcı olur.

Karıncalar ve termitlere genellikle "Toprak mühendisleri" adı verilir çünkü yuvalarını oluşturduklarında, toprakta yapılan çeşitli kimyasal ve fiziksel değişiklikler vardır. Bu değişiklikler arasında Karbon, Azot ve fosfor gibi en temel elementlerin varlığını arttırmak var - bitki büyümesi için gerekli elementler. [5] Ayrıca farklı toprak derinliklerinden toprak parçacıklarını toplayıp başka yerlerde biriktirerek toprağın besinler ve diğer elementlerle daha zengin olması için karışmasına neden olabilirler.

Gopher yuvadan dışarı yapışıyor

Toprak, birçok memeli için de önemlidir. Sincaplar, benler, çayır köpekleri ve diğer yuva yapan hayvanlar, koruma ve yiyecek için bu toprağa güveniyor. Hayvanlar, kazılmaları erozyon oluşturmak yerine buzdan daha fazla yağmur, kar ve suyun toprağa girmesine izin verdiği için toprağa geri dönerler. [6]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Ochoa-Hueso, R; Delgado-Baquerizo, M; King, PTA; Benham, M; Arca, V; Power, SA (Şubat 2019). "Ekosistem türü ve kaynak kalitesi, çöp ayrışmasının erken aşamalarını düzenlemede küresel değişim itici güçlerinden daha önemlidir". Toprak Biyolojisi ve Biyokimyası. 129: 144–152. doi:10.1016 / j.soilbio.2018.11.009.
  2. ^ Azot döngüsü diyagramı: http://www.epa.gov/maia/html/nitrogen.html (kırık)
  3. ^ "Actinomycetes - Olağanüstü Antibiyotik, Azot Sabitleme, Ayrıştırıcı Bakteriler". www.the-compost-gardener.com. Alındı 2019-05-08.
  4. ^ Comis, Don (Eylül 2002). "Glomalin: Dünyada Depolanan Toprak Karbonunun Üçte Biri İçin Yeri Saklanıyor". Tarımsal Araştırma: 4–7.
  5. ^ "Termit aktivitesinin etkisi ve toprak bileşimi üzerindeki etkisi". Araştırma kapısı. Alındı 2019-05-08.
  6. ^ soilsmatter2011 (2015-06-30). "Toprakta ne tür hayvanlar yaşar? Toprağın durumu onlar için neden önemlidir?". Toprak Önemlidir, Kepçe Alın!. Alındı 2019-05-08.

Kaynakça

  • Alexander, 1977, Toprak Mikrobiyolojisine Giriş, 2. baskı, John Wiley
  • Alexander, 1994, Biyolojik Bozunma ve Biyoremediasyon, Academic Press
  • Bardgett, R.D., 2005, The Biology of Soil: A Community and Ecosystem Approach, Oxford University Press
  • Coleman D.C. ve diğerleri, 2004, Fundamentals of Soil Ecology, 2. baskı, Academic Press
  • Coyne, 1999, Soil Microbiology: An Exploratory Approach, Delmar
  • Doran, J.W., D.C. Coleman, D.F. Bezdicek ve B.A. Stewart. 1994. Sürdürülebilir bir çevre için toprak kalitesinin tanımlanması. Soil Science Society of America Özel Yayın Numarası 35, ASA, Madison Wis.
  • Paul, P.A. ve F.E. Clark. 1996, Toprak Mikrobiyolojisi ve Biyokimyası, 2. baskı, Academic Press
  • Richards, 1987, The Microbiology of Terrestrial Ecosystems, Longman Scientific & Technical
  • Sylvia ve diğerleri, 1998, Toprak Mikrobiyolojisinin İlkeleri ve Uygulamaları, Prentice Hall
  • Toprak ve Su Koruma Derneği, 2000, Soil Biology Primer.
  • Tate, 2000, Soil Microbiology, 2. baskı, John Wiley
  • van Elsas ve diğerleri, 1997, Modern Soil Microbiology, Marcel Dekker
  • Wood, 1995, Environmental Soil Biology, 2. baskı, Blackie A & P
  • Vats, Rajeev ve Sanjeev, Aggarwal. (2019). Termit aktivitesinin toprak bileşimi üzerindeki etkisi.

Dış bağlantılar