Участие микроорганизмов в разрушении и новообразовании минералов

Превращения в почве калия, железа, алюминия, фосфора и серы, а также редких элементов связаны с процессами разрушения и новообразования минералов. Эти процессы, с одной стороны, обеспечивают потребности растений и почвенных микроорганизмов в элементах минерального питания, а с другой - влияют на такие свойства почвы, как ее поглотительная способность, структура, влагоемкость. Таким образом, в совокупности процессы образования минералов и их деструкции формируют тот комплекс свойств, который во многом определяет почвенное плодородие.

микроорганизмам почвы принадлежит важнейшая роль в деструкции минералов почвообразующих пород. В этих процессах участвуют лишайники, водоросли, грибы, бактерии и актиномицеты. Особое значение имеют микроорганизмы-кислотообразователи, например нитрификаторы, тионовые бактерии, микромицеты, велика роль лишайниковых кислот. Под корочками литофильных лишайников можно обнаружить слой разрушенной горной породы.

В результате воздействия на минералы кислот, слизей и щелочей происходит либо полное растворение минерала с образованием аморфных продуктов распада, либо ионы калия, например, изоморфно замещаются ионами водорода и натрия без разрушения кристаллических решеток минералов. Биологическое выветривание может привести к преобразованию одного минерала в другой благодаря изменению химического состава при избирательном извлечении элементов.

Устойчивость минералов к микробному разрушению определяется: 1) прочностью структуры кристаллической решетки; 2) условиями среды, в которых происходит процесс; а также 3) специфичностью комплекса микроорганизмов, то есть биохимическими механизмами их воздействия на минералы. В природе наиболее интенсивная деструкция минералов протекает в подзолистых почвах, и там, где идет процесс латеризации, то есть в влажных тропических почвах. В первом случае идет накопление SiO₂, во втором - R₂O₃.

Микроорганизмы почвы участвуют не только в рассеивании элементов, содержащихся в минералах, но и в минералообразовании гидроокиси Al (бокситов), сульфидов, карбонатов, фосфатов, силикатов, железистых минералов. Некоторые минералы возникают как почвенные новообразования, другие – в результате преобразования исходных.

Карбонатные минералы в почвах преимущественно биогенного происхождения. Кальциты образуются при осаждении Са углекислотой, выделяемой при дыхании и брожении. Осаждение кристаллов Са производится анаэробными сульфатвосстанавливающими бактериями, аэробными дрожжами, псевдомонадами.

Кремний в почвах составляет примерно 35% всех химических элементов, находится в виде кремнезема (SiO₂)n. Он активно поглощается растениями, диатомовыми водорослями, микроорганизмами при разрушении ими минералов. Основная масса биогенного кремнезема поступает в почву с растительными остатками, далее, в зависимости от условий, кремнезем либо выносится в нижние горизонты почв, либо подвергается растворению, либо кристаллизуется и превращается во вторичный кварц.

Тионовые бактерии (Thiobacillus ferrooxidans) окисляют первичные сульфиды, из которых образуются вторичные минералы, например из галенита (PbS) в англезит. Основной сурьмяный минерал антимонит Sb₂S₃ под действием этих бактерий превращается в сенармонтит.

Бактерии-полифаги родов Bacillus, Clostridium, Pseudomonas восстанавливают Fe³⁺ до нерастворимого минерала вивианита. Биохимическая активность железобактерий приводит к накоплению гидроокиси Fe и формированию орштейнового горизонта кислых подзолистых почв.

Дата добавления: 2014-01-07