Лекция 11. Высшие растения

ЧАСТЬ II. Экологические функции почвенной биоты.

Четыре царства живой природы:

1. Растения (Plantae) – фотосинтезирующие организмы, эукариоты (доядерные) – от одноклеточных водорослей до сосудистых растений с тканевым строением тела, первичные продуценты органического вещества, автотрофы.

2. Животные (Animalia) – эукариоты – от одноклеточных простейших до сложных организмов с тканевым строением тела и наличием специализированных органов, консументы – потребители готового органического вещества на разных трофических уровнях, тип питания - переваривание.

3. Грибы (Mycota) – эукариоты с адсорбционным типом питания, одноклеточные и мицелиальные, иногда образующие ложные ткани, главные разлагатели органического вещества (редуценты).

4. Прокариоты (Procariotae) – доядерные, преимущественно одноклеточные и нитчатые микроскопические организмы, по типу питания автотрофы (фото- и хемосинтез) или гетеротрофы (абсорбция), продуценты или редуценты.

Высшие растения основные первичные продуценты, составляющие ядро наземных биогеоценозов. С продукции органического вещества начинается биологический круговорот. Он включает:

- поступление элементов из почв и атмосферы в растения,

- биосинтез ими полимерных веществ и

- последующее разложение мертвых остатков микроорганизмами с возвращением элементов в почву и атмосферу.

В результате биологического круговорота происходит обогащение почвы органическим веществом, азотом, элементами минерального питания, которые вновь поступают в растения.

Биологический круговорот отличается в разных природных зонах по комплексу показателей.

Характеристика биологического круговорота

Показатели	Тундра	Лесная зона	Степи	Пустыни
арктические	кустарниковые	ельники	дубравы	луговые	сухие	полынные	эфимерные
Биомасса, ц/га
Доля подземных органов, %	70-83	22-24	68-85	До 90
Опад, ц/га	2,6
Подстилка, ц/га							-	-

Общая биомасса наиболее высока в лесной зоне, а доля подземных органов минимальная. В этой зоне значительная часть веществ накапливается в форме подстилки, особенно в хвойных лесах. Опад медленно перерабатывается, особенно в хвойных лесах, из-за химического состава и грубости хвои, поэтому накапливается мощная, плохо переработанная многолетняя подстилка. Основные переработчики опада – клещи, грибы. В лиственных лесах мощность подстилки меньше, так как состав опада другой (pH нейтральный, высоко содержание кальция). Комплекс сапрофагов начинается с червей.

По сравнению с лесной зоной в тундре и пустынях, то есть в крайних для жизни условиях, создается относительно небольшая биомасса с высокой пропорцией подземных органов, достигающей в пустыне 90%. Резкие различия между тундрой и пустыней заключается в накоплении мертвых остатков, количество которой достигает максимума в тундре, и минимума в пустынях. В тундре слабо идет процесс разложения опада, а в пустыне – очень быстрая минерализация.

С особенностями формирования надземной и подземной массы растений связаны и процессы почвообразования. В лесах основные процессы разложения органических остатков и формирования гумуса сосредоточены в подстилке. В степной зоне с хорошо развитой корневой системой травянистых растений разложение происходит в самой почвенной толще, что приводит к формированию мощного гумусового горизонта.

Корневые системы растений оказывают влияние на физические и химические свойства почв, ее биологическую активность. Они формируют структуру, влияют на порозность, аэрацию, участвуют в первичном разрушении минералов, снабжают почвенные микроорганизмы элементами питания. Благодаря корневым системам происходит биогенная аккумуляция и дифференциация веществ в почвенном профиле.

На поверхности и вблизи корней (в ризоплане и ризосфере) сосредоточены микроорганизмы, осуществляющие главные стадии круговорота N – процессы азотфиксации и денитрификации. Прежизненные выделения корней являются доступным источником энергии для этих микроорганизмов.

Корнями растений питаются не только почвенные беспозвоночные (клещи, нематоды), на корнях развиваются грибы, образующие микоризу, с клетками корней вступают в симбиоз клубеньковые азотфиксирующие бактерии.

Лекция 12. Почвенные водоросли (Algae)

Почвенные водоросли – это экологическая группировка тех видов водорослей, жизнь которых постоянно связана с почвой. Они включают:

-наземные формы- при благоприятных условиях разрастаются на поверхности почвы в виде корочек или пленок,

- водно-наземные обитают в водной среде постоянно влажных почв,

- собственно почвенные обитают в толще почв.

Большинство почвенных водорослей – микроскопические организмы, но их скопления легко разглядеть невооруженным взглядом. Особенно интенсивно они развиваются на полевых почвах до посева и после сбора урожая – такое явление называется «цветение почвы», что является признаком хорошего урожая. Цветение весной и осенью происходит при сочетании благоприятных условий влажности, температуры, освещенности и достаточного количества элементов питания: численность на 1 см² поверхности достигает 40 млн. клеток, а биомасса до 1,5 т/га. После отмирания эта биомасса поступает в биологический круговорот и используется микроорганизмами и, через них, высшими растениями.

Водоросли – первопоселенцы поверхностей скал, стволов деревьев и различных сооружений, если есть условия конденсации влаги на них и достаточное освещение. Они способны заселять вулканический пепел и лаву, антропогенные минеральные субстраты – промышленные отвалы и строительный мусор.

Водоросли обнаруживаются во всех типах почв. Их численность и биомасса варьирует в одной и той же почве в зависимости от влажности, солевого режима и условий освещения. Годовая продукция в различных почвах варьирует от 50 до 150 кг/га.

Функции водорослей в почвах определяются, прежде всего, их принадлежностью их к автотрофам – первичным продуцентам органического вещества. Их биомасса меньше биомассы высших растений, но легко накапливается в благоприятных условиях и легко минерализуется, служит пищей для беспозвоночных животных.

Водоросли оказывают влияние на кислородный режим почвы, ее структуру, накопление в них N. Они могут служить индикаторами протекающих в почве процессов, газового и солевого режимов почвы, загрязненность.

Дата добавления: 2014-01-04