Экологические группы почвенных организмов

 

1. Микробионты. Это мелкие почвенные организмы, для которых почва представляет систему микроводоемов. По существу это водные организмы. Они живут в почвенных каналах, заполненных водой. Многие из них обитают и в обычных водоемах. Однако почвенные формы намного мельче пресноводных и, кроме того, обладают способностью долго находится в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные условия. К этой группе относятся бактерии, водоросли, простейшие, коловратки, мелкие нематоды.

2. Мезобионты. Под этим названием объединяют дышащие воздухом организмы, для которых почва представляет собой систему мелких пещер. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать всей поверхностью тела, при высыхании почвы животные этой группы (клещи, мелкие насекомые, многоножки) передвигаются вглубь. Периоды затопления почвы водой представители мезобионтов переживают в пузырьках воздуха. Воздух задерживается вокруг тела благодаря несмачивающимся покровам. Кроме перечисленных животных к этой группе относятся и грибы.

3. Макробионты. Это более крупные организмы, для которых почва – плотная среда. Эти организмы передвигаются в почве, либо расширяя естественные скважины путем раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы. Раздвигая частицы почвы, продвигаются вперед дождевые черви, многоножки и корни высших растений. В узкие почвенные щели проникает передний тонкий конец тела, диаметр которого затем увеличивается и таким образом скважина расширяется. Роющие животные имеют специальные приспособления для разрыхления и отгребания почвенных частиц. Они могут уходить из слоев, где возникают неблагоприятные условия. Сюда относят медведку, личинок жужелицы, хруща и некоторых других насекомых.

4. Мегобионты. Крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь, другие используют норы для размножения, зимовок, спасения от опасности. Внешний облик и анатомические особенности животных зависят от длительности пребывания в почве. Недоразвитые глаза, короткий густой мех, сильные копательные конечности с крепкими когтями характерны для животных постоянно живущих в почве. Это кроты, слепыши, землеройки. Норные животные тоже имеют крепкие когти и копательные конечности (суслики, сурки, тушканчики, кролики, барсуки).

Корень

Корень – вегетативный орган растения, выполняющий следующие функции:

1. почвенное питание;

2. укрепление растения в почве;

3. синтез различных веществ (гормоны и др.);

4. запасание веществ;

5. симбиоз с грибами и бактериями

Все эти функции присущи большинству нормально развитых корней, у которых основной является функция почвенного питания. При изменении основной функции возникают такие видоизменения корней как корнеплоды и корневые шишки (запасающая функция), микориза или клубеньки (симбиоз с грибами и ли бактериями) и т.д.

Основную функцию почвенного питания корней выполняют всасывающие окончания. Общая поглощающая поверхность корней увеличивается благодаря обильному ветвлению и образованию большого числа всасывающих окончаний; постоянному нарастанию корней и передвижению всасывающих окончаний в новые участки почвы; образованию корневых волосков.

Всасывающее окончание корня имеет сложное строение и подразделяется на зоны.

Зона деления находится на самом кончике корня. Здесь клетки мелкие с большими ядрами, постоянно делящимися путем митоза. Новые клетки откладываются не только вверх, но и вниз, пополняя корневой чехлик, который защищает их и облегчает проталкивание между частичками почвы.

В следующей зоне роста клетки увеличиваются в объеме и вытягиваются в длину.

Зона всасывания отличается появлением на поверхностной кожице корня (ризодерме) многочисленных корневых волосков, через которые происходит обмен веществ между корнем и почвой. Поглощаются почвенный раствор и кислород, выделяются углекислый газ, вещества-растворители, облегчающие всасывание, и информационные вещества. Кроме того, корень взаимодействует с живым населением почвы, привлекая полезные и защищаясь от болезнетворных микроорганизмов. Часть почвы вокруг корневого окончания, отличающаяся по химическому, физическому и биологическому составу называется ризосферой.

Под ризодермой находятся рыхло лежащие клетки первичной коры, которая участвует в проведении поглощенных корневыми волосками веществ. Самый внутренний слой первичной коры – эндодерма. Клетки эндодермы плотно прилегают друг к другу для того, чтобы контролировать передвижение веществ из коры в центральный цилиндр.

Самые наружные клетки центрального цилиндра, способные к делению называются перицикл. В центре цилиндра залегает водопроводящая ткань – ксилема (древесина). По ксилеме почвенный раствор поступает наверх. На поперечном сечении ксилема образует звезду, между лучами которой располагаются группы флоэмы – ткани, по которой сверху в корень поступают питательные вещества, синтезированные в листьях. Между ксилемой и флоэмой имеется тонкая прослойка из мелких клеток, способных к делению – камбий.

В верхней части зоны поглощения корневые волоски отмирают, и начинается рост корня в толщину – это зона проведения веществ. Утолщение происходит за счет деления клеток камбия, который откладывает новые слои клеток внутрь от себя, пополняя ксилему, и наружу – образуя новые слои флоэмы. В результате этого старые корни могут достигать значительной толщины. Ризодерма и первичная кора заменяются новой покровной тканью – пробкой, которая образуется в результате деления клеток перицикла, откладывающего новые клетки наружу.

В зоне проведения образуется микориза – симбиоз грибов с корнями растений. Гифы гриба пронзают корень, доставляя в него воду с минеральными веществами, а из корня получают органические вещества для питания.

Обычно растения обладают многочисленными и сильно разветвленными корнями. Совокупность всех корней одной особи образует единую в морфологическом и физиологическом отношении корневую систему растения.

В состав корневых систем входят корни различной морфологической природы – главный корень, боковые и придаточные корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на корне (главном, боковом, придаточном). Придаточные корни возникают на побеге или его частях (листьях, стеблях, почках). В формировании корневых систем главный и придаточные корни могут принимать различное участие.

 

Морфологическая классификация корневых систем.

1. Система главного корня состоит из главного корня и боковых корней.

2. Система придаточных корней содержит только придаточные и боковые корни.

3. Смешенная корневая система состоит из корней всех трех типов.

 

Экологическая классификация корневых систем основана на приспособлении корневых систем растения к различным условиям увлажнения почвы.

1. Экстенсивная корневая система охватывает большой объем почвы, но сравнительно слабо ветвится, так что почва пронизана корнями негусто. Этот тип корневых систем встречается в местах недостаточного увлажнения почвы атмосферными осадками. Корни растений проникают глубоко, стремясь к местам залегания грунтовых вод.

2. Интенсивная корневая система охватывает небольшой объем почвы, но густо пронизывает ее многочисленными сильно ветвящимися корнями. Такие корневые системы расположены поверхностно и ориентированы на атмосферные осадки.

 

Грибы

 

Грибы представляют собой самостоятельное царство эукариотических организмов, коренным образом отличающихся от растений и животных. Царство грибов характеризуется следующими признаками: гетеротрофный сапрофитный тип питания, образование хорошо выраженной клеточной стенки на основе хитина, неподвижность в вегетативном состоянии, неограниченный рост, запасной продукт – гликоген.

Вегетативное тело большинства грибов называется мицелий. Мицелий состоит из ветвящихся нитей толщиной в одну клетку – гиф с верхушечным ростом и боковым ветвлением. Мицелий пронизывает почву, выделяет пищеварительные соки и поглощает из него питательные вещества. Над поверхностью могут возвышаться органы размножения – плодовые тела или спорангии со спорами.

Мицелий может быть одноклеточным (дрожжи), многоклеточный (пеницилл), неклеточным, лишенным перегородок и представляющим как бы одну гигантскую клетку (мукор).

Грибы размножаются вегетативным, бесполым и половым путем. При вегетативном размножении от мицелия отделяются неспециализированные части, которые дают начало новому мицелию. У дрожжей вегетативное размножение происходит путем почкования клеток. Бесполое размножение происходит при помощи специализированных клеток – спор. Споры у грибов развиваются внутри спорангиев или на специализированных веточках мицелия. Споры пассивно переносятся токами воздуха, каплями дождя, насекомыми и другими способами. Из спор прорастает новый мицелий.

Половой процесс у грибов состоит из двух не совпадающих во времени этапов – слияние цитоплазм двух клеток и слияние ядер. В результате первого этапа образуется клетка с двумя ядрами – дикарион. Далее ядра дикариона сливаются, диплоидное ядро делится мейотически, образуя споры. Ядра в дикариотической клетке могут продолжительное время делится синхронно, и образуется мицелий из двуядерных клеток. В некоторых определенных клетках этого мицелия происходит слияние ядер, а затем мейоз.

В природе грибы обитают на самых разнообразных субстратах: в воде, почве, на древесине и опаде, на живых тканях растений и животных и т.д. Одна из наиболее обширных и разнообразных экологических групп грибов – почвенные грибы. В почве развиваются многочисленные микроскопические грибы и мицелий грибов, образующих в почве или на ее поверхности крупные плодовые тела. Одни грибы представляют постоянных обитателей почвы, другие проходят в ней только определенные стадии своего жизненного цикла.

Грибы в большом количестве развиваются в верхнем горизонте почвы, заселяют ризосферу растений и лесную подстилку. Среди почвенных грибов многие образуют микоризу с разными группами высших растений. Почвенные грибы играют большую роль в разложении органического вещества, образовании гумуса и других процессах, протекающих в почве.