Википедија

Екологија на почвата

Екологијата на почвата е проучување на интеракциите меѓу почвените организми и помеѓу биотските и абиотските аспекти на почвената средина.[1] Таа е особено фокусирана на циклусот на хранливи материи, формирањето и стабилизирањето на структурата на порите, ширењето и виталноста на патогените и биоразновидноста на биолошката заедница.

Преглед

уреди

Почвата е составена од мноштво физички, хемиски и биолошки ентитети, со многу интеракции кои се случуваат помеѓу нив. Почвата е променлива мешавина од минерали и органска материја во распаѓање. Заедно со соодветните количини на воздух и вода, таа делумно обезбедува храна и поддршка за растенијата.

Разновидноста и изобилството на почвениот живот го надминува оној на кој било друг екосистем. Воспоставувањето на растенијата, конкурентноста и растот во голема мера се регулирани од екологијата под земјата, така што разбирањето на овој систем е суштинска компонента на растителните науки и копнената екологија.

Одлики на екосистемот

уреди
  • Влагата е главен ограничувачки фактор на копното. Копнените организми постојано се соочуваат со проблемот на дехидрација. Транспирацијата или испарувањето на водата од површините на растенијата е процес на дисипација на енергија уникатен за копнената средина.
  • Температурните варијации и екстреми се поизразени во воздухот отколку во водениот медиум.
  • Од друга страна, брзата циркулација на воздухот низ целиот свет резултира со неверојатно постојана содржина на кислородот и јаглеродниот диоксид.
  • Иако почвата нуди цврста поддршка, воздухот не го нуди истото. Силни скелети еволуирале и кај копнените растенија и кај животните, а кај вторите еволуирале и специјални средства за движење.
  • Земјата, за разлика од океанот, не е континуирана; постојат важни географски бариери за слободното движење.
  • Природата на подлогата, иако е важна во водата е особено витална во копнената средина. Почвата, а не воздухот, е извор на многу променливи хранливи материи; тоа претставува високо развиен еколошки потсистем.

Почвена фауна

уреди

Почвената фауна е од клучно значење за содржината на почвата, распаѓањето на ѓубрето, циклусот на хранливи материи, биотската регулација и за промовирање на растот на растенијата. Сепак, почвените организми остануваат недоволно застапени во студиите за процесите на почвата и во постоечките вежби за моделирање. Ова е последица на претпоставката дека разновидноста под земја е еколошки непотребна и дека почвените мрежи за исхрана покажуваат повисок степен на сештојади. Сепак, се акумулираат докази за силното влијание на абиотските филтри, како што се температурата, влагата и pH вредноста на почвата, како и одликите на живеалиштата на почвата во контролирањето на нивните просторни и временски обрасци.

Почвите се сложени системи и нивната сложеност лежи во нивната хетерогена природа: мешавина од воздух, вода, минерали, органски соединенија и живи организми. Просторната варијација, и хоризонтална и вертикална, на сите овие состојки е поврзана со агенсите кои формираат почва кои варираат од микро до макро размери.[2] Следствено, хоризонталната нерамна дистрибуција на својствата на почвата (температура на почвата, влага, рН, отпадоци/достапност на хранливи материи, итн.), исто така, ги поттикнува разликите на почвените организми низ пределот,[3] и беше еден од главните аргументи за објаснување големата разновидност забележана во почвените заедници.[4] Бидејќи почвите исто така покажуваат вертикална стратификација на нивните елементарни состојки долж профилот на почвата како резултат на микроклимата, текстурата на почвата и количината и квалитетот на ресурсите кои се разликуваат помеѓу хоризонтите на почвата, заедниците на почвата исто така се менуваат во изобилството и структурата со длабочината на почвата.[5]

Поголемиот дел од овие организми се аеробни, така што количината на порозен простор, дистрибуцијата на големината на порите, површината и нивото на кислород се клучни за нивните животни циклуси и активности. Најмалите суштества (микроби) ги користат микропорите исполнети со воздух за да растат, додека на другите поголеми животни им требаат поголеми простори, макропори или водениот слој што ги опкружува честичките на почвата за да се движат во потрага по храна. Затоа, текстуралните својства на почвата заедно со длабочината на водната маса се исто така важни фактори кои ја регулираат нејзината разновидност, големината на населението и нивната вертикална стратификација. На крајот на краиштата, структурата на почвените заедници силно зависи не само од природните фактори за формирање на почвата, туку и од човечките активности (земјоделство, шумарство, урбанизација) и го одредува обликот на пејзажите во смисла на здрави или контаминирани, недопрени или деградирани почви.

Макрофауна

уреди
 
Макрофауна на почвата, климатски градиенти и хетерогеност на почвата

Бидејќи сите овие двигатели на промените на биолошката разновидност функционираат и над земја, се очекува постоење на одредена усогласеност на механизмите што ги регулираат просторните модели и структурата на надземните и подземните заедници. Како поддршка на оваа теза, една теренска студија од мал обем откри дека односите помеѓу хетерогеноста на животната средина и богатството на видовите можат да бидат општа одлика на еколошките заедници.[4] Спротивно на тоа, молекуларното испитување на 17.516 еколошки генски секвенци на 18S rRNA кои претставуваат 20 фили на почвени животни кои покриваат опсег на биоми и географски широчини ширум светот покажа поинаку, а главниот заклучок од оваа студија беше дека разновидноста на животните под земја може да биде обратно пропорционална на надземниот биоразновидност.[6]

Недостатокот на различни географски градиенти во биоразновидноста на почвата е во контраст со оние јасни глобални обрасци забележани за растенијата над земја и доведе до претпоставка дека тие навистина се контролирани од различни фактори.[7] На пример, во 2007 година, Лозупоне и Најт открија дека соленоста е главната еколошка детерминанта на составот на разновидноста на бактериите низ целиот свет, наместо екстремните температури, pH вредностите или други физички и хемиски фактори.[5] Во друга студија на глобално ниво во 2014 година, Tedersoo et al. беше откриено дека габичното богатство е каузално неповрзано со разновидноста на растенијата и подобро се објаснува во врска со климатските фактори, проследени со едафични и просторни обрасци.[8] Глобалните модели на дистрибуција на макроскопски организми се многу послабо документирани. Сепак, малкуте достапни докази се чини дека укажуваат на тоа дека, во големи размери, почвените метазои реагираат на висински, географски или површински градиенти на ист начин како надземните организми.[9] Спротивно на тоа, во локални размери, високата разновидност на микрохабитати кои вообичаено се наоѓаат во почвите го обезбедуваат потребното распределување на нишата за да се создадат „жешки точки“ на разновидност во само грам почва.[7]

Не само што е тешко да се објаснат просторните модели на биоразновидноста на почвата, туку и неговите потенцијални врски со многу процеси на почвата и целокупното функционирање на екосистемот остануваат предмет на дебата. На пример, додека некои студии открија дека намалувањето на изобилството и присуството на почвени организми резултира со опаѓање на повеќекратните функции на екосистемот,[10] други заклучија дека разновидноста на растенијата само над земјата е подобар предиктор за мултифункционалноста на екосистемот од биоразновидноста на почвата.[11] Почвените организми покажуваат широк спектар на преференции за исхрана, животни циклуси и стратегии за преживување и тие комуницираат во сложени мрежи за исхрана.[12] Следствено, разновидноста на видовите само по себе има многу мало влијание врз процесите на почвата и функционалната различност може да има посилни влијанија врз функционирањето на екосистемот.[13] Затоа, покрај тешкотиите во поврзувањето на различностите над и под земја во различни просторни размери, за подобро разбирање на биотските ефекти врз екосистемските процеси може да биде потребно инкорпорирање на голем број компоненти заедно со различни мулти-трофични нивоа[14] како и многу помалку разгледуваните нетрофични интеракции како што е форезијата.[15] Дополнително, ако почвените системи се навистина самоорганизирани, а почвените организми ги концентрираат своите активности во одреден сет на дискретни скали со некоја форма на севкупна координација,[16] нема потреба да се бараат надворешни фактори кои ги контролираат разните видови почвени конституенти. Наместо тоа, можеби ќе треба само да го препознаеме фактот што тешко е да се предвидат врските помеѓу надземната и подземната разновидност и процесите на почвата.

Микрофауна

уреди

Постојат значителни достигнувања во истражувањата на одговорите на ниво на под-организми во животната средина [17] и различните омички пристапи, како што се метагеномика, метатранскриптомика, протеомика и протеогеномика, брзо напредуваат, барем за микробниот свет.[18] Метафеномиката неодамна беше предложена како подобар начин да се опфатат омиките и еколошките ограничувања.[19]

Почвена мрежа на исхрана

уреди

Неверојатна разновидност на организмите ја сочинуваат мрежата на исхрана на почвата. Орханизмите се разликуваат по големина од најмалите едноклеточни бактерии, алги, габи и протозои, до посложени нематоди и микро-членконоги, до видливите дождовни црви, инсекти, мали ’рбетници и растенија. Додека овие организми јадат, растат и се движат низ почвата, тие овозможуваат постоење на чиста вода, чист воздух, здрави растенија и умерен проток на вода.

Постојат многу начини на кои мрежата за исхрана на почвата е составен дел од процесите во животната средина. Почвените организми разградуваат органски соединенија, вклучувајќи ѓубриво, растителни остатоци и пестициди, спречувајќи ги да навлезат во водата и да станат загадувачи. Тие одвојуваат азот и други хранливи материи кои инаку би можеле да навлезат во подземните води, а го фиксираат азотот од атмосферата, правејќи го достапен за растенијата. Многу организми ја подобруваат агрегацијата и порозноста на почвата, со што се зголемува инфилтрацијата и се намалува површинското истекување. Почвените организми конзумираат и штетници на културите и се храна за надземните животни.

Истражувања

уреди

Истражувачките интереси опфаќаат многу аспекти од екологијата и микробиологијата на почвата. Во основа, истражувачите се заинтересирани да ја разберат интеракцијата меѓу микроорганизмите, фауната и растенијата, биогеохемиските процеси што тие ги спроведуваат и физичката средина во која се одвиваат нивните активности и да го применат ова знаење за решавање на еколошките проблеми.

Пример за истражувачки проекти се оние кои ги испитуваатбиогеохемијата и микробната екологија на почвите на септичките дренажни полиња што се користат за третирање на домашните отпадни води, улогата на анецичните дождовни црви во контролирањето на движењето на водата и циклусот на азотот во земјоделските почви и проценката на квалитетот на почвата во зависност од тревата.[20]

Од 2006 година од особен интерес е да се разберат улогите и функциите на арбускуларните микоризни габи во природните екосистеми. Ефектот на антропските почвени услови врз арбускуларните микоризни габи и производството на гломалин од арбускуларните микоризални габи се од особен интерес поради нивната улога во запленувањето на атмосферскиот јаглерод диоксид.

Наводи

уреди
  1. ↑ Access Science: Soil Ecology Архивирано на 12 март 2007 г.. Url last accessed 2006-04-06
  2. ↑ Lin, Hangsheng; Wheeler, Dan; Bell, Jay; Wilding, Larry (2005). „Assessment of soil spatial variability at multiple scales“. Ecological Modelling. 182 (3–4): 271–290. doi:10.1016/j.ecolmodel.2004.04.006.
  3. ↑ Wall, Diana H. (14 June 2012). Soil Ecology and Ecosystem Services. ISBN 978-0-19-957592-3.
  4. ↑ 4,0 4,1 Nielsen, Uffe N.; Osler, Graham H. R.; Campbell, Colin D.; Neilson, Roy; Burslem, David F. R. P.; Van Der Wal, René (2010). „The Enigma of Soil Animal Species Diversity Revisited: The Role of Small-Scale Heterogeneity“. PLOS ONE. 5 (7): e11567. Bibcode:2010PLoSO...511567N. doi:10.1371/journal.pone.0011567. PMC 2903492. PMID 20644639.Nielsen, Uffe N.; Osler, Graham H. R.; Campbell, Colin D.; Neilson, Roy; Burslem, David F. R. P.; Van Der Wal, René (2010).
  5. ↑ 5,0 5,1 Berg, Matty P.; Bengtsson, Janne (2007). „Temporal and spatial variability in soil food web structure“. Oikos. 116 (11): 1789–1804. doi:10.1111/j.0030-1299.2007.15748.x.
  6. ↑ Wu, T.; Ayres, E.; Bardgett, R. D.; Wall, D. H.; Garey, J. R. (2011). „Molecular study of worldwide distribution and diversity of soil animals“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (43): 17720–17725. Bibcode:2011PNAS..10817720W. doi:10.1073/pnas.1103824108. PMC 3203765. PMID 22006309.
  7. ↑ 7,0 7,1 Bardgett, Richard D.; Van Der Putten, Wim H. (2014). „Belowground biodiversity and ecosystem functioning“. Nature. 515 (7528): 505–511. Bibcode:2014Natur.515..505B. doi:10.1038/nature13855. PMID 25428498.
  8. ↑ Tedersoo, Leho; и др. (2014). „Global diversity and geography of soil fungi“ (PDF). Science. 346 (6213). doi:10.1126/science.1256688. PMID 25430773.
  9. ↑ Decaëns, Thibaud (2010). „Macroecological patterns in soil communities“. Global Ecology and Biogeography. 19 (3): 287–302. doi:10.1111/j.1466-8238.2009.00517.x.
  10. ↑ Wagg, C.; Bender, S. F.; Widmer, F.; Van Der Heijden, M. G. A. (2014). „Soil biodiversity and soil community composition determine ecosystem multifunctionality“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (14): 5266–5270. Bibcode:2014PNAS..111.5266W. doi:10.1073/pnas.1320054111. PMC 3986181. PMID 24639507.
  11. ↑ Jing, Xin; Sanders, Nathan J.; Shi, Yu; Chu, Haiyan; Classen, Aimée T.; Zhao, Ke; Chen, Litong; Shi, Yue; Jiang, Youxu (2015). „The links between ecosystem multifunctionality and above- and belowground biodiversity are mediated by climate“. Nature Communications. 6: 8159. Bibcode:2015NatCo...6.8159J. doi:10.1038/ncomms9159. PMC 4569729. PMID 26328906.
  12. ↑ Briones, Marãa Jesãºs I. (2014). „Soil fauna and soil functions: A jigsaw puzzle“. Frontiers in Environmental Science. 2. doi:10.3389/fenvs.2014.00007.
  13. ↑ Heemsbergen, D. A.; Berg, M. P.; Loreau, M.; Van Hal, J. R.; Faber, J. H.; Verhoef, H. A. (2004). „Biodiversity Effects on Soil Processes Explained by Interspecific Functional Dissimilarity“. Science. 306 (5698): 1019–1020. Bibcode:2004Sci...306.1019H. doi:10.1126/science.1101865. PMID 15528441.
  14. ↑ Scherber, Christoph; и др. (2010). „Bottom-up effects of plant diversity on multitrophic interactions in a biodiversity experiment“ (PDF). Nature. 468 (7323): 553–556. Bibcode:2010Natur.468..553S. doi:10.1038/nature09492. PMID 20981010. Архивирано од изворникот (PDF) на 2022-02-20. Посетено на 2023-05-31.
  15. ↑ Goudard, Alexandra; Loreau, Michel (2008). „Nontrophic Interactions, Biodiversity, and Ecosystem Functioning: An Interaction Web Model“. The American Naturalist. 171 (1): 91–106. doi:10.1086/523945. PMID 18171154.
  16. ↑ Lavelle, Patrick; Spain, Alister; Blouin, Manuel; Brown, George; Decaëns, Thibaud; Grimaldi, Michel; Jiménez, Juan José; McKey, Doyle; Mathieu, Jérôme (2016). „Ecosystem Engineers in a Self-organized Soil“. Soil Science. 181 (3/4): 91–109. Bibcode:2016SoilS.181...91L. doi:10.1097/SS.0000000000000155.
  17. ↑ Thomsen, Philip Francis; Willerslev, Eske (2015). „Environmental DNA – an emerging tool in conservation for monitoring past and present biodiversity“. Biological Conservation. 183: 4–18. doi:10.1016/j.biocon.2014.11.019.
  18. ↑ Nannipieri, Paolo (2014). „Soil as a Biological System and Omics Approaches“. EQA - International Journal of Environmental Quality. 13: 61–66. doi:10.6092/issn.2281-4485/4541.
  19. ↑ Jansson, Janet K.; Hofmockel, Kirsten S. (2018). „The soil microbiome — from metagenomics to metaphenomics“. Current Opinion in Microbiology. 43: 162–168. doi:10.1016/j.mib.2018.01.013. PMID 29454931.
  20. ↑ Laboratory of Soil Ecology and Microbiology Архивирано на 20 март 2015 г..

Библиографија

уреди

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Екологија_на_почвата&oldid=5287523“