Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

АНАЛИЗ ЭКОСИСТЕМНОЙ РОЛИ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ

Симонович Е.И. 1
1 НИИ биологии Южного федерального университета
Проведен анализ экосистемной роли почвенной фауны в процессе формирования почвенного плодородия. Рассмотрены пути изучения почвы и оценка реальной роли животных в почвообразовательных процессах. Подобный комплексный подход к изучению почвы способствовал реальной оценке роли биологического фактора в процессах гумусообразования и развитию тесных связей между почвоведением и зоологией и способствовало формированию современного взгляда на почву, как совокупность абиотических и биотических факторов. Биологическое разнообразие почвенных животных – основа стабильности и расширенного воспроизводства плодородия почв. Однако в результате неразумной и непрограммируемой деятельности человека происходит обеднение видового состава и уменьшение плотности населения, снижение общей биомассы.
почвенная фауна
биологическое разнообразие
плодородие почв
1. Гельцер Ю.Г. Почвенные простейшие как тест для изучения биологически активных веществ // Вестник Москов. ун-та. 1967, № 2. С39.
2. Гиляров М.С. Почвенные животные компоненты биоценозов // Общ. биология. 1965. 26. 3. С. 276-289.
3. Гиляров М.С. Закономерности приспособлений членистоногих к жизни на суше. – М., 1970. 262 с.
4. Гиляров М.С. Учет крупных почвенных беспозвоночных (мезофауны) // Методы почвенно-зоологических исследований. – М., 1975. – С. 12-29.
5. Гиляров М.С. Коллемблы, их место в системе, особенности и значение // Фауна и экология ногохвосток. – М., 1984. – С. 3-11.
6. Докучаев В.В. Русский чернозем. СПб.: тип. Деклерона и Евдокимова, 1883. 376 с.
7. Ковда В.А. Биосфера и человечество // Биосфера и её ресурсы. – М., 1971. – С. 7-53.
8. Костычев П.А. Почвы Черноземной области России. – СПб., 1886. – 230 с.
9. Курчева Г.Ф. Роль почвенных животных в разложении и гумификации растительных остатков. – М.: Наука, 1971, 154 с.
10. Полимпсестов А.И. Степи юга России, были ли искони веков степями и можно ли облесить их? // Лесной журн. 1882. № 2. С. 93-141.
11. Пономаренко А.В., Труфанов Г.В., Голубев С.Н. Микроэлементы в организме наземных беспозвоночных // Экология. 1974. № 3. С. 84-96.
12. Симонович Е.И. Интегральный критерий оценки гумусного состояния черноземов обыкновенных и возможные пути его восстановления с использованием процессов стимуляции активности природных компонентов почвенного ценоза. Международный журнал экспериментального образования. № 1. 2013. С. 57-60.
13. Стриганова Б.Р. О разложении целлюлозы в кишечнике кивсяков Pachyiulus foctidissimus Mur. (Juloidae, Diplopoda) // Докл. АН СССР (экология). 1970. Т. 190. Вып. 3. С. 703-705.
14. Стриганова Б.Р. Питание почвенных сапрофагов. М., 1980. 242 с.
15. Darwin Ch. The formation of vegetable mould through the action of worms, with observation in their habits. L.: Murray, 1881. 328 p.
16. Hansen V. Die Tatigkeit des Regenwurms (Lumbricus terrestris) fur die Frucntbarkeit des Erdbodens // Zt. wiss. Zool. 1877. Bd.28. H.3. S. 354-364.
17. Hartenstein R. Soil Macroinvertebrates, aldehyde oxidase, catalase, cellulase and peroxidase. Soil Biol. Biochem. 1982. 14: P.387-391.
18. Kirby W. Some observations upon insects that prey upon timber // Trans. Linn. Soc. 1800. V.5. № 26. P. 246-258.
19. Murphy P.W. The biology of forest soils with special reference to the meso or meofauna. J.Soil Sci., 4, 1953, P. 155-193.
20. Ross D.J., A.Cairns. Effects of earthworms and ryegrass on respiratory and enzyme activities of soil. Soil Biol. Biochem. 1982. 14: P.583-587.

Животный мир почв многообразен по видовому составу, а его биомасса намного превышает массу всего животного населения Земли. Наиболее многочисленна группа членистоногих, среди которых постоянно открываются все новые и новые виды, ранее неизвестные науке. Среди членистоногих наибольшее распространение имеет класс насекомых, на долю которого приходится более 70% всех видов. Взрослые насекомые (имаго) и их личинки являются постоянными обитателями всех типов почв. В сообществе с разнообразными группами всех живых организмов они способны обеспечивать устойчивое равновесие биологических процессов в почве, обуславливающих ее плодородие.

Именно деятельности животных почва часто бывает обязана своей зернистой структурой. Начало изучения вопроса участия животных в формировании почвенного плодородия относится к концу 70-х началу 80-х годов XIX века. Одна из первых работ, в которой было продемонстрировано значение животных (термитов) в разложении растительных остатков принадлежит английскому энтомологу В. Кирби [18]. Особого внимания заслуживают исследования деятельности дождевых червей и их роль в образовании плодородного слоя почвы, результаты которых практически одновременно были опубликованы В. Гензеном [16], Ч. Дарвиным [15]. Именно Ч. Дарвин впервые оценил деятельность почвообитающих беспозвоночных, как один из важнейших факторов формирования почвенного покрова Земли. В этой связи следует отметить работы российского ученого лесовода А. Полимпсестова [10], в которых впервые указывалось на то, что в почвообразовательных процессах немаловажную роль, кроме дождевых червей, играют другие беспозвоночные, например мокрицы и многие виды насекомых. Параллельно с ним почвовед В.В. Докучаев в своей основополагающей работе «Русский чернозем» [6], отмечая огромное количество животных, которые населяют почву, обращал внимание на их роль в улучшении структуры почвенного слоя, повышении ее плодородия. Современник Докучаева П.А. Костычев [8], опираясь на результаты экспериментальных исследований, отводил животным более значительную роль в формировании черноземов.

Подобный комплексный подход к изучению почвы способствовал реальной оценке роли биологического фактора в процессах гумусообразования и развитию тесных связей между почвоведением и зоологией и способствовало формированию современного взгляда на почву, как совокупность абиотических и биотических факторов.

Однако оценка реальной роли животных в почвообразовательных процессах произошла значительно позже и была связана с решением практических задач защиты сельскохозяйственных и лесных культур, сохранения плодородия почвы и повышения урожайности.

Почвенный покров вместе с его обитателями играет роль универсального биологического сорбента и нейтрализатора загрязнений, минерализатора различных органических веществ [7]. На одном квадратном метре почвы обитает более двух тысяч крупных беспозвоночных [2] и до двести тысяч особей мелких артропод, нематод и коловраток [19].

В комплексах почвообитающих беспозвоночных сапрофаги, питающиеся органическими остатками, составляют до 80% и более общей зоомассы. Пропуская через свой кишечник большую массу растительных и животных тканей, сапрофаги осуществляют их механическое разрушение и перемешивают с минеральной массой. Они принимают участие не только в образовании гумифицированного слоя почвы, но и играют большую роль в распределении органического вещества по почвенному профилю. Сапрофаги также ускоряют разложение растительных остатков. Они не только непосредственно перерабатывают растительный опад, но и стимулируют активность микроорганизмов. При отсутствии животных микробы разлагают опад в два–шесть раз медленнее. Рассеивая экскременты по поверхности и в толще почвы, животные разносят и микробов, создают благоприятные очаги для их размножения и деятельности. В кишечнике сапрофагов создаются благоприятные условия для массового развития тех или иных представителей микрофлоры. В результате многократно увеличивается суммарная поверхность субстрата, доступная для воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги. Причем, эти функции не дублируются другими группами живых организмов [14].

В процессе трансформации органического вещества большое значение имеет деятельность микроорганизмов – аммонификаторов, фиксаторов молекулярного азота и разрушителей клетчатки. Почвенные беспозвоночные успешно сожительствуют с представителями всех этих групп микрофлоры.

Многие почвенные животные заглатывают вместе с органическими пищевыми веществами минеральные частицы почвы, способствующие перетиранию в кишечнике пищи. В кишечниках дождевых червей, личинок пластинчатоусых, типулид и более крупных обитателей почвы, а также в кишечниках более мелких животных – энхитреид, коллембол – происходит перемешивание минеральных частиц почвы с органическими – создаются водопрочные структурные отдельности, обеспечивающие благоприятные для растений аэрацию почвы и ее водный режим, наиболее благоприятные условия поступления элементов минерального питания в корни растений [3].

С помощью собственных ферментов и ферментов симбиотических микроорганизмов беспозвоночные расщепляют целлюлозные компоненты клеток и высвобождают лигнин, который находится в сложном соединении с клетчаткой, что имеет большое значение для развития процессов гумификации органических остатков в почве. В ходе пищеварения в кишечнике почвенных беспозвоночных происходит частичная минерализация растительных остатков, а у некоторых групп – и частичная гумификация. Экскременты животных – одна из составляющих почвенного гумуса.

Почвенная фауна имеет большое значение в обогащении почвы ферментами, витаминами и микроэлементами [17; 20; 13; 11]. В процессе жизнедеятельности беспозвоночные обогащают почву биологически активными веществами, обладающими высоким стимулирующим влиянием на проростание семян и развитие растений [1].

Значительную часть населения почвы составляют насекомые. Достаточно сказать, что около 98 % свободно живущих представителей этого класса в какой-то период своей жизни связаны с почвой [2].

Более примитивные группы (прежде всего, первично-бескрылые насекомые) связаны с почвой в течение всего жизненного цикла. Особое место в них занимают клещи (Acari) и ногохвостки (Collembola), отличающиеся разнообразием видового состава, широким спектром жизненных форм, а также значительной численностью и биомассой в большинстве местообитаний. Общепризнана их роль в регуляции жизни почвенных сообществ, минерализации и гумификации органического вещества.

Экологическое значение этих групп мелких членистоногих в жизни почвы разнообразно. Вместе с нематодами и микрофлорой микрооартроподы выполняют важную роль в процессах трансформации органического вещества в почве. Пропуская через кишечник остатки растений, они увеличивают поверхность потребляемых веществ, что значительно ускоряет влияние микроорганизмов на минерализацию и гумификацию органики. Питаясь бактериями, спорами грибов, микроартроподы не только регулируют численность последних, но способствуют расселению их в почве [4; 5]. Большая роль в этих процессах принадлежит клещам-сапрофагам: панцирным, акароидным, тарсонемоидным [4; 9].

Сапрофагия, микрофагия, альгофагия и микофагия – наиболее типичные способы питания микроартропод, что объясняет их тесную связь с почвой, практическое отсутствие у них прямой зависимости от типа растительного покрова. Потребление грибов и бактерий, ускоряющее их минерализацию, а также способность захватывать с пищей минеральные частицы делает микроартропод важными почвообразователями, их экскременты становятся мелкими структурными отдельностями почвы. Микроартроподы играют существенную роль в цепях питания почвенного яруса биогеоценоза, так как сами являются кормовой базой для многих представителей более высоких трофических уровней [5].

Микроартроподы быстро реагируют на интегральные изменения микробиологической обстановки, вызываемые различными факторами.

Интенсивное изменение биологии и экологии микроартропод [14] позволило раскрыть богатые диагностические возможности этой группы. Мелкие членистоногие являются хорошей индикаторной группой для решения задач экологического мониторинга. Полученные количественные показатели вклада почвенной биоты в деструкционные процессы способствуют более адекватной оценке ее роли в биогеохимических циклах и могут быть использованы при построении количественных моделей основных процессов биологического круговорота [12].

Биологическое разнообразие почвенных животных – основа стабильности и расширенного воспроизводства плодородия почв. Однако в результате неразумной и непрограммируемой деятельности человека происходит обеднение видового состава и уменьшение плотности населения, снижение общей биомассы.


Библиографическая ссылка

Симонович Е.И. АНАЛИЗ ЭКОСИСТЕМНОЙ РОЛИ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 10-1. – С. 108-110;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=4134 (дата обращения: 15.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074