4.5. Життя в ґрунті

Ґрунти є досить специфічною частиною екосистеми. Вони мають своєрідне тваринне населення. Перш за все ґрунт – це основне середовище, де розташовані корені рослин, середовище, куди надходить весь рослинний опад та трупи померлих тварин екосистем, середовище, де зосереджена основна маса редуцентів будь-якої наземної екосистеми.

Залежно від видів автотрофних рослин та їх життєвих форм корені рослин розміщуються в ґрунті на різних глибинах. У середньому в помірних широтах вони проникають на глибину 1-2 м. Залежно від умов вологості корені можуть розміщуватися

в різних горизонтах ґрунту, але в цілому основна маса їх знаходиться в гумусному шарі ґрунту (табл. 4.1, рис. 4.4).

Корені не просто розміщуються в ґрунті. Вони в ньому живуть, їхня діяльність полягає в постійному поглинанні з ґрунту води за рахунок різниці осмотичного потенціалу в клітинах кореня й у ґрунтовому розчині та постійному поглинанні мінеральних речовин. У процесі поглинання води корені швидко утворюють навколо себе зони висушеного ґрунту. Природне надходження води до таких зон відбувається поступово, і тому в коренів у процесі еволюції виробилася здатність до швидкого росту та розгалуження з метою переміщення в нові, більш зволожені, ділянки ґрунту. Стає зрозумілим, чому для успішної життєдіяльності рослин необхідна оптимальна щільність ґрунту.

Добування рослинами поживних речовин з твердої фази ґрунту також є активним процесом. Оскільки далеко не всі ґрунтові біогенні елементи знаходяться в ґрунтовому розчині у вигляді іонів, кореням рослин доводиться самим «готувати» собі їжу. Це здійснюється в результаті роботи двох механізмів.

1. Корені реалізують видільну функцію, яка полягає в тому, що з живих коренів у ґрунт безперервно надходять органічні кислоти і, головним чином, вугільна кислота. Об’єм таких кореневих виділень за весь період життя рослини сягає 5% загальної її ваги. Кислоти, що виділяються, забезпечують розчинення ґрунтових солей та роз’їдання кристалічних ґрат мінералів, вивільняючи необхідні рослинам біогенні елементи.

2. Корені живуть у сполученні з ґрунтовими мікроорганізмами, які, оселяючись навколо коренів, утворюють особливу зону ґрунтового життя – ризосферу. Мікробне населення ризосфер досить різноманітне. За даними Є.Н. Мішустіна (1970), сюди входять бактерії, актиноміцети та гриби. Загальна їх кількість у зоні ризосфери досягає 150-300 млн. на 1 г ґрунту, тоді як поза ризосферою – тільки 0,5-1,8 млн. Усі сапрофітні мікроорганізми ризосфери активно руйнують органічну речовину ґрунту та готують мінеральну поживу для рослин. Відіграють вони й захисну роль, виступаючи як бар’єр між коренем та паразитичною мікрофлорою ґрунту.

Не менш важливо, що так звані силікатні бактерії ризосфер здійснюють розкладання таких, що містять калій та магній, силікатів та алюмосилікатів мінеральної частини ґрунту. В.І. Вер-надський (1927) писав, що «ця реакція за своїм значенням та за своїм характером нагадує іншу, ще більш важливу, – руйнування таких стійких молекул, як С0₂ та Н₂0, зеленою живою речовиною».

У ряді бобових та небобових рослин корені вступають у пряме співжиття з бактеріями роду Rhizobium, які формують на їх коренях бульбашки. Ще в 1888 році М. Бейеринк показав, що ці бактерії зв’язують газоподібний азот повітря та переводять його у форму, доступну для вищих рослин.

Велика кількість рослин має й інший тип співжиття коренів – співжиття з ґрунтовими грибами, які називаються мікоризою. Мікориза буває ектотрофною, що розміщується в зоні ризосфери та оплітає корені зовні, та ендотрофною, що проникає прямо в тканини кореня. Ектотрофні мікоризи однорічні, вони утворюються щороку заново. Усі гриби, що утворюють мікоризу, збільшують зовнішню поверхню коренів і тим самим збільшують ефективність їх роботи при поглинанні води та мінеральних солей. Руйнуючи перегній, мікоризні гриби синтезують ряд біологічно активних речовин, які поліпшують ріст рослин.

Тваринне та мікробне населення ґрунту представлене кон-сументами різних рівнів та мікроорганізмами-редуцентами. їхня діяльність являє собою сумісну роботу в процесах гуміфікації та мінералізації органічної речовини, що надходить до ґрунту. Основні групи ґрунтових організмів, які руйнують та перетворюють органічні речовини, що надходять у ґрунт, такі:

1. Дощові черви. Вони мають чисельність до 100-600 особин на 1 м², і на їх долю припадає 50-90% усієї живої біомаси ґрунту. Унаслідок їхньої діяльності протягом року перероблюється до 225 кг/га ґрунтової маси. Одна особина дощового черва за рік пропускає через себе 400-500 г суміші органічних речовин та мінеральних часток ґрунту.

2. Енхітреїди. Дрібні черви, довжиною до 5-30 мм. На 1 м² ґрунту їх припадає кілька тисяч особин, а за сумарною біомасою вони лише трохи поступаються перед дощовими червами.

3. Двопарноногі багатоніжки, які теж досить активно переробляють ґрунтову речовину.

4. Ногохвістки (Collembolä). Подрібнюють опад у підстилці. Мають біомасу 1-14 г на 1 м² ґрунту.

Як вихідний органічний матеріал, який зазнає в ґрунті біологічної переробки організмами, що населяють ґрунт, можна розглянути деревину. Деревина, що потрапляє на поверхню ґрунту, перш за все перероблюється личинками комах (скрипунів, златок, сверлил), які використовують її в їжу. їм на зміну приходять гриби, міцелій яких, у першу чергу, оселяється в ходах, пророблених у деревині комахами. Гриби ще сильніше роз-рихлюють та руйнують деревину. Така крихка деревина та сам міцелій служать їжею для личинок вогнецвіток. На наступному етапі в такій сильно зруйнованій деревині оселяються мурашки, які знищують майже всіх личинок та створюють умови для поселення в деревині нової генерації грибів. Грибами починають живитися слимаки. Завершують гуміфікацію та руйнування деревини мікроорганізми-редуценти.

Аналогічно відбувається гуміфікація та мінералізація диких та свійських тварин, що надходять до ґрунту.

У комах – постійних жителів ґрунту – є значна кількість спеціальних пристосувань для існування в цьому середовищі. Як було показано М.С. Гіляровим (1970), ґрунтові комахи відрізняються сплющеною формою тіла, багато з них здатні згортатися в клубок, захищаючи себе від хижаків та висихання, а інші, як наприклад вовчок, отримали в процесі еволюції потужні передні кінцівки риючого типу.

У цілому всі живі істоти ґрунту виступають як дуже важлива частка біоценозу. Слід підкреслити, що діяльність ґрунто-

вих організмів здійснюється на основі кооперації різних груп, які послідовно переробляють органічну речовину ґрунту. Ґрунтове населення являє собою таку ж закономірну цілісність, як і наземне.