Алғашқы тірі организмдер және олардың топырақ түзуге әсері

Мазмұны

І. Кіріспе..................................................................................................................3

ІІ. Негізгі бөлім.................................................................................................4-29 2.1 Алғашқы тірі организмдер және олардың топырақ түзуге әсері.............. 4-9  

2.2 Топырақ микроорганизмдері......................................................................9-16

2.2.1 Бактериялар.............................................................................................

2.2.2 Саңырауқұлақтар......................................................................................

2.2.3 Балдырлар...........................................................................................

2.2.4 Актиномицеттер...................................................................................

2.2.5  Қына......................................................................................................

ІІІ. Қорытынды..............................................................................................25-26 IV. Қолданылған әдебиеттер тізімі...................................................................

                                                         КІРІСПЕ

Топырақ – тірі дене. Ол тек өлі минералды заттардан ғана құрылмайды, оның құрамында әр кез азды-көпті тірі организмдер де болады, бұлар – негізінен, топырақтың тірі бөлігін құрайтын түрлі микроорганизмдер мен қарапайым ұсақ жәндіктер. Микроорганизмдер табиғаттың ыстық-суығына, оттегінің бар-жоғына, ортаның қышқылдығы мен сілтілігіне жақсы бейімделген. Оларға тек ылғал мен қоректік зат қана қажет, сондықтан олар табиғаттың барлық жерінде кездеседі. Топырақтың тірі бөлігіне өсімдіктердің тамырлары да жатады, себебі өсімдіктің тамырынсыз топырақ түзілмейді. Топырақта негізінен, бактериялар, кейбір балдырлар, саңырауқұлақтар мен қыналар сияқты микроорганизмдер мен төменгі сатылы өсімдіктердің түрлері көп кездеседі. Бұлардың ішінде топырақта ең көп тараған – бактериялар. Микроорганизмдердің түрлері мен сандарының әр түрлі болуы топырақтың тараған табиғи жағдайларына, яғни экологиясына, соған қарай топырақтың түрлеріне байланысты.

Ғылыми деректерге қарағанда, құнарлы қара топырақтың бір грамындағы бактерия саны миллиардқа жетсе, құнары аздау күлгін топырақта бір миллиондай болады екен. Көрнекті микробиолог Н.А.Красильниковтың есебі бойынша, топырақтың құнарлы топырақ қабатының бір гектарында 5-7 тоннаға дейін тірі бактериялар өмір сүреді.

Топырақта балдырлар да көптен кездеседі. Ненгізінен, олардың топырақта жасыл және диатамды түрлері тіршілік етеді. Бұлар алғашқы топырақ түзіушілер қатарына жатады. Саңырауқұлақтар да топырақта көп тараған. Олар көбінесе орманды, ылғалды аймақтардың топырағында өседі. Саңырауқұлақтың көп тараған түрлерінің бірі – актиномициттер, оны «сәулелі сңырауқұлақтар» деп те атайды. Қыналар да алғашқы топырақ  түзуші төменгі сатыдағы өсімдіктедің қатарына жатады. [1]

Микроорганизмдердің көбісі топырақтың құнарлы жоғары қабатында мол, олар, әсіресе, өсімдік тамырларының айналасында, ал тамырлардың ішінде түйіршек бактериялар көптен кездеседі. Топырақ құрамында амеба, тамыраяқты, инфузория сияқты төменгі сатыдағы қарапайым жәндіктер болады. Олардың саны бір грамм топырақта 1-1,5 миллионға дейін жетеді.

Жоғарыда айтылған микроорганизмдер мен төменгі сатыдағы организмдер топырақта жай ғана өмір сүрмейді. Олар өседі, өнеді, топыраққа күрделі өзгерістер енгізеді, микроорганизмдердің, өсімдіктер мен жануарларлдың органикалық қалдықтарын шірітіп, ыдыратып, жай қосылыстарға – суға, көмір қышқыл газына, аммиякқа және басқа заттарға айнаолдырады.

Егер жер бетінде тек өсімдіктер мен жануарлар ғана болса, онда органикалық заттар ыдырамай, жинала берер еді де, табиғаттаға айналасына едәуір кедергі келтіріп, яғни тіршілік «санитарынсыз» қалар еді.

Микроорганизмдер органикалық қалдықтарды ыдыратып қана қоймайды, олардан күрделі түзіліс – гумус құрайды. Сонымен, микроорганизмдер мен төменгі сатыдағы қарапйым жәндіктер топырақтың қасеттеріне әсерін тигізетін, топырақ түзуші фактор ретінде бола тұрып, құрамына енетін оның бір бөлігі болып саналады. Міне, сондықтан да топырақ тірі денеге жақын деп танылып топырақтану ғылыми геологиялық ғылымдарына емес, биологиялық ғылымдар қатарына жай қосылып отырған жоқ. [2]

Бұлардан басқа топырақта мекендейтін әр түрлі омыртқасыз және омыртқалы жәндіктер мен жануарлар көп-ақ. Олардың топыраққа тигізетін әсері де аз емес. Дегенмен олар тікелей топырақ құрамына енбейді. Олардың ішінде топырақтың қасиеттері мен құнарына қатты әсер ететін жәндік – шұбалшаң (жауын құрты). Ол топырақпен, топырақ араласқан органикалық заттармен қоректенгендіктен, оны денесінен шығарған кезде әр түрлі түйіршіктер арқылы өзіне тән капролитті құрылым түзеді. Дарынды биолог Ч.Дарвин айтқандай, топырақ қазір соқамен жыртылса, өткен ғасырларда шұбалшаң арқылы жыртылып келген. Топырақты денесімен әрі-бері тесіп өтіп, оның ауа-ылғал режиміне де игі әсер етеді. Қазақстанда шұбалшң суармалы егіс алқаптарында, терістік қара топырақты аймақта, таулы алқаптарда, әсіресе, шығыс Қазақстандағы Алтай таулы аймағында оның өте ірі түрлері көп кездеседі.

2. Алғашқы тірі организмдер және олардың топырақ түзуге әсері

Жер бетінде алғаш пайда болған тірі организмдер өсімдік те, жәндік те, ультрабактериялар еді. Олардың өмірге бейімделгені сонша, кейбіреулері тіпті тастарда да өсе бастады. Олар өздеріне керекті көмір қышқыл газы мен азотты ауадан, тастан алады, сөйтіп олар тасты бірте-бірте бұза бастады.

Бұл микроорганизмдер табиғаттың ыстық-суығына, оттегінің бар-жоғына өскен ортаның қышқылдығы мен сілтілігіне әбден бейімделген. Сондықтан олар табиғатта кез келген жерде кездеседі, тек керекті су мен қорек болса жетіп жатыр. Алғашқы тау жыныстарында бактериядан басқа балдырлар, саңырауқұлақтар да өседі.

Бұлардан кейін бүлінген тау жыныстарында мүк пен қына өсе бастады. Клетка сөлінде қымыздық қышқылы болғандықтан, қына тау жынысының бұзылуына алғашқы микроорганизмдерге қарағанда әлдеқайда күшті әсер етеді. Демалыс күндері тауға экскурсияға шықсаңыз, тастардың, әсіресе, күн сәулесі азырақ түсетін теріскейдегі тастардың бетіне өскен мүк пен қынаны көресіз. Олар – алғашқы тас бұзушы өсімдіктер. Қына өзі өскен тау шыңдарында тасты ерітеді, нәтижеде майда шұңқырлар пайда болады.

Сонымен, алғашқы тірі жәндіктер сумен, желмен және мұзбен бірге жердің тасты қыртысын бұзып, өздері өлгеннен кейін шіріп, ыдырап қарашірік (гумус) құрады. Қарашірік желімді болғандықтан, үгітілген жыныстарды біріктіріп құнары аздау алғашқы топырақтарды түзеді. Осындай құнары аз топырақта жоғары сатылы өсімдіктердің өсуіне аздаған мүмкіндіктер туа бастайды. Онда өскен шөптер мен бұталар тастардың жарықтарына шығып, оларды ыдыратып, одан әрі бұзады.

Тастар мен тауларды бүлдірумен қатар өсімдіктер топырақты қорғайды. Қарашірік пен өсімдіктерін біріктіріп, ұштастырып, жуылып-шайылудан сақтайды. Тау жынысының үгілуі кезінде енді топырақта тіршілік ететін организмдердің тіршілігіне ауыса бастайды. Ал олар өліп, ыдыраған кезде, топырақтың жоғары қабаттарында қарашірікке т.б. түрлі қоректік заттарға айналып, топырақ құнарлығын арттырады, қайта өсетін өсімдіктерге жағдай жасалады. Сонымен, жылдар, ғасырлар өткен сайын алғашқы топырақтар жетіліп, шын мәнісіндегі құнарлы топыраққа айналады. Оларда өсетін өсімдіктер, мекндейтін жәндіктер көбейеді, төменгі сатыдағы өсімдіктермен қатар жоғары сатылы өсімдіктер, тірі жәндіктер пайда болады. Топырақты мекендейтін, онда өсетін организмдер барынша молайды, енді олар топыраққа жай ғана әсер етіп қоймай, оның қасиеттеріне де ықпал етеді.

Қазіргі кезде топырақ организмдері тек топырақта мекендейтін организмдер деп танылмай, топырақтың тірі бөлігі деп қаралып жүр, яғни олар топырақ құрамына кіреді. Сондықтан да топырақты «тірі дене» деп қарау керек, демек, топырақтану ғылымының геология ғылымына емес, биология ғылымына жатқызылуы тегін емес.

2. 1 Топырақ микрооргонизмдері.

Микроорганизмдердің топырақта таралуы. Микроорганизмдер табиғатта, соның ішінде топырақта көп таралған және олар топырақтың негізгі құрам бөлігі болып саналады. 
 
Топырақ органикалық және анорганикалық заттардан құралады. Оның минерал бөлшектеріне, көбінесе органикалық заттар жабысып, түйіршіктер құрайды. Міне бұл түйіршіктер микроорганизмдердің негізгі тіршілік ететін мекені. Топырақта микроорганизмдерге кажетті қоректік заттар мол болады да, тікелей түскен күн сәулесінен оларды қорғап түрады. 
Топырақта негізінен бактериялар, актиномицеттер, ашытқы саңырауқүлақтар, микроскоптық саңырауқүлақтар, балдырлар, қарапайым организмдер, түрлі насекомдар кездеседі. Сонымен қатар топыракта түрлі ультрамикроскоптық тіршілік иелері — фагтар, бактериофагтар және актинофагтар кездеседі. 
Микроорганизмдердің топырақта таралуына табиғаттың толып жаткан жағдайлары әсер етеді. Бүлардың ішінде қоректік заттар, орта температурасы мен реакциясының маңызы зор. 
Үзақ жылдар бойы топырақ ғылымда физикалық және химиялық зат, яғни тек өсімдіктер өсетін орта деп танылып, топырақта тіршілік ететін микроорганизмдер мүлде ескерілмеді. Көрнекті орыс ғалымдары П. А. Қостычев, В. В. Д о к у ч а е в және В. Р. В и л ь я м с т ы ң еңбектері топырақтың аса күрделі орта екендігін, онда мыңдаған, миллиондаған микроорганизмдер және басқа да жәндіктер тіршілік ететіндігін дәлелдеп берді. 
Міне, осы организмдердің белсенді тіршілігінің арқасында ғана топырақта қалатын жылма-жылғы. өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары ыдырап, биохимиялық өзгерістерге үшырайды, олардан қүрылысы мүлде өзгеше жаңа заттар пайда болады. Бүл заттардың мөлшері топырақтың түріне байланысты түрліше болады. Мәселен, орманды жерлердегі органикалық калдықтың жылдык мөлщері гектар басына 1,5-нан 7 тоннаға дейін барады, Ал шалғынды жерлердің гөктарындағы органикалық қалдықтардың мөлшері 2-ден 11 тоннаға дейін жетеді. Бүл қалдықтарда азотты және көмір тектес заттар көп болады. Олармен микроорганизмдер қоректенеді. Осыншама органикалық заттарды ыдырату үшін топырақтағы микроорганизмдердің саны мен әрекеттері де түрліше болу керек. Сонымен қатар топырақтың 1 г-да микроорганнизмдердің бірнеше миллард леткалары кездеседі. Бірақ олар топырақтың төменгі қабатына қарағанда жоғарғы қабатында көбірек кездеседі. Микробтардың жеке клеткасының салмағын елеуге болмайды, бірак олардың өте көп болуы әр гектар жердің жырту қабатындағы микроорганизмдердің жалпы салмағын 5-тен 15 т-ға дейін жежізеді. Әдетте топырактың құнарлылығы арту үшін олардың топырақта көп мөлшерде болуымен қатар, активті тіршілік әрекеттерінің де зор маңызы бар. Топырақ микроорганизмдері күшті әрекет ететін ферменттер түзеді. Осындай ферменттердің көмегімен топырақтағы органикалық заттар ыдырап, өсімдіктерге оңай сіңетін қоректік заттарға айналады. Оны өсімдіктермен қатар, микроорганизмдер де қоректік зат есебінде пайдаланады. 
Топырақтағы микроорганизмдердің бір бөлігі өсіп-дамып көбей-етін болса, екінші бөлігінің тіршілік процестері аяқталып, өлексеге айналады. Ондай өленселермен тірі микробтар қоректеніп, ыдыратады. Ыдырау өнімінің қалдықтарынан қарашірік түзіледі. Акаде-мик В. Р. Вильямстың зерттеуіне қарағанда, өсімдіктер үсақ түйіршікті топырақтарда өсіп дамиды. Мүндай түйіршіктер микроорганизмдердің тіршілж әрекетінен пайда болған гумустан түзіледі. Сөйтіп микроорганизмдер топырақ түзуші негізгі факторлардың бірі болып саналады. 
Қарашіріктің мөлшеріне және ондағы қоректік заттардың сапасына байланысты микроорганизмдердің саны әр түрлі топырақтар-да түрліше болады. Топырақ неғүрлым қүнарлы болса, соғүрлым микробтар да квп <кездеседі. Мәселен, жақсы өңделген шымды-күлгін топырақтардың 1 г-да 3—10 миллионға дейін, ал қара топырақты жерлерде 15—50 миллионға дейін микроорганизмдердің клеткаларын кездестіруге болады. Тіпті бір типтегі топырақтың барлық жеріндегі микроорганизмдердің саны бірдей болмайды. Мысалы, ормандышалғынды аймақтың нашар өңделген, қарашірігі жырту қабатының 1 г-да 0,5—1,5 миллионға дейін бактериялар болса, дәл осындай жердің жаксы өңделген, қарашірігі мол учаскенің 1 г-да топырағында 3—25 миллионға дейін бактериялар кездеседі. Бау-бақша топырақтары, ұдайы суарылып, тыңайтылып отырудың нәтижесінде дала топырағына   карағанда микроорганизм-дерге әлдеқайда бай келеді. 
Түрлі топырақтардың жырту қабатында микроорганизмдердің’ мөлшері түрліше болатынын еліміздің көрнекті ғалымы Е. Н. Ми-шустиннің зерттеуінің қорытындысынан байқауға болады (8-таб-лица). 
Микроорганизмдердің басым көпшілігі тек жырту қабатында кездеседі. Мәселен, 20 см тереңдікте 1 г топырақта 5,7 миллион бактерия болса, 60 см қабатта небәрі жарты миллиондай, ал бір метрлік кабатта іс жүзінде кездеспейді. Топырақтың төменгі қабаттарында бүл кабаттардағы су және ауа режимдерінің нашарлығы-нан оның органикалық қосылыстарға кедейлігіне байланысты микроорганизмдер ол қабаттарда аз болады. 
Сонымен қатар топырақ микроорганизмдерінің басым көпшілігі аэробты оргашзмдер. Олардың анаэробты топтары аз. Олар негізі- 
8-таблица СССР-дің әр түрлі топырақтарындағы микроорганизмдердің саны 
спора түзетін микроорганизмдер. Топырақта актиномицеттер мен микроокоптық саңыраукүлақтар да аз емес. Олар кебінесе топырақтың түріне қарай бегкі жырту қабатында таралады. Мәсе-лен, таулы өлкенің сүр топырақты тың жерлерінің 1 г-Да1 актиноми-цеттердің саны 2800—3110 мыңға дейін барады, ал саңырауқұлақ-тар 5,6—6,3 мыңға жуық болады. Ал осы өлкенің қара топырақты тың жерінің жырту кабатының әрбір грамында актиномицеттер 960—3170 мыңға дейін, саңыраукүлақтар 4,4—36 мыңға жуық кездеседі. Міне, бүдан топырақ типіне байланысты миікроорганизм-дердің санының да ауытқып отыратынын байқаймыз. Олар негізі-нен өсімдіктер қалдықтарын, ондағы клетчатканы ыдыратады. Целлюлоза ыдыратушы аэробты және анаэробты микроорганизмдер есімдіктегі клетчатканы көмір кышқыл газы мен суға дейін ыдыратады. Ал көмір қышқыл газы — жасыл өсімдіктерге қажетті заттардың бірі. Көптеген зерттеулерге қарағанда, еліміздін, оңтүстік бөлігінде (Түркмения, Тәжікстан, Өзбөкстан, Қазақстан) микроорганизмдердін, солтүстік бөлігіндегі түрлеріне қарағанда өте активті екендігін дәлелдеді. Егер мүндай жерлердің топырағы тың болса, целлюлоза микробтарының тіршілігі баяулайды. Өңделген топырақ-та бүл микроорганизмдер қарқынды тіршіліік етеді. Е. Н. Мишус-тиннің көрсетуі бойынша, бүл негізінен климат жағдайларына байланысты. 
Топырақтағы микроорганизмдердің саны жыл маусымына байланысты өзгеріп отырады. Қыста азайып ікетсе, жазда қайтадан көбейеді. Көптеген ғалымдар қыс кезінде топыракта тіршілік тежеледі, тіпті тоқтап қалады деген пікір айтып жүр. Ал Н. А. Красильниковтың байқауынша, қалың қар астындағы топырақ тоңға айналмай, ондағы микробиологиялык процестер үздіксіз жүріп жатады. Қыс кезінде басқа жыл маусымына қарағанда топырақта актиномицеттердің жақсы дамитыны анықталған.Микрооргаиизмдер тіршілігіне тапырақта болатын түрлі вита-мин, ауксин және басқа заттардың зор маңызы бар. Бұл заттардың азғана мөлшерінің өзі микроорганизмдердің тіршілігін қуаттайды. Соның нәтижесінде өсімдіктер де жақсы өсіп дамиды. Топыракты сақтау кезінде ондағы микробтар саны да бірнеше есе азаяды. Мүның өзі негізінен онда ылғалдық азаюымен байланысты. 
Актиномицеттер және микробактериялар сақтауға төзімді келеді. Бактериялар көп шығын болады, бірак топырақ қаншама кұрғаса да мүлде бактериялар жойылып кетпейді. 
Микроорганизмдердің таралуына топырақ реакциясы едәуір әоер етеді. Егістжке пайдаланылып жүргеы нейтралды немесе аздап сілтілі топырақтарда бактериялар көп, ал қышқылды, сазды немесе шымтезекті топыракта аз болады. Микроскоптық саңырауқүлақтар, бактерияларға қарағанда, қышқыл ортаға тезімді келеді, сондық-тан қышқыл топырақтарда олар көп болады. Топырақты табиғи тіршілік ортасы ретінде пайдаланатын әр түрлі тірі организмдер; топырақтың кабаты. Онда топырақ микроорганизмдерінен — бактерия, саңырауқұлақ, сәулелі саңырауқұлак, т.б. және көптеген омыртқа-сыз жануарлардан  қарапайым жэндіктер, кұрттар, былқылдақденелілер, ересек бунакденелілер мен олардың дернәсілдері, жер қазғыш омырт-калылар, т.б. кездеседі. Олардың санының өзгеруі жыл маусымына да байланысты, көктем мен күзде кобірек болса, қыс пен жазда азаяды. Қарапайым жәндіктер өздігінен тіршілік ететін, бір жасушалы өте үсақ организмдерден тұрады. Топырақ арасындағы тұнба суларда бірнше мыңға жуық түрлері мекеңдейді. Оларды 4 класқа бөледі: талшыктылар, саркодиналар ,споралылар  және инфузориялар . Карапайым жәндіктер кәсіптік бағалы жа-нуарлардың негізгі қорегі, ал басқа түрлері паразит түрінде адамдар мен жануарларға ауру жұқтырады. Мыс, талшықгылар , споралылар құстар мен адамдарды безгек ауруына шалдықтырады. Жұмыр кұрттардың бір түрлері топырақтың арасында (50 — 1200 млн/га-ға дейін) шоғырланып, топырақтың қалыптасу процесіне қатысады, ал екіншілері өсімдіктерді за-қымдап, адамдар мен омыртқалы жануарларды ауруға шалдықтырады.

Сақиналы кұрттардың да кейбір түрлсрі топырақта мекендейді. Мысалы жауын кұрты топырақты өз ішегінен өткізіп, оны қопсытып, араластырып, ауа мен ылғал өткізгіштігін жақсарта отырып, топырақ құрамының қальптасу процесіне қатысады. Топырақты буынакаяқтылар арасында шаянтәрізділср, өрмекші тәрізділер, бунакденелілср кластарынан өрмекшілер, кенелер, бұ-заубастар, шаяндар, сымқүрттар, т.б., хордалылардан жыландар, кесірткелер, кірпілер, суырлар, сарышұнақтар, қосаяқтар, тышқандар мекендейді. Кірпілер мен жертесерлер зиянкестер мен кеміргіштерді жойып пайда келтірсе, кейбір түрлері адамдар мен жануарлар арасында ауру қоздырғыштарын таратады (сарышұнақтар, тышқандар, т.б;).Топырақ  жәндіктері мен микрорганизмдері  жүйесі табиғаттағы зат айналымында, топырак құрамынқұрылу процесінде, оның құнарлылығының түзілуінде белсенді рөл атқарады. Олардың барлық табиғи органикалық қосылыстарды табиғи немесе бірнеше органикалық қосылыстарды ыдырата алады. Яғни, олар топырақта өскен өсімдіктсрдің барлық қалдықтарын ыдыртып, өсімдіктерге сіңетін әр түрлі минералды заттармен қатар, қарашірінді түзеді. Мұндай организмдерге, мысал ретіндс, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырларында өмір сүріп, ауадағы азотгы осы өсімдіктердің тамырларына жинайтын түйнек бактерияларын жатқызуға болады. Бүкіл әлемдегі ауыспалы егіс жүйесінде бұршақ тұқымдас өсімдіктердің ерекше орын алатыны да сондықтан. Топырак құнарын тиімді пайдалану үшін оның құрамындағы организмдерге жағдай жасап, ауыспалы егіс жүйесі мен агротехниканы дұрыс колдану қажет. Топырақтың 10 — 15 см-ге дейінгі беткі құнарлы қабатында га-на 10 т бактериялар, сол шамада саңырауқұлақтар, 4 т жауын құрты,140кгбалдыр,17кг-дайәртүрліжәндіктер кездеседі[3].

Топырақты табиғи тіршілік ортасы есебінде пайдаланатын әр түрлі ұсақ  ағзалардың тобы. Топырақтың микрооргонизмдерінің табиғаииағы зат айналымында, топырақ құрылуда және оның құнарлығын түзуде үлкен маңызы бар. Топырақ микроорганизмдері тек топырақ арасында ғана емес, ыдырай бастаған өсімдік қалдықтарында да дамиды. Топырақ микроорганизмдері – жалпы массасы жағынан ғаламшардағы ұсақ ағзалардың басым бөлігі. Қара топырақтың 1 г-да 10 млрд немесе әр гектарда 10 т тірі ұсақ ағазалар болады. Топырақтың микроорганизмдері

• бактериялар,
• актиномициттер,
• көк-жасыл балдырлар,
• саңырауқұлақтар,
• микроскоптық балдырлардан тұрады.

Олар қоректену өзгешеліктеріне қарай автотрофты (минералды затты пайдаланатын) және гетеротрофты (органикалық затты), ал оттегі қажетіне қарай аэробты (оттегі қажет) және анаэробты (оттегісіз) топтарға бөлінеді. Топырақ микроорганизмдері әр түрлі жағдайда (топырақ ортасының реакциясы (рН). Температурасы, ерітінді қысымы мен қанықпасы, органикалық қорек заттар) өмір сүреді. Топырақтың жоғарғы қарашірінділі (А) қабатында, бейтарап ортада, лайықты су-ауа тәртібінде ұсақ ағзалардың саны мен әрекеті жоғары болады да, топырақтың төменгі қабаттарында төмендейді. Топырақ микроорганизмдері көбінесе өсімдік тамырларының маңында (ризосферада) шоғырланған. Топырақты өңдеу, тыңайту, оның ауа-су және қорек тәртібін жақсарту арқылы ұсақ ағзалардың саны мен белсенділігін арттырады. Микрофлораның құрамы мен тіршілігін, оның өсімдіктің зат алмасуы мен қоректенудегі рөлін, гумустың түзілуін, өсімдік өнімділігіне ұсақ ағзалардың әсерін топырақ микробиологиясы зерттейді.

Ауа алмасуы жағдайына (аэрацияға) байланысты топырақта аэробты және анаэробты шіру, соған сәйкес хлорофилсіз жануарлардың екі тобы болады. Бірінші топқа жататын төменгі сатылы жануарлар органикалық заттарды ауаның бос оттегі бар кезде ғана шірітентіндер – аэробтық ұсақ ағзалар. Екінші топқа жататындар органикалық заттарды ауаның бос оттегі жоқ жағдайда ғана шірітетін ұсақ ағзалар – анаэробтар. Бактериялардың әр алуан топтары өздерінің дамулары үшін бейтарап ортаны немесе реакциясы сәл сілтілі ортаны қажет етеді. Саңырауқұлақтар мен актиномициттер қышқылды ортада тіршілік ете алады. Аэробты шірудің ақырғы нәтижелері – су, көмір қышқылы, оттекті көмір, азот, фосфор, күкірт қышқылдарының тұздары. Ал анаэробты шірудің ақырғы заттары – газдар (метан, аммиак, сутегі), азот, фосфор, күкірт, бос сутегі. Анаэробты және аэробты шіру бірдей өтуі мүмкін. Мысалы, өлі денелердің құрамындағы ақуыздың ыдырауы – аммиактың шығуы – табиғатта жалпы тараған. Бұл процесс (аммонийлену) барлық топырақтарда, барлық жағдайларда жүреді. Бұлай болмаған жағдайда жерді өлі денелер басып кеткен болар еді. Ал кейбір шіру процестері тек аэробты немесе анаэробты жағдайда жүреді. Мысалы, нитрлену процесі (аммиактың оттегін қосып, азотты қышқыл, азот қышқылына айналуы) аэробты бактериялар – нитрозомоностар мен нитробактериялардың қатысуымен өтеді, соның нәтижесінде топырақта азот қышқылының тұздары құралады:

          2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O;

2HNO2 + O2 = 2HNO3 + CaCO3 = Ca (NO3)2 + H2CO3

Ал денитрлеу процесі нитрлеуге қарама-қарсы жүреді. Оның негізі – анаэробты бактериялардың азот қышқылының тұздарынан оттегін тартып алып, бос азотты шығаруында, оны одан әрі аммиакқа айналдыруында (HNO3 → HNO2 → N →NH3). Сондықтан, бұл процесс ауасыз жағдайда өтеді, оған анаэробты бактериялар қатысады. Ауыл шаруашылығына керек топырақ құнарлығының көрсеткіші – топырақта нитрленудің басым болуы; нитрат тұздары өсімдіктер қорек заттарының ең бастысы болып саналады. Денитрлену – сол тұздарды ыдыратып, бос азотты шығару процесі, ал бос азот, ауаға ұшып кететіндіктен, өсімдікке пайдасыз. Осы процестерге байласынсты табиғатта азоттың екі айналымы болады:

• Біріншісі азоттың кіші айналымы – топырақ пен өсімдіктер, жануарлардың арасында;
• Екіншісі – азоттың үлкен айналымы – топырақ пен атмосфера арасында өтеді.

Азот атмосферадан тікелей топыраққа келуі де мүмкін, оны азот бактериялары, бұршақтекті өсімдіктер тамырында тіршілік құратын бактериялар тұрады. Минералдану процесімен қатар, топырақта биохимиялық күрделі гумус (қарашірінді) синтезделу процесіне де ұсақ ағзалар (бактериялар мен саңырауқұлақтар) қатысады.

2. 2 Бактериялар

Бактериялар – табиғатта (ауада, топырақта, суда) кең тараған, бір жасушалы, хлорофильсіз майда ағзалар. Бұлар табиғаттағы зат айналымының негізі – синтез бен шіру (минералдану) процестерін жүргізеді. Көптеген бактериялар адам мен малды, өсімдіктерді ауруға шалдықтырады. Олар топырақ құнарлылығы қалыптасуына, артуына,  химиялық элементтердің геологиялық және биологиялық қордан топырақтың өсімдікке тиімді түріне айналуын қамтамасыз етеді; жасушаларына тиісті ферменттер (ашытқылар) бөліп шығарып, топырақта қорек заттар шоғырлануына септігін тигізеді. 1 грамм қара топырақта бактерия саны 0,3-тен 3 млн-ге жетеді.

2. 3 Саңырауқұлақтар

Саңырауқұлақтар – төменгі сатылы өсімдік текті ағзалар. Топырақты жайлаған ұсақ ағзалардың басты тобы. 1 г топырақтағы саны 200-ден 500 мыңға жетеді. Негізінен сапрофиттер, кейбіреулері – паразиттер. Кең тараған түрі – «көгеретіндері». Саңырауқұлақтар аэробты (оттегі барда) өмір сүретін ағзалар, топырақтағы целлюлозаны, трихожерма, фузариум және кейбір аспицилиумдер ыдыратады. «Көгеретін» ұрықты саңырауқұлақтар мен сапрофитті (дайын органикалық зат тілейтін) бактериялар топырақтағы гуминдену процесінің бірінші сатысында дамиды да, өздерінің тіршілігіне көмірсутекті (басқа да сулы көмір қосылымдарын), амин қышқылдарын, қарапайым ақуызды (азоттық қорек) және целлюлозаның жұғымды бөлігін пайдаланады (Красильников, Мишустин, Кононова).

Қазақстан топырағында саңырауқұлақтардың 5 мыңға жуығы кездеседі; бұлардың ішінде қозықұйрық, еттіқұйрық, т.б. түрлерін жеуге болады.

2. 4 Балдырлар

Топырақ арасын немесе оның бетін жайлаған төменгі сатыдағы ағзалар. Микроскоп арқылы топырақ балдырларының екі мыңға жуық түрлері ажыратылған: көк жасыл, сары жасыл, диатомды, т.б. балдырлар, олар топырақтың жоғарғы қабаттарында тіршілік етіп (1 см3 –дегі саны – 2), өлі клеткалары органикалық заттар түзеді. Топырақ құрамы жақсаруына көмектеседі, кейбір көк жасыл балдырлар, т.б. аудан азот сіңіреді.

Балдырлар – құрамында хлорофилі бар спора (ұрық) шашатын төменгі сатыдағы өсімдіктер; екі атомды, жасыл және көкжасыл балдырлар түрлері болады, олар топырақтың беткі қабатында орналасқан. Батпақты және күріш егілген топырақтарда балдырлар ауа алмасуын жақсартады – суға оттегін бөліп шығарып, одан көмірқышқыл газын сіңіреді. Балдырлар әсіресе тау жыныстарының бұзылуына, бастапқы топырақ түзілу процесіне белсене қатысқан.

2. 5 Актиномицеттер

Актиномицеттер – төменгі сатылы, құрылымында қарапайым саңырауқұлақтардың да, бактериялардың да белгілері бар өсімдіктер. Актиномицеттердің жіпшелері (мицелиясы) жақсы бөлшектенбеген немесе кішкене таяқша тәрізді немесе доп-домалақ бөлшектеніп тұратын түрлері болады. Актиномицеттер топырақта тіршілік етеді, көмірдің қорек көзі ретінде әр түрлі органикалық қосындыларды (жасунық, лигнин, шірінді заттарды) пайдаланады. Актиномицетер топырақтағы гумус түзілу процесіне (гумустену) қатысады, бейтарап немесе сәл сілтілі ортаны жаратады.

2. 6 Қына

Қына, лихенес – саңырауқұлақ пен балдырдан құралған төменгі сатыдағы өсімдік; топырақ бетінде, ағаш қабығында, тас бетінде жабысып өседі. Саңырауқұлақ балдырларға су, минералды ерітінді заттар жеткізеді, ал балдыр фотосинтез арқылы саңырауқұлаққа органикалық заттар синтездеп береді, сөйтіп, қына осы екеуінің әрекетінің селбесуі (қосындысы) болып саналады.

Қыналар тасты тау жынысының бетіне орналасып, бұзу процесін жүргізеді. Соның нәтижесінде тас үгіліп, содан жұқа қабат – бастапқы топырақ жаралады, химиялық элементтер жиылады (фосфор, күкірт, калий, т.б.). Бұл бастапқы топырақ құралу процесі қынаның тамырлары көмірқышқыл газын, т.б. органикалық қышқылдар (леканар, вальпин) бөліп шығарғаннан тау жынысты механикалық (гифі әсерінен) және биохимиялық бұзылуына және олардың қалдықтарынан шірінді заттар жиналуына негізделген. Қыналар мүктермен жоғарғы өсімдіктер дамуына органикалық – минералдық субстрат (бастапқы топырақты) дайындап береді.

2. 7 Қарапайымдылар

Қарапайымдылар, протозоа – топырақта кең тараған микрофлора мен қарапайым жәндіктер. Оларға:

• жіпаяқтылар (флагелата)
• тамыраяқтылар (ризопода)
• инфузориялар (цилиата) жатады.

Қарапайымдылар гетеротрофтылар – топырақтың жоғарға қабатындағы ұсақ ағзалармен (бактериялар, балдырлар, саңырауқұлақтар) қоректенеді.

Олардың арасында сапрофитті түрлері де кездеседі (тамыраяқтылар), олар өсімдік қалдықтарының органикалық заттарымен қоректенеді. Автотрофты жасыл қарапайымдылар сирек кездеседі тек бичтасушылар ғана.

Қарапйымдылар барлық топырақтарда географиялық орналасуы мен түріне қарамастан кездеседі. Қарапайымдылар аэробты ағзалар болғандықтан жиірек топырақ бетінде тіршілік етеді.

 Олардың топырақтағы саны  құрғақ мезгілде және қыста күрт азайып, инертті күйіне (циста формасына) көшеді. Қарапайымдылар бактериялардың ескі қалдықтарын жегеннен, жаңа, жас биохимиялық белсенді түрлері пайда болады.

2. 8 Омыртқасыз жануарлар

Топырақта омыртқасыздардың көптеген түрлері мекен етеді:

• жауын құрттары
• энхитреидтер
• буынаяқтылар (кенелер, құйрық аяқтылар)
• кивсяктар және т.б.

Олардың маңызы өте зор, топырақтың өсімтал қалдықтарын жасау үшін, оны өз іштеріне жинап, қорытып шағарады, соның салдарынан биологиялық айналым түзеді.

Омыртқасыз жануарлардың топырақ түзудегі және өнімділігін арттырудағ ерекше орын алатыны – жауын құрты. Ч.Дарвиннен бастап көптеген ғалымдар жауын құртының топырақ түзудегі ерекшелігін атап өткен. Топырақты-климаттық жерлерде жауын құрттарының кең таралғандығы белгіленген. Жауын құрттары құнарлы топырақта да, игерілген топырақта кездесе береді. Топырақ бетінің әр 1 га-на олардың шамамен алынған саны жүздеген мыңнан бірнеше миллионға тең. Ол көп кезедеседі гумустың және жыртылған жерлерде; тереңдікте жауын құрттарының саны күрт азаяды.

Жауын құрттарының топырақ өңдеудегі қызметі көп көптеген індер мен шұңқырлар жасап, олар:

• топырақтың физикалық қасиеттерін жақсартады;
• кеуектілігін жоғарылатады;
• топырақтың ауаландыруын іске асырады;
• су сйымдылығын
• су сіңімділігін жоғарылатады.

Жауын құрттары топырақтың тек физикалық құрамына ғана әсер етпей сонымен қатар химиялық құрамын да өзгертеді.

2. 9 Жәндіктер

Топырақ жәндіктері – топырақ қабаттарына тіршілік ететін ағзалар. Оларға қарапайым омыртқасыз және омыртқалы жәндіктер жатады. Топыраққа әсер ететін жануарларды зерттеуде Ч.Дарвин (жауын құрты), М.С.гиляров (төменгі сатылы жануарларды), Г.Н.Высоцкий, Н.А.димо (құрт-құмырсқаларды) көп еңбек сіңірген. Топырақта өмір сүретін өсімдіктер әрлі берлі қозғалып, топырақты қопсытады да, оның қуыстарын көбейтіп, ауа, су сіңіру қабілетін арттырады да, өз денелерінен өткізіп, оның химиялық құрамын өзгертеді, топырақтағы микробиологиялық процестердің бағытын анықтайды. Топырақтың түйіртпектігін құрауға қатысады (жауын құрттар).

Кейбір құрттар мен буынаяқденелілер өсіп тұрған өсімдіктерге зиян да келтіреді.

Топырақта жәндіктердің көптеген түрлері мекендейді (қоңыздар, құмырсқалар және т.б.), топырақ түзу процесіне үлкен ықпал ететіндер. Топырақта көптеген кіріп-шығатын жолдар жасап, топырақты қопсытып, оның физикалық құрамын және су сіңімділігін жоғарылатады. Жәндіктер өсімдік қалдықтарын қайта өңдіріп, топырақтың гумусты және минералды заттар қорын байыта түседі.

2. 10 Омыртқалы жануарлар

Омыртқалылардан топырақ түзу процесіне белсенді қатысандардан – кемірушілерді жатқызуға болады.

Барлық кемірушілер топырақ қабаттарына індер қазып, топырақтың көпиеген астыңғы бөлігін жоғарыға шығарады. Олардың кейбіреулері топырақты көртышқаншылап қазып – жүрістер жасайды, оларды топырақ массасымен немесе топырақ жыныстарысмен жауп қояды.

Топырақ жанабында көртышқаншылап қазулар төмпешік ретінде домаланып, түсінде ерекшелік көрсетіп тығыздық дәрежесінде де ерекшеленеді.

Далалық жерлерде жерқазушылар топырақ қабаттырын соңшалықты қазыптастағаны, үстіңгі мен астыңғы (карбонатты және тұздалған) қабатты қатты араластырып тастап, астыңғы қабаттың топырағын топырақ бетіне шығарып қояды да, дала зоналарында кездесетін топырақтың өзіне тән бір ерекше микро қабаты түзіледі.

2. 11 Өсімдік формациялары

Өсімдіктер формациялары – жасыл өсімдіктер мен ұсақ ағзалардың бірлесіп (сыбайласа) өніп-өсуі. В.Р.Вильямс өсімдік топтарының құрамын, топыраққа келетін органикалық заттардың түсім өзгешілігін және оның ұсақ ағзалар қатысуымен ыдырауын - өсімдік формациясын бөлудегі негізгі критерийлері (көрсеткіштері) сапасына қойған. Қазіргі топырақ зерттеулерінде және ғылыми зерттеулер қорытындыларында мынадай өсімдіктер формацияларын ажыратады:

 1. Алғашты өсімдіктер формациялар тобына:

-Тайгалы,

- Жалпақ жапырақты субтропикалық ылғал

-Тропикалық ормандар жатады;

2. Ағашты-шөпті аралық  формациялар тобына:

- құрғақ (ксерофитті) орман

- саванналар жатады;

3. Шөптекті формациялар  тобына:

- құрғақ

- батпақты шабындық

- шөпті прерийлер

- қоңыржай дала

- субтропикалық бұталы дала  жатады;

4. Шөлді формациялар:

- суббореалды

- субтропикалы

- тропикалық жатады;

5. Қыналы – мүкті  формациялар:

- тундра

- жоғары батпақтар жатады.

Әр формацияға сәйкес ұсақ ағзалар тобы болады. Мысалы, қылқан жапырақты тайганың органикалық түсімі қышқыл болғандықтан, оны саңырауқұлақтар ыдыратады; далалық шөптің органикалық түсімі бейтарап орталы болғандықтан, оны бактериялар ыдыратады.

3. Ауа райының  топырақ түзудегі рөлі

Ауа райының топырақ түзудегі рөлі орасан зор. Шынында, климатқа, яғни ауадан түсетін ылғал мөлшеріне, ауа температурасының ыстық-суығына қарай, ү сіксіз уақыттың қысқа немесе ұзақтығына т.б. жағдайларға қарай әр жерде әр түрлі өсімдік, жәндіктер мен микроорганизмдер тіршілік етеді. Олардың әрекетінен әр жерде әр түрлі топырақтар түзіледі. Мәселен, шөлден шөл топырағы түзілсе, тундрада тундраға сәйкес құнары аз жас жапырақтар түзіледі, ал ауа райы жақсы, ауадан түсетін ылғал мен күн сәулесі жеткілікті аймақтарда құнары мол қара топырақтар түзіледі. Себебі, ауа райына қарай аналық тау жыныстарының үгілуі мен мүжілуіне топырақтың түзілу процесі, оның құнары тікелей байланысты.