Biota solului. Solul este un sistem complex, una dintre principalele componente funcționale ale căruia este organismele vii care îl locuiesc. Activitatea acestor organisme determină natura și intensitatea ciclului biologic al substanțelor, scara și intensitatea fixării elementului biogenic principal - azotul atmosferic, capacitatea solului de a se autopurifica etc. Mulți oameni de știință au acordat atenție rolul predominant al proceselor biochimice în sol și a asociat productivitatea culturilor agricole cu funcționarea activă a viețuitoarelor microscopice din sol.

De o importanță deosebită sunt opiniile asupra biotei solului ale lui V. R. Williams, care a asociat-o cu formarea unui mic ciclu biologic de substanțe pe Pământ, cu îmbogățirea solului cu azot ca urmare a fixării azotului atmosferic importanța biotei solului a crescut semnificativ și nu numai în legătură cu rolul său de neînlocuit în formarea fertilității solului. Cu poluarea tehnogenă a componentelor biosferei, inclusiv a solurilor, biota solului îndeplinește o altă funcție importantă - detoxifierea diferiților compuși prezenți în sol și afectând starea mediului și calitatea produselor agricole pământul – pedosfera. Solul este un produs al influenței combinate a climei, vegetației, animalelor și microorganismelor asupra straturilor de suprafață ale rocilor. În acest sistem complex, sinteza și distrugerea materiei organice, ciclul de nutriție a elementelor de cenușă și azot a plantelor, detoxifierea diverșilor poluanți care intră în sol etc. au loc continuu datorită structurii unice a solul, care este un sistem de componente solide, lichide, gazoase și vii interconectate. De exemplu, regimul de aer al solului este strâns legat de umiditatea acestuia. Combinația optimă a acestor factori contribuie la o mai bună dezvoltare a plantelor superioare. Acestea din urmă, producând o biomasă mai mare, furnizează mai multă hrană și material energetic pentru organismele vii care locuiesc în sol, ceea ce le îmbunătățește activitatea de viață și ajută la îmbogățirea solului cu substanțe nutritive și compuși biologic activi. Faza solidă a solului, în care se concentrează în principal sursele de nutrienți și substanțe energetice - humus, coloizi organominerale, cationi Ca g +, Mg 2 de pe suprafața particulelor de sol, este interconectată cu complexul sol-biotic (SBC). Particulele de sol, în special coloidale și Fracția de nămol, datorită suprafeței sale mari, are capacitate de absorbție. Această capacitate este de mare importanță pentru mediu, deoarece permite solului să absoarbă diferiți compuși, inclusiv cei toxici, și astfel împiedică intrarea substanțelor toxice în lanțul alimentar.

Compoziția PBC. Este în general acceptat că stratul superior al solului constă în general din substanță minerală (93%) și materie organică (7%). Materia organică, pe de altă parte, include materia organică moartă (85%), rădăcinile plantelor (1%) și edafonul (5%). Structura edafonului include bacterii și actinomicete (40%), ciuperci și alge (40%), râme (12%), altă microfaună (5%) și mezofauna (3%).

Masa bacteriilor este de aproximativ 10t/ha; ciupercile microscopice au aceeași masă; masa protozoarelor ajunge la circa 370 kg/ha etc. Pentru 1 hectar de teren arabil sunt 250 mii râme (50... 140 kg/ha), pentru 1 hectar de pășune - 500... 1575 mii (1150. .1680 kg/ha), la 1 hectar fâneţe - 2...5,6 milioane (mai mult de 2 t/ha). Dintre organismele animale ale biosferei, locuitorii solului sunt caracterizați de cea mai mare biomasă. Pe baza ipotezei că biomasa medie a faunei solului este de 300 kg/ha, pe o suprafață de 80 milioane km 2 din acoperirea solului Pământului (fără deșerturi), biomasa totală a animalelor din sol de pe glob este de 2,5 miliarde de tone. Activitatea faunei solului, sau pedofaunei, constă în descompunerea gunoiului în derivați organici complecși (funcția originară a râmelor); acești compuși trec apoi la bacterii, actinomicete și ciuperci din sol, care eliberează componentele minerale originale din reziduurile organice, care sunt din nou asimilate de către producători. Fertilitatea solului, „sănătatea” acestuia, calitatea produselor agricole și starea mediului depind de activitatea biotei solului. Cunoașterea funcționării PBC în diferite condiții de mediu este fundamentală pentru crearea agroecosistemelor productive și durabile pentru producerea de produse agricole ecologice și minimizarea poluării biosferei.

Organizarea structurală și funcțională a PBC în diverse mediiconditii. Solul face parte din biosfera în care activează diverși factori de mediu; Prin urmare, în natură există multe tipuri de sol și soiurile lor cu diferite manifestări ale proceselor biologice. De exemplu, solurile sudice, formate în condițiile unei combinații optime de factori de mediu (căldură suficientă, umiditate, nutriție), se caracterizează printr-o activitate biologică mai mare. Solurile nordice, în condițiile unui factor limitativ de temperatură, tipul de leșiere al regimului de apă, caracteristicile rocilor formatoare de sol etc., sunt caracterizate de activitate biologică scăzută și un PBC particular. Cu alte cuvinte, diferite ecosisteme funcționează cu participarea diferitelor organisme ale solului, ceea ce determină nivelul de fertilitate a solului și rezistența ecosistemului la factorii de mediu nefavorabili. Astfel, solurile de cernoziom se caracterizează prin productivitate ridicată și rezistență ridicată la substanțe toxice. Solurile din seria nordică - podzolic și sod-podzolic - au o fertilitate mai puțin pronunțată, precum și o rezistență scăzută la poluarea antropică. În funcție de tipul de sol și de starea sa culturală, aceste diferențe se manifestă prin fluctuații semnificative ale numărului și structurii biotei solului în general și ale microorganismelor în special. Cel mai mare număr de microorganisme din sol se găsește în cernoziomuri și în anumite subtipuri de sol de castan. Solurile serozem (irigate) se caracterizează și printr-un număr mare de microorganisme. În nordul și sudul regiunii unde sunt distribuite aceste soluri, populația microbiană scade. Microbiota funcționează activ în principal în stratul superior de humus, unde este concentrată cea mai mare cantitate de nutrienți, adică. Fertilitatea solului și biota solului sunt interconectate.

Schimbările structurale în funcționarea ecosistemelor în diferite condiții pedo-ecologice sunt determinate de participarea diferitelor grupuri de biopopulații de sol la procesele biochimice. De exemplu, în ecosistemele nordice, populația fungică participă activ la ciclul biologic; la sud predomină bacteriile și actinomicetele în structura cenozei microbiene. Au fost identificate și caracteristicile de specie ale microorganismelor în funcționarea diverselor ecosisteme. În ecosistemele cu procese de mineralizare slabe (solurile soddy-podzolice și în special podzolice), speciile dominante sunt cele implicate în descompunerea materiei organice în stadiile incipiente. (Bas.cereus, Tu.virgulus, Tu.aglomcratus). O transformare mai profundă a materiei organice are loc cu participarea Tu.iciosus, Tu.mescntericus, Tu.sublilis. În ecosistemele cu un regim bun de azot din sol sunt prezenți embrioni Tu.megatherium. Un indicator al solurilor saline este Tu.ga. si/ icani. În condiții de ariditate extremă a ecosistemelor (regiunile zonei de stepă uscată), elementul dominant în structura populației bacilare este Tu.mezenteric niger. Astfel, după structura cenozei microbiene, și mai ales după compoziția în specii a microorganismelor, se poate judeca cursul procesului de formare a solului și starea ecosistemelor.

10. Funcţiile globale ale solurilor. Funcțiile ecologice ale solului și limitările acestora. Conceptul de oboseală a solului. Poluarea antropică a solului (metale grele, dioxine, micotoxine). Reglementarea poluării. Conservarea și reproducerea fertilității solului.

Funcțiile solului.Asigurarea vieții pe Pământ – capitolefunctia solului. Implementarea acestei funcții depinde de concentrația în sol în forme accesibile a compușilor chimici ai elementelor biogene necesare organismelor. Solul este un fel de depozit care păstrează cei mai importanți nutrienți (carbon, azot, fosfor, sulf, calciu, potasiu etc.) de la spălarea rapidă a acestora în Oceanul Mondial.

Solul acumulează umiditate, oferind legătura autotrofă a biogeocenozelor cu nevoia acesteia în timpul sezonului de vegetație.

Servește ca habitat pentru plante, animale, microorganisme etc.

Solul organizează toate fluxurile de substanțe din biosferă, acționând ca o verigă de legătură și mecanism de reglare în procesele de circulație biologică și geologică a elementelor: în esență, „închide” toate ciclurile biogeochimice.

Solul reglează compoziția atmosferei și a hidrosferei.

Ca rezultat al schimbului constant de gaze între sol și atmosferă, diferite gaze (inclusiv „cu efect de seră”) și microgaze sunt transformate în bazinul de aer. De exemplu, descompunerea reziduurilor de plante moarte în medie la 1 hectar de teren produce 84 kg de dioxid de carbon pe zi. S-a constatat că 40...70% din acest gaz, folosit în procesul de fotosinteză, este furnizat de „respirația solului”. Absoarbe oxigenul atmosferic, îmbogățind (selectiv) apele de suprafață și subterane cu substanțe chimice, solul influențează starea hidrochimică a apelor terestre și a apelor de coastă ale mărilor și oceanelor , în sol orizonturile organice ale unei substanțe organice specifice - humus, și energia chimică asociată cu aceasta. Procesele de acumulare biogenă, transformare și redistribuire a energiei venite de la Soare către pământ au loc continuu în sol funcţie.) Rezervele acestei energii sunt sursa proceselor vitale. Energia biogenă potențială este concentrată în acoperirea solului în principal sub formă de rădăcini de plante și biomasă de microorganisme humus.

Solul protejează litosfera de influența factorilor exogeni și reglează intensitatea denudării geologice.

Solul acționează ca un regulator al distribuției organismelor vii, îndeplinind funcția de generare și conservare a diversității biologice. Fiind un habitat pentru multe organisme, limitează activitatea unora și promovează activitatea altora. Diversitatea extremă a soiurilor de sol predetermină condiții de viață foarte diferite pentru organisme. În special, fertilitatea solului și stabilitatea agroecosistemelor depind de aceasta. De exemplu, solurile de cernoziom, caracterizate printr-o populație microbiană mare, au o fertilitate ridicată și o rezistență mai bună la factorii de mediu negativi. Solurile soddy-podzolice și în special podzolice se caracterizează printr-o contaminare mai scăzută cu microorganismele solului, fertilitate scăzută și rezistență slabă la diverse substanțe toxice. În consecință, cenozele nordice sunt mai vulnerabile decât cele sudice, iar acest lucru trebuie luat în considerare în procesul activităților de producție.

Importanța solului în agroecosisteme. Solul este principalul mijloc de producție agricolă și baza agroecosistemelor. Omenirea obține aproximativ 95% din toată hrana din sol. Îngrijirea pentru păstrarea fertilității solului și a „sănătății” solului ar trebui să fie o prioritate în producția agricolă.

Solul este un spațiu de viață care oferă habitat pentru organismele vii.

Solul este suportul mecanic al vegetației care crește pe el.

Rolul solului ca păstrător de semințe este de neînlocuit. Capacitatea solului de a stoca semințele timp de câțiva ani fără pierderi de germinare se explică prin prezența unor substanțe care inhibă germinarea semințelor. Astfel, natura menține biodiversitatea și capacitatea de a reînnoi populațiile de plante.

Solul acumulează apă, nutrienți și substanțe energetice necesare vieții organismelor care îl locuiesc, inclusiv producătorii primari, ceea ce determină în mare măsură fertilitatea acestuia. Solul este un fel de depozitarepoliţişti. Conține toate enzimele cunoscute în organismele vii, inclusiv cele care determină fertilitatea solului și „sănătatea” acestuia - peroxidaze, azotaze, nitrat reductaze, catalaze etc. Lucrarea acestor enzime determină regimul de azot al solului, disponibilitatea nutrienților. , precum și capacitatea solului de a detoxifica diverși poluanți.

Solul reglează regimul hidrotermal, ceea ce permite organismelor care îl locuiesc să-și mențină funcțiile vitale la anumite temperaturi și umiditate.

Solul îndeplinește o funcție sanitară. Capacitatea ridicată de autopurificare a solului datorită biotei care trăiește în el asigură neutralizarea multor agenți patogeni și toxici, ceea ce are un efect pozitiv asupra calității produselor agricole și asupra stării mediului natural.

Solul are o funcție inerentă de informare. Se știe, de exemplu, că trecerea temperaturii solului prin +5 ° C primăvara stimulează activarea (mobilitatea crescută) azotului, fosforului, potasiului, adică limita de temperatură specificată servește ca „semnal” la începutul consumul de nutrienți în legătură cu debutul sezonului de vegetație. „Coacerea solului” și durata sezonului de vegetație în diferite condiții de mediu depind de caracteristicile acoperirii solului.

Solul acționează ca o barieră biochimică. Capacitatea de a absorbi diferiți compuși, inclusiv cei toxici, îi permite să joace rolul unui lucrător chimic pentru sănătatea mediului și, prin urmare, să prevină intrarea contaminanților în produsele agricole.

Oboseala solului. Când luăm în considerare rolul funcțional al solului în ecosisteme și agroecosisteme, nu trebuie să pierdem din vedere anumite limitări ale acestuia. Aceste funcții nu sunt nelimitate și ar putea fi întrerupte din cauza activităților de producție. Un exemplu de astfel de încălcări este așa-numita „oboseală a solului”. Manifestarea externă a oboselii solului se exprimă printr-o scădere bruscă a randamentului culturilor agricole, care se observă în timpul cultivării continue (sau revenirii frecvente la câmpul anterior de asolament) a plantelor din același gen. Acest lucru se observă cel mai adesea în timpul semănărilor repetate de in, floarea soarelui, sfeclă de zahăr, bumbac și alte culturi. Principalele cauze ale oboselii solului sunt acumularea în sol a substanțelor toxice secretate de rădăcinile și microorganismele plantelor, dăunători specifici, agenți patogeni și buruieni. . Datorită posibilității de a produce micotoxine în timpul oboselii solului, condițiilor de mediu existente favorabile manifestării acestui proces, pericolul de contaminare a solului devine real, ceea ce reprezintă o amenințare serioasă Prevenirea oboselii solului este destul de simplă. Este necesar să se respecte rotația culturilor, să se îmbunătățească sănătatea solului prin aplicarea de îngrășăminte organice, gunoi de grajd verde, creșterea soiurilor rezistente etc.

Printre contaminanții enumerați metale grele și compușii acestora formează un grup semnificativ de toxici, determinând în mare măsură impactul antropic asupra structurii ecologice a mediului și asupra oamenilor înșiși. Având în vedere scara tot mai mare de producție și utilizare a metalelor grele, toxicitatea ridicată, capacitatea de a se acumula în corpul uman și de a avea efecte nocive chiar și în concentrații sau doze relativ scăzute, acești poluanți chimici ar trebui considerați o prioritate. Din punct de vedere al mediului, toxicologic și igienic, nu toate metalele grele pot fi percepute fără ambiguitate. În primul rând, de interes sunt acele metale care sunt utilizate pe scară largă și în volume semnificative în activitățile de producție umană și, ca urmare a acumulării în mediul extern, prezintă un serios pericol în ceea ce privește activitatea lor biologică și proprietățile toxice. Acestea includ plumb, mercur, cadmiu, zinc, bismut, cobalt, nichel, cupru, staniu, antimoniu, vanadiu, mangan, crom, molibden și arsen. Metalele grele joacă un rol important în procesele metabolice, dar în concentrații mari provoacă poluarea solului , au un efect dăunător asupra sistemului. Efectul toxic al metalelor grele poate fi direct și indirect. În primul caz, reacțiile care implică enzima sunt blocate, ceea ce duce la scăderea sau încetarea efectului său catalitic. Impactul indirect se manifestă prin transferul nutrienților într-o stare inaccesibilă și crearea unui mediu „foame” Pericolul cauzat de poluarea cu metale grele este, de asemenea, agravat de îndepărtarea slabă a acestora din sol conditiile lizimetrelor cu vena variaza in functie de tipul metalelor astfel: pentru Zn - 70...510 ani, Cd-13...1100, Cu-310...1500, Pb-740...5900 ani. Metalele grele suferă transformări chimice în sol , timp în care toxicitatea lor variază în limite foarte largi. Cel mai mare pericol este reprezentat de formele mobile ale metalelor grele, adică cele mai accesibile organismelor vii. Mobilitatea depinde în mod semnificativ de factori ecologici ai solului, dintre care principalii sunt conținutul de materie organică, aciditatea solului, condițiile redox, densitatea solului etc.

Pentru a obține produse vegetale fără metale grele pe solurile cu niveluri ridicate de metale grele, este necesar să:

efectuați o examinare agrochimică a terenurilor arabile, determinați conținutul de metale grele din sol

comparați conținutul de metale grele cu conținutul de potasiu și calciu

produc soluri acide

exclude utilizarea îngrășămintelor minerale care conțin metale grele

selectați culturi care consumă minim aceste elemente; culturile pentru prelucrare tehnică pot fi cultivate pe câmpuri puternic poluate

monitorizați periodic produsele pentru conținutul de metale grele

În plus, impactul metalelor grele asupra sănătății publice poate fi redus prin abordarea următoarelor sarcini:

organizarea unui control precis și prompt al emisiilor de HM în atmosferă și apă;

urmărirea lanțurilor de migrare a metalelor grele de la surse la om;

stabilirea unui control larg și eficient (la diferite niveluri, până la niveluri casnice) al conținutului de HM din alimente, apă și băuturi.

efectuarea de sondaje aleatorii și apoi în masă ale populației pentru conținutul de metale grele din organism.

Dificultățile în rezolvarea acestor probleme sunt că: 1) migrarea și toxicitatea elementelor depind de formele lor fizice, prin urmare metodele de analiză ar trebui să permită determinarea formelor legate și labile ale unei substanțe, a gradului de oxidare a elementelor; 2) mijloacele de control trebuie să aibă un prag de detecție scăzut, selectivitate ridicată și cost redus.

Poluarea cu dioxină. Printre toxicele de origine antropică care poluează ecosistemele (inclusiv solurile), dioxinele reprezintă un pericol uriaș. Dioxinele se caracterizează printr-o persistență neobișnuit de mare în sol. Când intră în sol, trec în faza sa organică, migrează (în principal pe direcție verticală) sub formă de complexe cu materia organică, pătrund în corpurile de apă și fiind incluse în lanțurile trofice. Datorită pericolului enorm pentru mediu asociat cu poluarea mediului cu dioxine, au fost introduse restricții privind adecvarea solurilor contaminate cu acești toxici pentru diverse utilizări. Solurile cu o concentrație de dioxină de 1 ng/kg sunt considerate improprii pentru locuire; potrivit pentru utilizare în construcții industriale - cu o concentrație mai mare de 0,25 ng/kg, pentru utilizare în agricultură - mai mult de 0,01 ng/kg.

Este extrem de dificil să dezinfectați solurile de dioxine. Deocamdată, putem vorbi doar despre reducerea pericolului pe care îl reprezintă. În primul rând, este necesar să se îmbunătățească tehnologiile în industriile care sunt o sursă de toxic, să se respecte cu strictețe standardele pentru conținutul acestuia în diferite obiecte (apă, sol) și să se dezvolte tehnologii care distrug medicamentul.

Capacitatea de a produce toxine este observată nu numai în ciuperci, ci este inerentă bacteriilor și actinomiceților. Această capacitate crește odată cu deteriorarea situației mediului. La studierea efectului dozelor crescute de plumb și a pesticidului cuprosan (exclus din utilizare), s-a constatat o scădere a energiei germinative a ovăzului și o scădere a dezvoltării sistemului radicular, ceea ce indică prezența substanțelor toxice în sol. . În același timp, actinomicetele din grupul Niger și formele lor sterile au devenit dominante în populația microbiană, iar diversitatea speciilor de bacili a scăzut. Pentru a reduce și a preveni pericolul contaminării cu toxine microbiene, este necesar să se utilizeze mecanisme biologice naturale de protecție a solului, inclusiv structura cenozei microbiene și biodiversitatea acesteia.

Ca urmare a impactului antropic asupra solurilor, activitatea mecanismelor naturale care determină stabilitatea și productivitatea ecosistemelor, precum și calitatea mediului, a scăzut foarte mult. Principalele motive pentru perturbarea acestor procese sunt: ​​dezumidificarea, aciditatea crescută, încălcarea regimului hidrologic, compactarea solului etc. Pentru a asigura conținutul optim de nutrienți și humus în stratul de sol arabil, este necesar să se aplice anual cel puțin 16,5 milioane de tone de îngrășăminte minerale în întreaga Rusie, 50 de milioane de tone de ameliorați și 600 de milioane de tone de îngrășăminte organice. De altfel, în 1993 au fost aplicate 4,8 milioane de tone de îngrășăminte minerale și 231 de milioane de tone de îngrășăminte organice, în 1996 - 1,6 și respectiv 88,1 milioane de tone Deteriorarea învelișului de sol creează condiții pentru producerea de micotoxine de către microorganisme în viitor poate duce la consecințe imprevizibile asupra mediului. În consecință, este necesară rezolvarea problemelor care vizează conservarea humusului în sol, optimizarea acidității soluției solului, prevenirea supracompacției și reglarea potențialului redox. Monitorizare agroecologica - este un sistem național de observare și control asupra stării și nivelului de poluare a agroecosistemelor (și a mediilor adiacente) în procesul de activitate agricolă intensivă. Scopul principal

organizarea de observații privind starea agroecosistemelor;

obținerea de informații obiective, sistematice și în timp util asupra unui set reglementat de indicatori obligatorii care caracterizează starea și funcționarea principalelor componente ale agroecosistemelor;

evaluarea informatiilor primite;

prognoza posibilelor schimbări în starea unei anumite agrocenoze sau a unui sistem pe termen scurt și lung;

prevenirea apariției situațiilor extreme și justificarea căilor de ieșire din acestea;

managementul direcționat al eficienței agroecosistemelor.

Principalele principii ale monitorizării agroecologice sunt:

Complexitate, adică monitorizarea simultană a trei grupe de indicatori care reflectă cele mai semnificative trăsături ale variabilității agroecosistemelor (indicatori de diagnosticare precoce a modificărilor; indicatori care caracterizează schimbările sezoniere sau pe termen scurt; indicatori ai schimbărilor pe termen lung).

Continuitatea controlului pentru agroecosistem, prevăzând o frecvență strictă a observațiilor pentru fiecare indicator, ținând cont de posibilul ritm și intensitatea modificărilor acestuia.

Unitatea scopurilor și obiectivelor cercetării, efectuate de diferiți specialiști (agrometeorologi, agrochimiști, hidrologi, microbiologi, solisti etc.) conform programelor convenite sub o singură îndrumare științifică și metodologică.

Cercetare sistematică, adică studiul simultan al unui bloc de componente agroecosistemului: atmosferă-apă-plantă-animal-om.

Fiabilitatea cercetării, stipulând că acuratețea lor ar trebui să acopere variația spațială, însoțită de o evaluare a fiabilității diferențelor.

Simultaneitate(combinare, conjugare) observatii conform unui sistem de obiecte situate în diverse zone naturale.

Una dintre tehnicile metodologice de studiere a mediului natural este, după cum se știe, împărțirea acestuia în anumite subsisteme (blocuri) în funcție de scopurile experimentului. Ca opțiuni de studiat, de exemplu, este recomandabil să se utilizeze sisteme de agricultură consacrate care oferă diferite niveluri de productivitate agroecosistemului. În sistemul de dezvoltare durabilă a agroecosistemelor, monitorizarea agroecologică ocupă un loc de frunte. O condiție importantă pentru creșterea durabilității ecosistemelor (și în special a agroecosistemelor) este dezvoltarea, îmbunătățirea și respectarea strictă a reglementărilor, standardelor, regulilor și altor reglementări de mediu care reglementează activitățile economice de utilizare a peisajelor.

Valorile concentrațiilor maxime admise de poluanți, stabilite în funcție de gradul de nocivitate al substanțelor sau de reacția reflexă a organismului la acestea, sunt cei mai comuni indicatori ai stării de poluare a mediului natural punctul de vedere este că scopul final al reglementării mediului este dorința de a păstra cursul natural al proceselor de succesiune pe baza determinării normelor de stare a unui obiect prin analiza parametrilor agroecosistemului și a intervalelor de fluctuații naturale ale acestora, ca precum şi stabilirea pragului corespunzător şi a limitelor critice. Această etapă se numește reglementare de mediu. Următoarea etapă este reglementarea de mediu în sine. Constă în determinarea standardelor de mediu pe baza reglementărilor de mediu Utilizarea unui sistem de parametri integrali cei mai generali și simptomatici ai agroecosistemelor permite evaluarea abaterilor de la o anumită stare, convențional acceptată ca normă. Principalele componente bloc ale agroecosistemelor sunt: ​​atmosfera, apa, solul, plantele. Efectuarea monitorizării pentru fiecare dintre aceste obiecte are anumite caracteristici. Monitorizarea mediului solului constă din trei părți interconectate secvenţial:

Controlul (observarea) stării solurilor și a acoperirii solului și evaluarea modificărilor spațio-temporale ale acestora.

Prognoza schimbărilor probabile în starea solurilor și a acoperirii solului.

Intensificarea impacturilor antropice negative care provoacă perturbarea solului și scăderea fertilității acestora dictează în mod obiectiv necesitatea includerii unui set de sarcini în programele de monitorizare pedoecologică. O listă orientativă a acestora poate fi prezentată după cum urmează:

determinarea pierderilor de sol (inclusiv rata de pierdere) din cauza dezvoltării eroziunii și deflației apei;

controlul asupra modificărilor acidității și alcalinității solului (în primul rând în zonele cu doze crescute de îngrășăminte minerale în timpul drenajului și irigației, precum și atunci când se utilizează amelioratori și deșeuri industriale, în vecinătatea marilor centre industriale, care se caracterizează prin aciditate ridicată a precipitațiilor) ;

controlul asupra modificărilor regimului apă-sare și a bilanţurilor apă-sare ale solurilor regenerate, fertilizate sau altfel modificate;

identificarea regiunilor cu un dezechilibru al nutrienților de bază ale plantelor;

detectarea și evaluarea ratei de pierdere a solului de humus, formele disponibile de azot și fosfor; controlul contaminării solului cu metale grele căzute cu precipitații și asupra contaminării locale cu metale grele în zonele influențate de întreprinderile industriale și căile de transport;

controlul contaminării solului cu produse chimice de protecție a plantelor în zonele de utilizare constantă a acestora (de exemplu, în câmpurile de orez);

controlul contaminării solului cu detergenți și deșeuri menajere, în special în zonele cu densitate mare a populației;

controlul sezonier și pe termen lung asupra structurii solurilor și a conținutului de nutrienți pentru plante din acestea, asupra proprietăților fizice ale apei și a nivelurilor apei subterane;

evaluarea de către experți a probabilității modificărilor proprietăților solului în timpul construcției sistemelor de irigare, introducerea de noi sisteme și tehnologii agricole, construcția de întreprinderi industriale mari și alte facilități. Pentru a obține reprezentativitatea observațiilor și obiectivitatea evaluărilor privind starea și modificările solului și proprietăților agrochimice, este recomandabil să se efectueze studii de sol la intervale de 10-15 ani și studii agrochimice - la fiecare 5 ani. Lucrările repetate de acest fel (în documentele de instruire numite corectarea materialelor din studiile de sol pe scară largă efectuate anterior), pe de o parte, fac posibilă eliminarea deficiențelor și completarea golurilor observațiilor anterioare, O pe de altă parte, (ceea ce este cel mai important) să identifice și să înregistreze modificări ale proprietăților solurilor și ale acoperirii solului ca urmare a impacturilor antropice, a dezvoltării proceselor de eroziune etc. Structura monitorizării agroecologice include parametri universali care caracterizează fiecare componentă a agroecosistemului. Cea mai importantă sarcină - obținerea de produse de înaltă calitate - necesită un control cuprinzător și pe mai multe niveluri Substanțele toxice care pătrund în agroecosisteme ca urmare a activității umane, prin atmosferă, hidrosferă și sol, fiind incluse în ciclurile biogeochimice, sunt transportate de-a lungul lanțului:Plante - furaje - hrana - corp animal -

Fiind una dintre premisele formării unui sistem de management direcționat al producției de produse agricole ecologice, monitorizarea agroecologică ar trebui să se bazeze și pe cunoașterea proceselor de circulație biogeochimică a substanțelor. În același timp, „capacitatea” de monitorizare este importantă. Lista indicatorilor supuși controlului include în mod necesar elemente care influențează indirect sau direct asupra corpului uman și animalelor. Posibila prezență a elementelor biogene, a metalelor grele și a altor ingrediente ar trebui monitorizată în apa de irigare și de băut, în produsele vegetale și animale și în materiile prime medicinale; calitatea produsului trebuie monitorizată și în timpul procesării etc. De fapt, întregul lanț trofic trebuie controlat. Pentru a lua în considerare în mod obiectiv caracteristicile biogeochimice ale teritoriilor atunci când se efectuează monitorizarea, este recomandabil să se bazeze pe informații pe termen lung, inclusiv:

istoric (natura utilizării terenului pe o perioadă de 50 de ani sau mai mult, începutul exploatării fondului funciar, dinamica nivelurilor de chimizare etc.);

agrochimic (comparație cu monoliții de sol prelevați anterior, analize ale solurilor moderne, în special în conținutul de microelemente, metale grele etc.);

asupra condiţiilor climatice, desfăşurarea proceselor de poluare chimică a surselor de aer şi apă; asupra prezenţei provinciilor biogeochimice naturale.

Organismele vii sunt o componentă esențială a solului. Numărul lor în sol bine cultivat poate ajunge la câteva miliarde la 1 g de sol, iar masa totală poate fi de până la 10 t/ha. Partea principală a acestora sunt microorganismele. Rolul dominant revine microorganismelor vegetale (bacterii, ciuperci, alge, actinomicete).

Structura solului. Solul bogat în microorganisme este lipit între ele de particule minerale și organice coloidale în bucăți mici care nu se potrivesc strâns între ele, ceea ce permite aerului să pătrundă adânc în sol și apei să nu zăbovească la suprafață și să nu umezească solul. Argila bogată în humus se sfărâmă în bucăți mici.

Structura solului este cea mai importantă condiție pentru sinteza humusului, creșterea fertilității solului și sănătatea acestuia.

Pasajele microscopice și râme, cavitățile rădăcinilor plantelor moarte îmbunătățesc, de asemenea, aerarea și permeabilitatea solului. Adăugarea de var în solul acid argilos greu, de asemenea, îmbunătățește permeabilitatea și structura acestuia.

Sarcina grădinarului este să nu distrugă structura solului atunci când îl cultivă și să folosească suplimentar tehnici agricole care îmbunătățesc structura solului.

Organismele animale sunt reprezentate de protozoare (flagelați, rizomi, ciliați), precum și de viermi. Moluștele și artropodele (arahnide, insecte) sunt destul de răspândite în sol.

Organismele din sol distrug rămășițele moarte de plante și animale care intră în sol. O parte a materiei organice este complet mineralizată, iar produsele de mineralizare sunt absorbite de plante, în timp ce cealaltă trece sub formă de substanțe humice și corpuri vii ale organismelor din sol.

Unele microorganisme (noduli și bacterii fixatoare de azot care trăiesc liber) asimilează azotul atmosferic și îmbogățesc solul cu acesta.

Organismele solului (în special fauna) contribuie la deplasarea substanțelor de-a lungul profilului solului și la amestecarea temeinică a părților organice și minerale ale solului.

Cea mai importantă funcție a organismelor din sol este de a crea o structură puternică de sol în stratul arabil. Acesta din urmă determină decisiv regimul apă-aer al solului și creează condiții pentru o fertilitate ridicată a solului.

În cele din urmă, organismele din sol secretă diverși compuși fiziologic activi în timpul proceselor lor de viață și contribuie la transferul unor elemente într-o formă mobilă și, dimpotrivă, la fixarea altora într-o formă inaccesibilă plantelor.

În solul cultivat, funcțiile organismelor din sol se reduc la menținerea unui regim nutrițional optim (fixarea parțială a îngrășămintelor minerale cu eliberare ulterioară pe măsură ce plantele cresc și se dezvoltă), structurarea solului și eliminarea condițiilor de mediu nefavorabile din sol.

În agricultura intensivă, condițiile de mediu pot determina uneori decisiv fertilitatea efectivă a solului. Există legături strânse și diverse între toate organismele din sol. În plus, întregul sistem se află într-o stare de echilibru în continuă schimbare. Unele grupuri de microorganisme au cerințe simple pentru alimente, altele au cerințe complexe. Există conexiuni simbiotice (benefice reciproc) între unele grupuri și relații antibiotice între altele. În acest din urmă caz, microorganismele eliberează în sol substanțe care suprimă dezvoltarea altor microorganisme.

De importanță practică este capacitatea unor microorganisme de a avea un efect dăunător asupra reprezentanților microflorei fitopatogene.

Activitatea microorganismelor dorite poate fi îmbunătățită prin adăugarea de materie organică în sol. În acest caz, există un focar în dezvoltarea saprofitelor din sol, care, la rândul lor, stimulează dezvoltarea microorganismelor care inhibă speciile fitopatogenice. Pentru funcționarea normală a organismelor din sol, energia și nutrienții sunt necesare în primul rând. Pentru marea majoritate a microorganismelor, această sursă de energie este materia organică din sol. Prin urmare, activitatea microflorei solului depinde în principal de furnizarea sau prezența materiei organice în sol.

Pentru evaluarea activității biotei solului se utilizează indicatorul „activitatea biologică a solului”. Activitatea biologică se înțelege, în unele cazuri, ca biogenitatea generală a solului, determinată, de regulă, prin numărarea numărului total de microorganisme din sol. Dacă avem în vedere imperfecțiunea metodelor folosite în acest caz și frecvența redusă a determinărilor în timp, atunci rezultatele analizei oferă o imagine aproximativă a activității biologice a solului.

Un alt punct de vedere privind metodele de determinare a activității biologice a solului este luarea în considerare a rezultatelor activității organismelor din sol. Această abordare este deosebit de importantă în agronomie. Cu toate acestea, este dificil din punct de vedere metodologic să aducem activitățile extrem de diverse ale florei și faunei solului la un numitor comun.

Cel mai universal indicator al activității organismelor din sol este producția lor de dioxid de carbon. Prin urmare, luarea în considerare a dioxidului de carbon eliberat de sol este principala dintre alte metode biochimice pentru determinarea activității biologice a solului.

Structura solului- un indicator important al stării fizice a solului fertil. Determină structura favorabilă a stratului de sol arabil, apa acestuia, proprietățile fizico-mecanice și tehnologice și constantele hidro-hidrologice. Particulele din faza solidă a solului, de regulă, se lipesc împreună în bulgări (agregate). Capacitatea solului de a se descompune în agregate de diferite dimensiuni se numește structură. În știința solului, structura solului este o caracteristică morfologică importantă: Mărimea agregatelor este utilizată pentru a judeca caracteristicile genetice atât ale întregului sol, cât și ale orizontului său individual. Conform clasificării lui S. A. Zakharov, se disting următoarele tipuri de structură: blocată, cocoloașă, cu nuci, granulară, columnară, prismatică, platy, lamelară, cu frunze, solzoasă.

Cernoziomurile, de exemplu, în starea lor naturală se caracterizează printr-o structură granulară distinctă, în timp ce solurile cenușii de pădure sunt cu nuci.
Solurile soddy-podzolice bine cultivate capătă o structură noduloasă, în timp ce podzolii necultivați se disting prin structuri platy și cu frunze.

În agricultură, se acceptă următoarea clasificare a agregatelor structurale: structură blocată - bulgări mai mari de 10 mm, macrostructură - de la 0,25 la 10 mm, microstructură - mai mică de 0,25 mm. Dimensiunile favorabile ale macro și microagregatelor pentru solul arabil sunt în mare măsură condiționate. În condiții mai umede, dimensiunile optime ale agregatelor structurale cresc, iar în condiții mai uscate acestea scad. Cu toate acestea, în condiții de pericol de eroziune, o creștere a dimensiunii agregatelor cu diametrul de până la 1-2 mm capătă o importanță agronomică deosebită în zonele aride.

Formarea agregatelor structurale în sol, conform lui N.A. Kachinsky, are loc ca urmare a următoarelor procese: precipitarea reciprocă (coagularea) coloizilor, coagularea coloizilor sub influența electroliților. Aceste procese se manifestă însă pe fondul unor factori fizico-mecanici, fizico-chimici și biologici mai generali ai formării structurii.

De mare importanță este separarea mecanică a masei de sol în bulgări (agregate), care în condiții naturale are loc sub influența sistemelor radiculare ale plantelor, activitatea vitală a biotei solului, sub influența înghețului periodic - dezghețarea, umezirea și uscarea solul, iar în solurile cultivate și influența instrumentelor de prelucrare a solului .

Starea structurii solului determină direct parametrii structurii stratului arabil. Pentru a forma o structură puternică a solului, sunt necesare următoarele condiții: o cantitate suficientă de coloizi minerali și organici; conținut suficient de baze alcalino-pământoase în sol; condiții hidrotermale favorabile în sol; impactul asupra masei solului a rădăcinilor plantelor; impactul faunei solului (viermi de pământ, insecte, scorpie etc.) asupra solului.

Starea structurală este cel mai fiabil și integral indicator al fertilității solului (factorii săi agrofizici). determină interacțiunea substanțelor introduse cu solul și efectul microorganismelor din sol, care determină diverse transformări care afectează capacitatea îngrășământului de a se deplasa în sol, solubilitatea elementelor alimentare conținute în acesta și disponibilitatea acestora pentru plante. Aceste transformări depind de proprietățile solului și ale îngrășămintelor. De exemplu, pe solurile nisipoase, rata de descompunere a îngrășămintelor organice primite, cu alți factori fiind egali, este mai mare decât pe solurile lutoase și argiloase.

Tipuri de sol

S-au format diferite tipuri de soluri datorită predominării unuia sau altuia factor de formare a solului. Următoarele soluri se disting pe teritoriul Rusiei:

soluri de tundră

solurile slab podzolice și podzolice (alcătuiesc majoritatea solurilor din Rusia).

Solurile de pădure gri (caracteristice regiunii mai sudice a Rusiei).

Cernoziomurile (începând din regiunea Tambov) ocupă o suprafață mică de sol de castan.

Solurile maro, saline sunt caracteristice zonelor de stepă sudice și deșertice.

Biota solului - lumea biologică a solului

Ce este biota solului? Cine este cel mai important?

Dacă întrebi un grădinar, care viețuitoare din sol sunt cele mai benefice plantelor? Ce face solul fertil? Ce creatură vie maximizează fertilitatea? Majoritatea vor răspunde, desigur, râme. Este adevărat? Cine mai lucrează pentru recolta noastră?

În articolele anterioare, am evidențiat rolul microorganismelor invizibile pentru ochii noștri din diferite unghiuri. Nu doar saprofitele care descompun materia organică și mineralele din sol, ci fixatorii de azot care trăiesc în rizosferă și pe care planta îi atrage prin hrănirea ei și care îi asigură azotul rar din aer. Și, de asemenea, ciuperci - simbioți care pun fosforul rar disponibil plantelor.

Să părăsim rizosfera. Să vorbim despre orice altceva. Să ne imaginăm că frunzele au căzut pe pământ sau o vacă a mers pe pajiște și a lăsat un „tort”. Transformarea materialului organic din sol este realizată de organisme vii succesive. La început, literalmente în câteva zile, microflora zahărului va consuma zahăr, apoi, cu o mică întârziere, microflora aminoacizilor va absorbi energia proteinei. Apoi vor fi înlocuite cu sute de specii de creaturi vii care distrug celuloza, acest proces atinge un apogeu în decurs de o lună și dispare până la sfârșitul anului. Și microorganismele care distrug lignina vor funcționa câțiva ani. Și, în cele din urmă, humusul se va acumula în sol, structura și fertilitatea solului se vor îmbunătăți, dacă grădinarul nu interferează prea mult cu acest lucru.

Deci, numărul de bacterii din sol atinge dimensiuni colosale (de la 1 la 10 miliarde de celule în 1 g de sol, iar în zona rădăcinilor, în rizosferă, încă de 100 de ori mai mult). Nu rămâne niciodată constantă în timpul sezonului de vegetație, deoarece depinde de aportul de materie organică, de proprietățile solului, de umiditatea și de temperatura acestuia. Prin urmare, chiar și în decurs de o lună, în sol pot fi înregistrate de la 6 la 10 vârfuri de abundență maximă, urmate de o scădere de 3 ori. Cea mai mare parte a bacteriilor este concentrată în straturile superioare bogate în organice. Biomasa totală de bacterii din sol variază de la aproximativ 1 până la 5-7 t/ha. Bacteriile mor, se nasc, speciile se schimbă și toate acestea de sute de ori pe sezon, iar aceasta este „cea mai bună hrană” pentru plantele noastre.

Al doilea loc în importanță ar trebui acordat ciupercilor. Ei sunt primii care încep să distrugă materia organică grosieră și carbohidrații cu molecul mare care sunt inaccesibili plantelor. În 1 g de sol de diferite tipuri se găsesc de la 10 la 300 de mii de ciuperci. Habitatul lor preferat este limitat la stratul de suprafață al solului. Lungimea totală a miceliului fungic în solurile cu climă rece și temperată variază de la câteva sute la mii de metri per 1 g de sol. Biomasa maximă de ciuperci (micelii + spori) a fost observată în soluri sodio-podzolice și s-a ridicat la peste 200 g/m2. În unele soluri, biomasa ciupercilor este estimată la 100-1000 kg/ha. Aceasta este de aproximativ 5 ori mai mică decât bacteriile, dar mult mai mult, de exemplu, biomasa râmelor.

Puțini oameni știu că, după ciuperci, în ceea ce privește efectul lor asupra fertilității solului, algele nu rămân în urmă. Dacă bacteriile și ciupercile distrug materia organică, atunci algele, ca și plantele superioare, sunt producători de materie organică. În prezent, sunt cunoscute aproximativ 2000 de specii de alge, întâlnite în diferite tipuri de sol. Cea mai mare cantitate de alge este concentrată în orizontul superior al solului, limitat de adâncimea de penetrare a luminii solare. De obicei, 1 g de sol conține de la 5 mii la 1,5 milioane de celule. Dar în condiții favorabile, numărul de alge la 1 cm2 de suprafață de sol poate ajunge la 40 de milioane, iar biomasa poate ajunge la 1,5 și chiar 2 t/ha. În timpul reproducerii în masă, coloniile de alge devin clar vizibile, deoarece dau solului o nuanță verde sau formează pe el o crustă verde de câțiva milimetri grosime. Plantele atrag activ algele în rizosferă, deoarece acumulează azot din aer și alcalinizează solul, reducând aciditatea. Și cel mai important, ei lipesc particulele de sol împreună cu mucusul și firele lor, îmbunătățind rapid structura acestuia.

Pe scurt despre animalele din sol. Cea mai mică și cea mai numeroasă- acestea sunt organisme unicelulare microscopice: flagelate, rizomi, amibe și ciliați. Toate trăiesc în porii solului și capilarele umplute cu apă, dar, spre deosebire de organismele care trăiesc în rezervoare, animalele din sol sunt capabile să rămână viabile pentru o lungă perioadă de timp, cu lipsă de apă și temperaturi scăzute. Aproximativ 600 de specii de protozoare au fost descoperite în soluri rusești. În terenurile arabile din regiunea Moscovei au fost găsite 38 de specii de flagelate, 27 de specii de amebe goale, 54 de specii de amebe testate și 26 de specii de ciliați. Într-un gram de sol pot exista până la 15 mii de rizomi testiculari și până la 200 de mii de flagelati, greutatea în viu a flagelaților a fost de 50, iar ciliați- peste 200 kg/ha. Biomasa totală de protozoare ajunge la 300-400 kg/ha.

Microfauna include, de asemenea, organisme multicelulare mici (rotifere, tardigrade, nematode, acarieni și codali). Aceste organisme trăiesc în pelicule de apă sau în porii solului plini cu aer umed. Cele mai numeroase și superioare în biomasă față de altele sunt nematodele. În sol există de la 1 până la 2,5 milioane de indivizi pe 1 m2. Biomasa totală a codalilor și acarienilor este mică și se ridică la 10-20 kg/ha. Nematode la cinci- de zece ori mai mult.

Cele mai numeroase organisme din sol sunt enchitreidele. Acestea sunt anelide mici de 5-30 mm lungime. Numărul lor la 1 m2 variază de la 2 la 10, iar în solurile de luncă- până la 120 de mii de persoane. Biomasa enchitreidelor în condiții favorabile reproducerii poate ajunge la 500 kg/ha. Enchitreidele duc un stil de viață activ. Se deplasează de-a lungul tunelurilor sau porilor naturali ai solului, ceea ce le permite să pătrundă la adâncimi relativ mari. Enchitreidele se hrănesc cu părți moarte ale plantelor, dar printre acestea se numără și specii prădătoare care mănâncă nematozi de cartofi.

Milipedele sunt membri ai clasei Artropode. Dimensiunile lor variază de la 1,5 la 2 mm la speciile mici și de la 10 la 15 cm la cele mai mari. Numărul total de centipede din stratul de sol de luncă este de 15-20 cm- 4873 exemplare/m2. În solurile calde din sud, nu miriapede predomină, ci păduchi. Prin natura hrănirii lor, milipedele și păduchii sunt saprofagi și prădători. Și toți își eliberează excrementele în sol, calitatea nu este mai rea decât râmele și fac aceleași mișcări, îmbunătățind astfel permeabilitatea solului pentru aer și apă la o adâncime de 1 metru.

Macrofauna. Acest grup de animale din sol include râme, insectivore, rozătoare și scorpie. Cele mai studiate organisme, din punct de vedere al rolului lor în formarea solului, sunt râmele. În solurile țării noastre se găsesc aproximativ 100 de specii de râme, dar doar 16 specii sunt răspândite. Durata de viață a râmelor în condiții naturale este de 2-3 ani. Locație principală- stratul de humus al solului. Foarte des merg mai adânc în orizonturile inferioare. Se crede că în solurile cultivate numărul râmelor ar trebui să fie de cel puțin 1,0 milioane de indivizi, iar greutatea să fie de 0,5-0,6 t/ha. Toată lumea înțelege că numărul lor depinde de materie organică adăugată, încărcătura de pesticide și îngrășăminte minerale și de cultivarea minimă a solului.

Principala sursă de nutriție pentru râme sunt resturile vegetale și solul ingerat care conține materie organică și diverse microorganisme. În 24 de ore, râmele procesează o cantitate de sol comparabilă cu greutatea lor corporală. Reziduurile de alimente și sol ingerat, după trecerea prin intestine, sunt eliberate pe suprafața solului sau în pasaje subterane sub formă de coproliți.- bulgări rotunjite de pământ cu diametrul de 1-5 mm. În câmpuri și pajiști, râmele depun anual de la 20 la 80 t/ha de coproliți. Se crede că întregul orizont de humus al solului în care trăiesc râmele este complet amestecat în decurs de 100 de ani. Efectul amestecării solului este de o importanță deosebită în cazul lucrărilor minime de prelucrare a solului. Promovăm acumularea mai rapidă a materiei organice în orizonturile superioare, iar râmele o mută spre cele inferioare, ceea ce are în mod natural un efect pozitiv asupra creșterii plantelor. Deși mai importantă este aerisirea solului prin găuri de vierme și faptul că acestea transferă microorganisme eficiente în noi straturi de sol.

Am enumerat principalii reprezentanți ai florei și faunei solului și rolul lor cantitativ în acumularea fertilității solului. Dar este mai important să înțelegem altceva. Organismele vii care locuiesc în sol nu există de la sine, ci fac parte din asociații biologice, sau mai degrabă ecosisteme. Ecosistemele solului, în legile și funcționarea lor, nu sunt aproape deloc diferite de ecosistemele obișnuite terestre și acvatice cunoscute nouă. Acestea conțin toate componentele structurale principale, interconectate prin conexiuni directe și inverse de material și energie.

Permiteți-mi să vă dau un mic exemplu din viața unui microcosmos invizibil pentru noi. Astfel, algele au un efect pozitiv asupra vieții bacteriilor și protozoarelor. Îmbogățirea solului cu cianobacterii favorizează creșterea numărului și a biomasei de protozoare de 1,5-2 ori, iar a speciilor precum ciliați de 4-8 ori. Algele stimulează creșterea majorității ciupercilor. Ciupercile, la rândul lor, sporesc activitatea de fixare a azotului a bacteriilor și algelor, fiind în strânsă simbioză cu acestea.

Activitatea de viață a protozoarelor depinde în mare măsură de prezența microorganismelor, care sunt principala lor sursă de nutriție.

Acum imaginați-vă. Am aplicat erbicide pentru a ucide doar buruienile și, fără ca ochii noștri să observe, am ucis algele din sol. Și întregul lanț de conexiuni importante s-a prăbușit de la început până la sfârșit. Bacteriile, protozoarele, ciupercile, râmele și toți ceilalți ajutoare pentru plantele noastre au scăzut brusc în număr de-a lungul lanțului. Și această nișă a fost ocupată de dăunători și boli.

Un alt exemplu. Anumite tipuri de microorganisme, și în special algele, consumate de animalele din sol, nu sunt digerate în corpul lor și sunt aruncate împreună cu excrementele. În acest mediu, ei folosesc substanțele nutritive ușor disponibile conținute în acesta și, prin urmare, se dezvoltă foarte repede. Acesta este modul în care are loc selecția și reproducerea indivizilor selectați.

Voi încheia cu un citat dintr-o carte inteligentă:

„... Funcția excretorie a rădăcinilor depinde de mulți factori de mediu. Dar cel mai remarcabil lucru este că poate fi stimulat de microorganismele rizosferei. Aceasta sugerează existența unei relații foarte strânse între plante și microorganisme, depășind simpla interacțiune. Ele pot fi considerate ca un singur sistem format din două blocuri, între care există o conexiune constantă în două sensuri, permițând fiecăruia dintre ele să regleze funcțiile celuilalt într-un grad sau altul. Cu alte cuvinte, funcția excretorie a sistemului radicular al plantelor și celulelor microbiene, prin care se face schimb de informații, ar trebui considerată ca una dintre achizițiile evolutive, permițându-le să fie mai puțin dependente de condițiile de mediu...”

(Ivanov V.P. Exsudatele plantelor și semnificația lor în viața fitocenozelor)

Pe lângă minerale și resturi organice de plante și animale, solul conține multe organisme mici (micro), mijlocii (mezo) și mari (macro) care afectează semnificativ viața plantelor.

Un om de știință remarcabil din trecut, Vladimir Dokuchaev, a scris: „Încercați să tăiați un cub de pământ din stepa antică virgină. Veți vedea mai multe rădăcini, ierburi, pasaje de insecte și larve în el decât pământ. Toate acestea forează, ascuțesc, sapă pământul și se formează un burete care nu poate fi comparat cu nimic.” Acest „burete” absoarbe umezeala de la ploi și ploi, revitalizând pământul. Iar solul, prelucrat cu o lopată sau cu plugul, se transformă într-o masă densă, fără structură: biota (viermi, larve, alge, crustacee, ciuperci) moare sau pătrunde mai adânc în pământ.

Grupuri de organisme din sol:

• microbiota (bacterii, ciuperci, alge din sol și protozoare);
• mezobiota (nematode, larve de insecte mici, acarieni, scobi);
• macrobiota (insecte, râme etc.).

În sol sănătos, masa viețuitoarelor este enormă, numai bacterii - până la 20 t/ha. Și toți, chiar și cei numiți dăunători, sunt programați pentru a crește fertilitatea solului, dar mor din cauza produselor chimice de protecție a plantelor, a îngrășămintelor minerale, a arăturii adânci cu inversarea stratului și a arderii miriștilor. Să aruncăm o privire mai atentă la reprezentanții acestei „armate a fertilității”.

Bacteriile descompune compușii organici fără azot; proteinele și ureea sunt descompuse, eliberând amoniac; efectuează nitrificarea, denitrificarea și fixarea azotului; oxidează sulful și fierul; transformă compușii de fosfor și potasiu puțin solubili în forme ușor accesibile plantelor.

Actinomicete așezați hemiceluloza, zaharurile solubile în apă; formează substanțe humice; Împreună cu bacteriile, ele completează descompunerea reziduurilor vegetale.

Ciuperci de jos procesează celuloza și lignina; formează substanțe humice; poate oxida sulful, sunt adesea în simbioză cu plantele superioare, formând micorize, care acumulează substanțe nutritive și umiditate, protejează planta gazdă (grâu, ovăz, mei, secară, orz, bumbac, porumb, mazăre, fasole) cu secrețiile sale antibiotice din rădăcină. putred.

Algele din solîmbogăți solul cu materie organică.

Lichenii iniţiază formarea solului prin eliberarea de acizi organici care accelerează degradarea chimică a substratului mineral. Produsele meteorologice, împreună cu resturile moarte de licheni, formează solul primitiv.

Rădăcinile plantelor superioare- factor de organizare a sistemului al solului, formează rizosfera (stratul de sol locuit de rădăcini) - o zonă biologic activă a profilului solului, un adăpost pentru diverse biote ale solului.

Protozoare(ameba, radiolariile, ciliati etc.) transforma activ materia organica, inclusiv humusul.

Springtails, acarieni, nematode zdrobiți reziduurile vegetale; reglează numărul anumitor microorganisme (se hrănesc cu bacterii).

melci pătrunde adânc în sol, îmbogățind profilul solului cu materie organică și îmbunătățind structura acestuia.

Gândaci migrează regulat (migrații zilnice și sezoniere), contribuind la afânarea și aerarea solului; Insectele prădătoare reglează numărul altor specii de insecte. Gândacii pot zdrobi și muta materia organică mai adânc în sol. Larvele de muște zdrobesc reziduurile de plante, iar deșeurile lor devin un substrat pentru microorganisme.

râme de pământ crește permeabilitatea solului; dezinfectarea gunoiului de grajd; îmbogăți solul cu substanțe active fiziologic.

Vertebrate(gophers, alunițe și altele) zdrobesc materialul din sol și se amestecă. Drenajul natural al solului are loc prin trecerile acestor animale.

Pentru a restabili fertilitatea naturală a solului, materia organică trebuie returnată acestuia.

Pentru a îmbunătăți fertilitatea solului, este necesar să se caute cele mai accesibile rezerve de îngrășăminte organice. Aceasta poate fi o parte necomercializată a culturii (paie, resturi de culturi tulpini), vermicompost. Aceasta include și gunoiul de grajd verde special semănat. Aproximativ 5 tone din partea necomercială a culturii corespunde ca eficiență la 1 tonă de gunoi de grajd. În plus, este necesară creșterea coeficientului de umidificare a reziduurilor organice. Procesul de humificare depinde de prezența biotei solului și de reacția mediului solului. Cercetările arată că cei mai mari coeficienți de umidificare au fost observați atunci când îngrășămintele organice au fost aplicate pe stratul superior al solului (la o adâncime de 10 cm) și soluția de sol a reacționat aproape de neutru.

Cantitatea de îngrășăminte organice trebuie să corespundă cantității de biotă a solului (microorganisme eficiente, râme etc.), care trebuie să aibă timp să prelucreze materia organică. În solul inactiv, procesele de humificare nu au loc. Consecința chimizării este solul inactiv cu o cantitate mică de biotă. În timpul arăturii adânci cu răsturnarea stratului, biota solului din straturile superioare ale solului, care respiră activ oxigen (aerobi), ajunge în adâncuri, unde există puțin oxigen și ca urmare moare. Creaturile anaerobe, dimpotriva, ajung la suprafata, unde nici ele nu pot trai. Unele microorganisme valoroase din punct de vedere ecologic nu pot rezista la lumina soarelui, de exemplu, nodulii fixatori de azot (simbioți ai plantelor leguminoase).

Cultivarea la suprafață minimă a solului asigură condiții optime pentru activitatea biotei solului.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Plante transgenice și biota solului

A.G. Viktorov, candidat la Științe Biologice, Institutul de Ecologie și Evoluție numit după. UN. Severtsov RAS

Primele plante rezistente la dăunători create prin metode de inginerie genetică au fost introduse în cultură în anii 90 ai secolului trecut. Aceste plante modificate genetic (culturi Bt) poartă genele bacteriei aerobe gram-pozitive formatoare de spori Bacillus thuringiensis, care sintetizează formațiuni cristaline parasporale (localizate în apropierea sporului) care conțin d-endotoxine - proteine ​​Cry care ucid larve de insecte de diferite ordine. Permiteți-mi să observ că preparatele dintr-un amestec de celule, spori și cristale parasporale au fost folosite de mai bine de jumătate de secol (primul insecticid industrial „Sporein” a fost creat în Franța în 1938). De atunci, au fost considerate unul dintre cele mai ecologice produse de protecție a plantelor, deoarece această clasă de pesticide este toxică pentru animalele cu sânge cald doar în concentrații de câteva mii de ori mai mari decât dozele utilizate pentru un singur tratament al câmpurilor.

În prezent, aproximativ treizeci de culturi Bt sunt folosite în agricultură. Cele mai populare dintre ele sunt porumbul, bumbacul, cartofii, hibridul de rapiță de canola (ulei canadian scăzut de acid), orezul, broccoli, alunele, vinetele și tutunul. Majoritatea soiurilor de porumb transgenic poartă gena proteinei Cry1Ab, care protejează împotriva unui dăunător periculos - larvele de porumb (Ostrinia nubilalis).

În 2001, plantele modificate genetic ocupau deja peste 12 milioane de hectare în lume, iar aproximativ jumătate dintre ele erau porumb transgenic. 99% din toate culturile Bt sunt cultivate în patru țări: SUA, Argentina, Canada și Chile. În SUA, suprafața câmpurilor de porumb Bt în 2000 era de peste 8 milioane de hectare (aproximativ un sfert din plantații), iar bumbacul Bt - 2,4 milioane de hectare (aproximativ jumătate din culturi). Beneficiile economice ale unor astfel de plante sunt evidente: conform Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (Agenția pentru Protecția Mediului din SUA), utilizarea numai a culturilor Bt în această țară duce la o reducere anuală a utilizării insecticidelor sintetice pe o suprafață de aproximativ 3 milioane de hectare și economisesc 2,7 miliarde de dolari.

Până de curând, ecologistii au avertizat doar timid despre posibilul impact negativ al culturilor transgenice asupra mediului. Susținătorii modificării genetice a plantelor, dimpotrivă, convinși de siguranța lor totală a mediului, bazându-se pe rezultatele testelor de laborator și pe experiența în creșterea acestor culturi în condiții naturale. (După cum s-a dovedit mai târziu, metodele și obiectele de testare utilizate în unele experimente de laborator nu au fost adecvate sarcinilor stabilite, dar mai multe despre asta mai târziu.) Abia acum, la un deceniu după începerea cultivării industriale a culturilor transgenice, devine mai mult sau mai puțin evident ce fel de daune pot provoca mediului înconjurător.

Există tot mai multe dovezi că utilizarea plantelor Bt poate avea efecte negative pe termen lung, ale căror prejudicii economice sunt încă greu de estimat. În primul rând, porumbul Bt produce de 1,5-2 mii de ori mai multă endotoxină decât se adaugă atunci când câmpurile sunt tratate o dată cu substanțe chimice care conțin toxină Bt. În al doilea rând, cultivarea porumbului Bt duce la acumularea de toxine Bt în sol ca urmare a multor factori: exsudatele rădăcinilor, depunerea de polen și descompunerea reziduurilor vegetale. În al treilea rând, descompunerea plantelor transgenice are loc mult mai lent decât culturile convenționale, iar activitatea biologică a solurilor ocupate de plante modificate genetic este vizibil mai scăzută decât în ​​zonele de control.

Toxine Bt în sol

După ce porumbul transgenic este recoltat, aproximativ zece la sută din toxinele Bt rămân în reziduurile de cultură din câmp. Și numai odată cu descompunerea lor se produce degradarea proteinelor Cry în condiții naturale. Potrivit cercetătorilor elvețieni, concentrația toxinei Cry1Ab în resturile vegetale scade brusc (la 20-38% din cantitatea din plantele vii) la două luni după recoltare și rămâne aproximativ la același nivel pe tot parcursul iernii. Abia odată cu debutul primăverii începe degradarea ulterioară a toxinei Bt, cu toate acestea, chiar și după 200 de zile, 0,3% din cantitatea sa inițială rămâne în câmp. Perioada maximă în care se păstrează proteinele Cry găsite în sol ca urmare a secrețiilor rădăcinilor și a descompunerii reziduurilor vegetale ajunge la 350 de zile. Toxinele Bt rămân biologic active pentru o perioadă atât de lungă (de fapt, până la un an) datorită faptului că se află în stare legată cu particule de sol active de suprafață (argilă, humus etc.); Acesta este ceea ce îi protejează de descompunerea de către microorganisme.

Aceste rezultate au fost obținute relativ recent și sunt fundamental diferite de cele anterioare efectuate în condiții de laborator, când s-a constatat că 50% din toxinele Bt se descompun într-o zi și jumătate de la intrarea în sol și 90% în decurs de 15 zile. Dacă reziduurile de plante nu au fost în contact cu solul, atunci s-a observat o degradare de 50% a proteinelor Cry în 25,6 zile și 90% - 40,7 zile. Astfel de diferențe puternice în rata de descompunere a toxinelor Bt se datorează, evident, faptului că în condiții de laborator experimentele au fost efectuate la temperatura camerei constante, în timp ce în natură, cu excepția perioadei reci de iarnă caracteristică zonei de mijloc, unde porumbul transgenic. crește în principal, se observă și fluctuații zilnice de temperatură. În plus, în experimentele de laborator, frunzele de porumb au fost măcinate, cernute și liofilizate, ceea ce a asigurat o suprafață semnificativ mai mare pentru colonizarea de către microorganisme. Desigur, nimic de genul acesta nu se întâmplă în natură și este clar că este necesar să extrapolăm rezultatele experimentelor de laborator cu toxine Bt în condiții naturale cu extremă precauție.

Deși pătrunderea proteinelor Cry în sol cu ​​secreții din rădăcinile plantelor transgenice nu este la fel de mare ca după descompunerea reziduurilor vegetale rămase în câmp după recoltare, acest factor nu poate fi neglijat. Este interesant de remarcat faptul că, în timp ce lăstarii de rădăcină de canola, tutun și bumbac nu emit deloc toxine Bt, atunci toate cele 12 soiuri transgenice de porumb studiate, obținute folosind trei operațiuni independente de inginerie genetică (Bt11, MON810 și Bt176), produc Cry. proteine ​​în cantități aproape egale. În plus, activitatea insecticidă a exsudatelor de porumb a fost cea mai mare - semnificativ mai mare decât cea a orezului și a cartofilor. Deși o anumită cantitate de proteine ​​Cry poate pătrunde în sol ca urmare a exfolierii sau a deteriorării mecanice a rădăcinilor, cea mai mare parte a toxinelor Bt intră în sol cu ​​secrețiile lor. Pentru a confirma acest lucru, este suficient să spunem că în porumb, orez și cartofi cultivați hidroponic, nu s-a observat nicio deteriorare a suprafeței rădăcinii, totuși, proteinele Cry au fost încă înregistrate în soluția nutritivă.

Lignină

S-a observat că plantele cu un conținut ridicat de toxine Bt nu sunt atractive nici măcar pentru acei fitofagi pentru care aceste toxine nu sunt otrăvitoare. Astfel, în experimentele cu păduchii sau păduchii aspri (Porcellio scaber), căruia i s-au oferit opt ​​soiuri de porumb pentru hrană (două linii de control transgenice și șase izogenice), s-a dovedit că acest animal preferă în mod clar plantele netransgenice. În plus, se știe că reziduurile de plante ale plantelor transgenice se descompun mult mai lent în comparație cu liniile izogenice nemodificate genetic. Motivele pentru aceasta sunt în prezent studiate. Se presupune că acest lucru se datorează conținutului crescut de lignină în plantele transgenice. Acest lucru poate explica, de asemenea, neatractivitatea lor ca hrană, cu toate acestea, din păcate, autorii nu au studiat relația dintre aceste soiuri de porumb și conținutul lor de lignină.

Lignina, un compus cu molecule înalte de natură aromatică, este principala componentă structurală a plantelor, umplând spațiul dintre celule și „lipind” membranele lor primare. Lignina este cea care oferă rezistența și rigiditatea structurilor plantelor, precum și rezistența acestora la apă. Pe de o parte, conținutul crescut de lignină complică „munca” fitofagelor, pe de altă parte, încetinește procesele de descompunere a reziduurilor de plante în sol. Când lignina se descompune, produșii de descompunere toxici cu greutate moleculară mică (fenoli, metanol, acizi carboxilici) sunt eliberați în mediu.

Conținutul de lignină în tulpinile soiurilor de porumb Bt este cu 33-97% mai mare decât în ​​liniile netransgenice izogenice pentru acestea. Gama largă de date se datorează conținutului diferit de lignină în cele trei linii principale de porumb transgenic. Excesul de lignină s-a manifestat și la nivel morfologic. Fasciculele vasculare și celulele sclerenchimale din jur, care conțin lignină, au fost aproape de două ori mai groase la plantele Bt decât în ​​liniile izogenice netransgenice (21,5±0,84 mm și, respectiv, 12,4±1,14 mm). Acumularea crescută de lignină este tipică numai pentru tulpinile de porumb Bt, în timp ce cantitatea sa din frunze este aproximativ aceeași ca la plantele obișnuite.

În plus, a fost dezvăluită o altă circumstanță interesantă: a existat mai multă lignină în porumbul cultivat în condiții naturale decât în ​​cele de laborator. Acest lucru confirmă încă o dată că într-un mediu artificial o plantă transgenică se dezvoltă diferit decât în ​​natură.

Ca urmare a cercetărilor ulterioare, s-a dovedit că excesul de lignină este caracteristic nu numai porumbului Bt, ci este o proprietate comună tuturor plantelor transgenice. Diverse culturi modificate genetic (orez, tutun, bumbac și cartofi) au cu 10-66% mai multă lignină decât liniile izogenice nemodificate genetic corespunzătoare.

râme de pământ

Unul dintre principalii utilizatori ai așternutului vegetal din zona de mijloc sunt râmele, în principal din familia Lumbricidae. Se găsesc în aproape toate ecosistemele naturale și antropice ale zonei temperate și le domină din punct de vedere al biomasei (numărul lor este deosebit de mare în pădurile de silvostepă, mixte și foioase - peste 300 de indivizi la 1 m2). Prin pătrunderea solului cu tuneluri, râmele îl afânează, favorizând aerarea și umiditatea în profunzime, amestecând straturile de sol, accelerând descompunerea reziduurilor vegetale și crescând astfel fertilitatea solului. Volumul de sol transportat de aceste animale variază de la 2 la 250 t/ha pe an. Distribuția verticală a râmelor de-a lungul profilului solului este determinată, pe de o parte, de ecologia lor, iar pe de altă parte, de un complex de factori abiotici, precum temperatura, umiditatea solului și gradientul vertical de distribuție a materiei organice. .

Toxinele pot afecta râmele în moduri diferite, în funcție de tipul de lumbricide și de stadiul lor de dezvoltare. Indivizii juvenili, incapabili de a pătrunde adânc în sol, suferă de poluanți mai mult decât cei maturi sexual. Dar una dintre cele mai mari specii de Lumbricidae din zona de mijloc - târâtoarea mare (Lumbricus terrestris) -, în mod ciudat, este de asemenea în pericol. Faptul este că indivizii acestei specii, ascunși în vizuini adânci (până la 3 m) în timpul zilei, vin la suprafața solului noaptea pentru hrană - așternut de plante (în Rusia, pentru acest mod de viață, acest cosmopolit a primit popularul nume „big crawl”). Pentru a fi corect, observăm că o mică parte din dieta lor constă din rădăcini de plante. În timpul unor astfel de călătorii nocturne, unii indivizi pot depăși până la 19 m. Aproximativ fiecare al treilea traseu se termină într-o gaură, iar fiecare al patrusprezecelea are găuri la începutul căii. În diferite ecosisteme, pe parcursul mai multor luni de toamnă, acești râme sunt capabili să transporte aproape tot gunoiul vegetal în vizuinile lor. Acest lucru nu înseamnă că lumbricidele mănâncă imediat totul; ei stochează o parte semnificativă din hrană în vizuini și o consumă pe măsură ce resturile vegetale se descompun parțial. Aceste caracteristici ale ecologiei târâiului mare determină nivelul ridicat al contactului său atât cu poluanții care se depun pe câmp, cât și cu plantele transgenice.

Lumbricidele se dezvoltă în sol și, în mod natural, răspund la modificările compoziției sale chimice, în special la pătrunderea poluanților care pot pătrunde în corpul lor prin tegument. Având în vedere obiceiurile lor de hrănire, râmele pot ingera toxinele conținute în ei împreună cu particulele de sol, ceea ce înseamnă că pot fi expuși la acestea atât extern, cât și intern.

În mod ciudat, nu au fost încă efectuate studii detaliate privind toxicitatea proteinelor Cry pentru râme. Adevărat, cu aproximativ o jumătate de secol în urmă, la testarea toxicității medicamentului Thuricide care conține B. thuringiensis var. kurstaki, s-a constatat că numai concentrațiile sale foarte mari (de 10 mii de ori mai mari decât cele recomandate pentru tratamentul pe teren) în decurs de două luni au cauzat o mortalitate de 100% în populațiile de laborator de L. terrestris. S-ar părea că aceste date sunt legate doar indirect, dar dozele care s-au dovedit a fi letale au fost doar de cinci până la zece ori mai mari decât concentrația de toxine Bt din plantele transgenice vii. Studiile histologice ale lumbricidelor moarte au arătat că bacteriile au pătruns aproape în toate țesuturile viermilor, unde au sporulat și au format cristale. Mai târziu, o astfel de patologie neobișnuită a fost explicată prin faptul că experimentele au folosit pământ de diatomee, care, prin deteriorarea epiteliului intestinal, a contribuit la pătrunderea bacteriilor în întregul (spațiul dintre peretele corpului și organele interne) râmelor.

Într-o altă serie de experimente, s-a studiat efectul pesticidelor care conțin toxină Bt asupra râmei Dendrobaena octaedra: expunerea de zece săptămâni la toxină în doze de o mie de ori mai mari decât dozele de câmp și aproximativ egale cu concentrația de toxine în vii. plantele au condus la inhibarea semnificativă a creșterii și reproducerii, precum și la o mortalitate mai mare a viermilor. Din păcate, aceste experimente au folosit o specie care nu are nicio legătură cu câmpurile (de obicei trăiește pe podeaua pădurii) și nu poate întâlni în mod natural culturi transgenice.

Unul dintre primele experimente ecotoxicologice care a studiat efectul plantelor transgenice asupra râmelor a fost un test standard de laborator folosind pământ artificial și un vierme de bălegar (Eisenia fetida). S-a dovedit că extractele de frunze transgenice de porumb care conțin toxină Bt nu au afectat în niciun fel supraviețuirea și dezvoltarea acestor lumbricide - toate au supraviețuit până la sfârșitul experimentului de 14 zile și nu au diferit în greutate corporală față de animalele de control. Conform calculelor autorilor, concentrația de toxină Bt utilizată în experiment (0,35 mg de proteine ​​CryIA(b) per 1 kg de sol) a fost de aproximativ 785 de ori mai mare decât ceea ce s-ar fi putut forma în sol după recoltare. Aceste rezultate ar avea sens dacă alegerea speciilor de râme ar fi adecvată obiectivelor stabilite. Autorii nu au ținut cont de faptul că E.fetida, ca și D.octaedra, nu întâlnește culturi transgenice în condiții naturale. Ca să nu mai vorbim de faptul că viermele de bălegar, spre deosebire de speciile care locuiesc în sol, nu ingerează particule de sol, ci se hrănește cu materie organică în descompunere, așa că nu este clar cât de multă toxină Bt a intrat în sistemul său digestiv, dacă este deloc.

Observațiile de 40 de zile ale populațiilor de laborator de L. terrestris care trăiesc în sol în care au germinat semințe transgenice de porumb sau au fost adăugate frunzele acestuia nu au evidențiat modificări semnificative nici în greutatea corporală, nici în mortalitatea târâtorilor mari, deși toxine Bt au fost găsite în intestine și caste (excremente). Când viermii au fost transferați în sol curat, intestinele lor au fost curățate de toxină în decurs de una până la două zile. Din păcate, autorii acestei lucrări nu au evaluat efectul toxinelor Bt asupra reproducerii lumbricidelor, precum și asupra indivizilor juvenili care sunt mai sensibili la toxine. În plus, pentru un râme de pământ atât de mare, care trăiește mulți ani, ca un crawler mare, o perioadă de 40 de zile este în mod clar insuficientă pentru a detecta efectele subletale. Într-un alt experiment similar, realizat ceva mai târziu, dar cu o durată de 200 de zile, s-a dovedit că greutatea corporală a L.terrestris hrănită cu reziduuri de plante transgenice a scăzut în medie cu 18%, în timp ce în lotul martor a crescut cu 4%.

Din păcate, migrația toxinelor Bt în lanțurile trofice în care râmele servesc ca surse de hrană pentru multe nevertebrate, păsări și mamifere prădătoare nu a fost încă studiată. De exemplu, în Anglia, în dieta vulpilor roșii (Vulpes vulpes), un târâș mare este în medie de 10-15%, iar în zonele în care acești râme sunt deosebit de numeroși - până la 60%. De asemenea, bufnița (Strix aluco) nu disprețuiește târârile mari, care pot prinde mai mult de 20 de viermi într-o oră. O dragoste deosebită pentru L.terrestris a fost remarcată și la bursucul european (Meles meles); cu mai bine de 20 de ani în urmă erau considerați chiar prădători specializați ai râmelor. Ulterior, ipoteza a fost respinsă, dar în mod corect, observăm că, într-un fel, acest prădător are încă specializare - se manifestă în tehnica de captare a hranei.

Pentru microorganismele din sol (atât culturile pure, cât și cele mixte), toxicitatea proteinelor Cry nu a fost identificată; Numărul de bacterii și ciuperci din solurile care conțin biomasă de porumb modificată genetic și netransgenic nu a fost diferit statistic. Totuși, în experimentele cu microcosmos de sol în care nevertebratele din sol erau absente, s-a demonstrat că în acest caz, biodegradarea culturilor Bt (porumb, orez, tutun, bumbac și roșii) are loc mult mai lent în comparație cu martor. Acest lucru a fost evidențiat de o cantitate semnificativ mai mică de carbon care părăsește microcosmosul solului experimental sub formă de CO2, comparativ cu controlul.

Rata redusă de descompunere a reziduurilor de plante transgenice necesită un studiu suplimentar și cuprinzător, deoarece daunele potențiale cauzate de această proprietate inerentă a culturilor Bt pot avea consecințe pe termen lung asupra mediului. Particularitățile migrării proteinelor Cry de-a lungul lanțurilor trofice necesită o atenție și mai mare. În cele din urmă, există tot mai multe dovezi că populațiile de dăunători din agricultură încep să dezvolte rezistență la toxinele Bt și încep să se hrănească cu plante transgenice.

Descoperirea toxinelor Bt în exsudatele rădăcinilor de porumb, orez și bumbac și persistența lor pe termen lung în sol sugerează, de asemenea, că trebuie luate precauții speciale înainte ca plantele și animalele modificate genetic în scopul producerii de medicamente (antibiotice, vaccinuri, hormoni). ), enzimele) și alte substanțe biologic active vor părăsi pereții laboratoarelor și se vor găsi în condiții mai puțin controlate de producție industrială. Spre deosebire de plantele Bt, ținta acestor compuși nu sunt insectele, ci mamiferele, inclusiv oamenii. Aproape toate aceste substanțe sunt xenobiotice, dar capacitatea lor de a persista în mediu nu a fost suficient studiată. Prin urmare, este clar că daunele potențiale ale plantelor transgenice în creștere care le sintetizează în mediu nu pot fi nici măcar aproximativ evaluate.

Listăliteratură

1. Saxena D., Stotzky G. Release of Larvicidel Cry Proteins in Root Exudates of Transgenic Bt Plants. Raport de știri ISB. 2005. februarie. P.1-3.

2. Zwahlen C., Hilbeck A., Gugerli P. et al. // Mol. Ecologie. 2003. V.12. nr. 3. P.765-775.

3. Saxena D., Flores S., Stotzky G. // Soil Biol. și Biochimie. 2002. V.34. P.133-137.

4. Sims S.R., Holden L.R. // Entomologia mediului. 1996. V.25. p.659-664.

5. Wandeler H., Bahylova J., Nentwig W. // Ecologie de bază și aplicată. 2002. V.3. nr. 4. P.357-365.

6. Saxena D., Stotzky G. // Amer. J. de Botanică. 2001, V.88. nr. 9. P.1704-1706.

7. Poerschmann J., Gathmann A., Augustin J. et al. // J. Environ. Cal. 2005. V.34. nr. 5. P.1508-1518.

8. Flores S., Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. și Biochim. 2005. V.37. nr. 6. P.1073-1082.

9. Smirnoff W.A., Heimpel A.M. // J. de Patologie a Insectelor. 1961. V.3. nr. 403-408.

10. Addison J.A., Holmes S.B. // Canada. J. de Forest Res. 1996. V.26. P.1594-1601.

11. Ahl Goy P., Warren G., White J. și colab. Interacțiunea unui porumb tolerant la insecte cu organisme din ecosistem // Proceedings of the Key Biosafety Aspects of Genetically Modified Organisms. 10-11 aprilie 1995. V.309. P.50-53. Mitteilungen aus der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Berlin-Dahlem, Blackwell, Berlin, 1995.

12. Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. și Biochim. 2001b. V.33. P.1225-1230.

13. Zwahlen C., Hilbeck A., Howald R. et al. // Mol. Ecologie. 2003b. V.12. nr. 4. P.1077-1086.

Pentru pregătirea acestei lucrări s-au folosit materiale de pe site-ul http://vivovoco.rsl.ru