Алғашқы тірі организмдер және олардың топырақ түзуге әсері

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.