Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
таким образом, снимать ингибирующий эффект при синтрофном окислении
несбраживаемых соединений. Внеклеточные хиноны могут также служить и
защитным механизмом для анаэробов против 02. Работа по окислительно-
восстановительному циклу гуматов дает ключ к универсальному
биогеохимическому механизму в богатых органическим веществом условиях
переходной зоны увлажненных почв.
7 Lovley D.L., Kashefi К., Vargas М. et al. Reduction of humic substances
and Fe(III) by hypeithermophilic microorganisms // Chem. Geol. 2000. Vol.
169. P. 289-298.
8 Cervantes FJ., Van der Velde S., Lettinga G., Field J.A. Competition
between methanogenesis and quinone respiration for ecologically important
substances // FEMS Microbiol. Ecol. 2000. Vol. 34, N 2. P. 161-172.
284
Отсюда оказывается возможным выявить роль анаэробных "автохтонных"
организмов в сложной системе микробного сообщества, устанавливающих
химический шунт с первичными анаэробами и, возможно, с синтрофной
группировкой.
7.7. ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В ПОЧВЕ
На поверхности глинистых частиц почвы происходит связывание органических
веществ. Особое значение имеет прочное взаимодействие гуминовых веществ с
глинистыми минералами (рис. 7.6). Во взаимодействии с отрицательно
заряженными минералами участвуют аминогруппы, образующие ионную связь,
металл-органиче-ские комплексы многовалентных металлов, как Fe,
образующие мостик между отрицательно заряженной поверхностью глинистого
минерала и карбоксильной группой гуминовой кислоты. Водородные связи
определяют связывание полимеров, например реакционно-способной
свежеобразованной бактериальной слизи, с поверхностью глинистых частиц, и
поэтому биологическая активность в почве приводит к образованию стойких
органо-минеральных соединений, чего не происходит, например, при смешении
торфа с глиной. Органические соединения на поверхности глин защищены как
от химического, так и биотического окисления. Попавшие в межслойное
пространство даже такие легкодоступные вещества, как пептиды, оказываются
недоступными для окисления. В крайнем выражении это ведет к образованию
черных глинистых сланцев, вплоть до горючих. С другой стороны,
образование органического покрова на поверхности минерала предотвращает
его дальнейшее разрушение при выветривании. Органические вещества,
связываясь с Fe или А1 на поверхности кристалла, могут блокировать точки
роста и предотвращать укрупнение педогенных минералов.
Отсюда возникает связь между образованием глинистых минералов при
выветривании и геологическим захоронением Сорг, в свою очередь, ведущим к
повышению окислительного статуса атмосферы. В результате за 02 атмосферы
отвечает выветривание с образованием в конечном итоге глин, связывающих
восстановленный Сорг с эквивалентным освобождением 02.
7.8. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
Минеральный состав почвы формируется из унаследованных из материнской
породы литогенных минералов и вновь образованных педогенных минералов,
важнейшими из которых являются глины. Физическое выветривание ведет к
раздроблению исходной породы и ооразованию песка, состоящего из кварца и
полевых шпатов преимущественно. Кварц частично литогенный, а частично -
образован
285
Рис. 7.6. Схематическое изображение комплекса гуматов с глинами в почве
[по: Stevenson, 1982]
в результате выветривания как его конечный продукт. Песчаные почвы
образуются при отложении песка из водной среды как морские донные осадки,
речные и озерные, флювиогляциальные и состоят почти на 90% из кварца.
Основные породы, известковые, глинистые, лёсс содержат мало кварца.
Полевые шпаты состоят на 80-90% из щелочных шпатов, и их содержание
уменьшается с увеличением времени выветривания и переходом к мелким
фракциям. Слюды оказываются в средней фракции, предшествующей глинам.
Минеральный состав почвы формируется в результате выветривания, под
которым понимается трансформация минералов и пород на поверхности Земли.
В выветривании участвуют физические, химические, биологические процессы.
Физическое выветривание ведет к измельчению породы при механическом
воздействии. Давление ведет к растрескиванию породы; ветер с песком
приводит к истиранию; сезонные и суточные перепа-' ды температуры - к
разному расширению зерен минералов и возникновению мономинеральной смеси,
а прогрев поверхности - к отслаиванию поверхностных слоев; замерзание
льда в трещинах ведет к давлению до 200 МПа; кристаллизация, например,
гипса в трещинах известняка разрывает породу; давление корней и гиф
расширяет трещины. При этом в ранее монолитной породе образуется поровое
пространство, заполняемое влагой и представляющее микрообитание для
митофильных микроорганизмов.
Химическое выветривание ведет к трансформации минералов вследствие
реакций на их поверхности, и поэтому величина поверхности имеет
первостепенное значение. Ключевую роль играет переход элементов из
кристаллической решетки в раствор с последующим возможным образованием
педогенных минералов, из которых важнейшими являются глины, карбонаты,
