Download - Biologia Solului

Transcript
Page 1: Biologia Solului

Biologia Solului

Capitolul 1:   RETEAUA TROFICA A SOLUL

BIOLOGIA SOLULUI SI PEISAJUL

Reteaua trofica a solului este realizata de o incredibila diversitate de organisme.

Aceste organisme au dimensiuni variabile, pornind de la cele cu dimensiuni

microscopice, reprezentate de bacterii, alge, fungi si protozoare; continuand cu

organisme mult mai complexe asa cum sunt: micro-artropodele si nematodele

(majoritatea microscopice); si terminand cu organismele usor vizibile cu ochiul liber,

asa cum sunt: viermii de pamant, insectele, vertebratele mici si plantele.

Prin intermediul relatiilor trofice pe care le stabilesc, prin procesele lor de crestere si

multiplicare, prin miscarea lor in masa solului, aceste organisme fac posibila

mentinerea curata a apei, a aerului, fac posibila mentinerea starii de sanatate a

plantelor si regleaza fluxul apei in sol.

Reteaua trofica a solului constituie parte integranta a tuturor proceselor care au loc

intr-un anumit peisaj dat. Astfel, organismele din sol descompun compusii organici

care ajung aici, incluzand dejectiile, resturile vegetale si pesticidele, prevenind astfel

patrunderea lor in ape si, in final, prevenind poluarea. Organismele din sol

sechestreaza azotul, carbonul, fosforul, sulful si alti nutrienti ai solului care altfel, prin

levigare, ar ajunge in apele freatice; de asemenea, ele fixeaza azotul din atmosfera

(ex. bacteriile fixatoare de azot), punandu-l la dispozitia plantelor. Numeroase

organisme imbunatatesc structura si porozitatea solului (prin agregarea particulelor),

ceea ce conduce la cresterea infiltrarii apei si implicit la reducerea scurgerilor de

suprafata. Organismele din sol contribuie la prevenirea anumitor boli ale plantelor si,

de asemenea, servesc drept hrana pentru anumite animale aflate deasupra solului. 

1

Page 2: Biologia Solului

Figura 1. Mediile din interiorul solului.  Organismele traiesc in micro-mediile din

si dintre particulele de sol. Pe distante scurte exista diferente de pH, de umiditate, de

marime a porilor si de tipuri de hrana disponibila, astfel incat se creaza o varietate

foarte mare de habitate. Dupa S. Rose and E.T. Elliott

 

 

RETEAUA TROFICA: ORGANISMELE SI INTERACTIUNILE LOR

Reteaua trofica a solului este reprezentata prin comunitatea organismelor vii din sol,

la care se adauga si radacinile plantelor care cresc pe solul respectiv, precum si

animalele care traiesc deasupra. Urmatoarea diagrama a retelei trofice arata o serie

de conversii a nutrientilor si a energiei (reprezentate prin sageti galbene), pe masura

ce un organism este mancat de un altul.

2

Page 3: Biologia Solului

Figura 2. Reteaua Trofica a Solului

Intreaga retea trofica este alimentata de producatorii primari (adica organisme

fotosintetizatoare), care stau la baza retelei trofice. Aceste organisme sunt: plantele,

lichenii, muschii, bacteriile fotosintetizatoare si algele, care pot utiliza energia solara

pentru a fixa CO2 din atmosfera. Celelalte organisme din sol obtin energia si carbonul

prin consumarea compusilor organici rezultati din plante, alte organisme sau alte

deseuri organice. Exceptie fac doar cateva bacterii, numite chemoautotrofe, care pot

obtine energia din compusi anorganici ai azotului, sulfului sau fierului.

Pe masura ce organismele descompun materialele organice complexe sau consuma

alte organisme, nutrientii sunt convertiti din unul in altul, astfel incat devin disponibil

altor organisme din sol si in final devin din nou disponibili plantelor (atunci cand s-au

transformat in substante minerale). Toate plantele (ierburi, arbusti, arbori, culturi

agricole etc) sunt dependente pentru nutritia lor de reteaua trofica.  

CE FAC ORGANISMELE DIN SOL?

Cresterea si reproducerea sunt activitatile de baza ale tuturor organismelor vii. Toate

organismele lupta pentru supravietuire, iar existenta lor depinde de interantiunea si

3

Page 4: Biologia Solului

interrelatiile care se stabilesc intre ele. Exudatii radiculari precum si resturile vegetale

reprezinta hrana pentru organismele din sol. La schimb, organismele solului

descompun materia organica si furnizeaza plantelor substante minerale (mentinandu-

se astfel ciclul elementelor); de asemenea organismele din sol imbunatatesc structura

solului; controleaza compozitia populatiilor din sol; controleaza aparitia unor boli (vezi

tabelul “Functiile Organismelor din Sol”).

Tabelul 1. Functiile Organismelor din Sol

TIPUL DE ORGANISM EXEMPLE FUNCTII MAJORE

FOTOSINTETIZATORI Plante, Alge,

Cianobacterii

Capteaza energia solara;

Utilizeaza energia solara

pentru fixarea CO2 ; aduc in

sol materie organica (prin

litiera, celule moarte,

metaboliti secundari);

DESCOMPUNATORI Bacterii, Fungi

Descompun resturile

organice; imobilizeaza (retin)

nutrientii in bimasa lor;

creeaza noi compusi organici

si deci noi surse de energie

si nutrienti pt. alte

organisme; leaga agregatele

de sol prin hife fungale;

bacteriile nitrificatoare si

denitrificatoare convertesc

formele de N din sol; inhiba

aparitia anumitor boli ale

organismelor;

SIMBIONTELE (Simbioza

sau mutualismul)

Bacterii, Fungi

Imbunatatesc cresterea

plantelor;protejeaza

radacinile de boli; anumite

bacterii fixeaza N atm.;

anumiti fungi formeaza

micorize cu radacinile

4

Page 5: Biologia Solului

plantelor, furnizandu-le

nutrienti ( in special P) si

apa;

PATOGENI Bacterii, Fungi Produc boli la diferite org.

PARAZITI Nematode,

Microartropode

Paraziteaza diferite organe

vegetale, producand boli

CONSUMATORI DE

RADACINI

Nematode,

Macroartropode

Consuma radacinile

plantelor; cauzeaza pierderi

importante ale culturilor

CONSUMATORI DE

BACTERII

Protozoare, Nematode

Elibereaza nutrienti si NH + 4

pentru plante; controleaza

absorbtia radiculara;

controleaza anumite boli;

controleaza activitatea

populatiilor bacteriene;

CONSUMATORI

DE FUNGI

Nematode,

Microartropode

Elibereaza NH + 4 si alti

nutrienti pentru plante;

controleaza absorbtia

radiculara; controleaza

anumite boli; controleaza

activitatea populatiilor de

fungi;

MARUNTITORI SI

CONSUMATORI DE

PAMANT

Viermi de pamant,

Macroartropode

Maruntesc si descompun

resturile organice si

imbunatatesc structura

solului; constituie habitate

pentru bacterii in intestinul

lor sau in cooprolite;

imbunatatesc structura

solului, producand cooprolite

si fisuri in sol;

Controlul populatiilor;

5

Page 6: Biologia Solului

PRADATORII DE INALT

NIVEL

Nematode

pradatoare; Artropode

mari

controleaza pradatorii de la

nivel trofic inferior;

imbunatatesc sructura

solului prin realizarea de

fisuri si galerii.

MATERIA ORGANICA ALIMENTEAZA RETEAUA TROFICA

Materia organica a solului reprezinta o “camara” de nutrienti si de energie care pot fi

utilizate de organismele din sol. Bacteriile, fungii, and alti descompunatori transforma

materia organica si elibereaza nutrientii din aceasta (vezi foto).

Figura 3. Aceste mici artropode (Collohmannia sp.) se hranesc cu frunzele cazute ale

plantelor. Este inceputul ciclurilor carbonului, azotului si a altor elemente. Din: Roy A.

Norton, College of Environmental Science & Forestry, State Univ. of New York

Materia organica este reprezentata prin numeroase tipuri de compusi – nu toti fiind la

fel de folositori pentru hrana diferitelor organisme. In general, materia organica a

solului este alcatuita din doua categorii distincte: humus si materie organica

6

Page 7: Biologia Solului

activa. Dintre cele doua, materia organica activa reprezinta partea disponibila pentru

mai toate organismele din sol. Bacteriile au tendinta de a utiliza compusii organici

simpli, asa cum sunt exudatii radiculari sau rezidurile vegetale proaspete. Fungii au

tendinta de a utiliza compusi organici mult mai complecsi, asa cum sunt resturile

vegetale fibroase, lemnoase, precum si humusul.

Prin executarea unor lucrari intense se poate distruge fractia organica activa a solului

deoarece aceste lucrari sporesc masiv activitatea bacteriilor, si a celorlalte organisme

care consuma materia organica, convertind-o in CO2. Bunele practici agricole

(reducerea lucrarilor intense ale solului si administrarea suplimentara de materie

organica) vor sporii proportia de materie organica activa; pe masura ce nivelul de

materie organica din sol creste, organismele din sol vor putea realiza conversia

acesteia in humus – o forma relativ stabila de sechestrare a carbonului in sol pentru

zeci si chiar sute de ani.

SURSE DE HRANA PENTRU ORGANISMELE DIN SOL

“Materia organica a solului” include toate substantele organice existente in interiorul

si deasupra solului. In continuare se vor prezenta cativa termeni folositi pentru a

descrie diferitele tipuri de materie organica.

Organismele vii:  Bacterii, fungi, nematode, protozoare, viermi de pamant,

artropode si radacini vii.

Material vegetal mort; material organic; detritus; reziduu de suprafata. Toti

acesti termeni se refera la plante, animale, sau alte substante organice care au ajuns

recent in sol si care prezinta doar semene incipiente de descompunere. Detritivorele

sunt organismele care se hranesc cu astfel de materiale.

Fractia activa a materiei organice:  Compusii organici care pot fi utilizati drept

hrana de catre microorganisme. Fractia activa se modifica mult mai rapid decat

materia organica totala, ca raspuns la orice schimbare in sistem.

Materia organica instabila:  Materia organica ce este usor descompusa.

Exudatii radiculari:  Zaharuri solubile, aminoacizi si alti compusi secretati de

radacinile plantelor.

7

Page 8: Biologia Solului

Lignina:  Este un compus greu degradabil, intrand in componenta fibrelor groase,

lemnoase ale plantelor. De regula, organismele care pot folosi lignina drept hrana

(utilizand carbonul din structura acesteia) sunt fungii.

Materia organica recalcitranta:  Este materia organica reprezentata de humus si

de materialele puternic lignificate, pe care doar foarte putine organisme o pot

descompune.

Humusul sau materia organica humificata:  Reprezinta un compus organic

complex care ia nastere in urma numeroaselor transformari ale materiei organice.

Humusul este foarte greu descompus deoarece proprietatile fizice si chimice ale

agregatelor sale il fac greu accesibil pentru majoritatea organismelor. Humusul este

un complex organic foarte important pentru sol deoarece el constituie un liant pentru

agregatele foarte mici ale solului, si astfel imbunatateste capacitatea solului pentru

retinerea apei si a nutrientilor.

8

Page 10: Biologia Solului

Organismele retelei trofice nu sunt uniform distribuite in interiorul solului. Fiecare

specie sau grup traieste acolo unde gaseste spatiu, nutrienti si umiditate potrivite cu

cerinte lor specifice de viata. Oricum, ele se intalnesc acolo unde exista si materie

organica – majoritatea in primii cativa centimetri ai solului, desi exista microorganisme

care au fost gasite si la o adancime de pana la 16 km (ex. bacteriile din depozitele

petrolifere).

De regula, organismele solului sunt concentrate:

In jurul radacinilor. Rizosfera reprezinta solul din vecinatatea imediata a

radacilor plantelor. (vezi foto). Rizosfera este colonizata de bacterii care se

hranesc cu celule moarte provenite din radacini si cu proteine si zaharuri

eliberate in mediu prin activitatea radiculara (exudati radiculari). De

asemenea, in rizosfera sunt concentrate protozoarele si nematodele care

traiesc pe seama bacteriilor. Prin activitatea lor, toate aceste organisme pun

la dispozitia plantelor elementele minerale nutritive si in plus le protejeaza

si de numeroase boli.

Figura 4. Bacteriile sunt foarte

abundente in jurul radacinilor

(rizosfera) deoarece pot sa

descompuna usor substantele

organice simple pe care le gasesc

aici.

Dupa: Soil Microbiology and

Biochemistry Slide Set. 1976 J.P.

Martin, et al., eds. SSSA, Madison

WI.

In litiera. Fungii sunt descompunatorii comuni ai litierei, deoarece litiera contine mari

cantitati de complexe organice greu de descompus de catre alte organisme. Fungii isi

procura carbonul din descompunerea litierei, iar datorita hifelor lungi pe care le

dezvolta, fungii au acces prin aceste filamente si la azotul care se gaseste in stratul de

sol de sub litiera. Spre deosebire de fungi, bacteriile nu pot transporta azotul la

10

Page 11: Biologia Solului

distante, asa ca ele nu prea se gasesc in litiera. Bacteriile pot participa la

descompunerea litierei atunci cand aceasta este amestecata in profilul solului. De

asemenea, bacteriile sunt abundente in litiera verde a plantelor mai tinere care sunt

mult mai bogate in azot si compusi simpli ai carbonului decat litiera plantelor batrane.

Bacteriile si fungii sunt mult mai capabile sa acceseze suprafete mari de teren

acoperite cu resturi vegetate dupa ce organisme cum sunt viermii de pamant,

insectele consumatoare de frunze, milipedele si alte artropode erbivore au maruntit

litiera in bucatele mici.

Pe humus. Aici, organismele comune sunt fungii. materia organica din sol a fost deja

descompusa de mai multe ori de catre bacterii si fungi si/sau a fost trecuta prin tubul

digestive al ramelor sau al artropodelor. Rezultatul, compusii humici, reprezinta un

complex care are foarte putin azot disponibil. Numai fungii sunt capabili sa produca

enzimele necesare pentru a degrada compusii complecsi ai humusului.

Pe suprafata agregatelor de sol. Activitatea biologica, in particular a bacteriilor

aerobe si a fungilor aerobi, este mai mare la suprafata agregatelor de sol decat in

interiorul agregatelor. In interiorul agregatelor mari de sol au loc procese care nu

necesita oxigen (procese anaerobe), asa cum este denitrificarea. Numeroase agregate

sunt de fapt coproolite ale viermilor de pamant (ramelor) sau a altor nevertebrate.

In spatiul dintre agregatele de sol. Artropodele si nematodele care nu pot sapa in

sol se misca prin porii si fisurile dintre agregatele de sol. Organismele care sunt

sensibile la uscaciune, la deshidratare, asa cum sunt protozoarele si numeroase

nematode, traiesc in porii umpluti cu apa ai solului. (vezi Figura pag 1.)

CAND SUNT ACTIVE ORGANISMELE DIN SOL?

Activitatea organismelor din sol se desfasoara in conformitate cu variatia conditiilor

sezoniere, precum si a conditiilor zilnice. In sistemele temperate, cea mai mare

activitate are loc la sfarsitul primaverii cand conditiile de temperatura si umiditate

sunt optime pentru procesele de crestere (vezi graficul). Cu toate acestea, exista si

cateva specii care sunt mai active in timpul iernii, altele sunt mai active in conditii de

seceta, iar altele sunt mai active in conditii de stagnare a apei.

11

Page 12: Biologia Solului

Figura 5. Activitatea sezoniera a bacteriilor si a fungilor in zonele temperate (pe

solurile agricole).

Intr-un interval de timp dat nu toate organismele sunt active. Chiar daca perioada de

timp considerata se caracterizeaza printr-un maxim de activitate biologica, asta nu

inseamna ca toate organismele sunt active ; numai o anumita fractie din organisme se

hranesc, respira si altereaza intens mediul, celelalte au o activitate incetinita sau sunt

chiar latente.

Numeroase categorii de organisme sunt active numai in anumite perioade de timp, iar

atunci ele interactioneaza intre ele, interactioneaza cu plantele si cu particulele de sol.

Rezultatul combinat al acestor interactiuni este reprezentat prin numeroase functii

benefice, incluzand aici ciclul elementelor (nutrientilor), controlul bolilor si a circulatiei

apei (solutiilor).

IMPORTANTA RETELEI TROFICE A SOLULUI

Componenta vie a solului (reteaua trofica) este deosebit de complexa si prezinta o

alcatuire diferita in cadrul diferitelor ecosisteme (vezi figura). Fiecare ecosistem este

influientat si prezinta beneficii de pe urma activitatii organismelor din sol. Interelatiile

dintre sol, plante si organismele solului isi pun amprenta asupra biodiversitatii,

productiei agricole, circuitului carbonului si al celorlate elemente nutritive, precum si

asupra calitatii apei si aerului. Organismele prezente in sol sunt bacterii, fungi,

protozoare, nematode, artropode si viermi de pamant.

12

Page 13: Biologia Solului

Figura 6.

Biologia Solului

Capitolul 2:  RETEAUA TROFICA SI STAREA DE SANATATE A SOLULUI

DIFERENTIERI INTRE RETELELE TROFICE

Fiecare camp, padure, sau pasune are o retea trofica unica; proportia si nivelul de

complexitate dintre bacterii, fungi si alte grupuri de animale este specifica pentru

fiecare ecosistem dat. Aceste diferente din cadrul retelelor trofice sunt rezultatul

factorilor climatici, de sol si de vegetatie, precum si a practicilor agricole diferite de la

un ecosistem la altul. (Vezi figura retelelor trofice din diferite ecosisteme, Figura 6).

STRUCTURA UNEI RETELE TROFICE TIPICE

“Structura” retelei trofice se refera la compozitia si la numarul relativ de organisme

care se gasesc in interiorul sistemului sol. Fiecare tip de ecosistem are o anumita

structura caracteristica a retelei trofice (vezi tabelul “Numarul Organismelor din

Solurile Ecosistemelor Nepoluate”).

13

Page 14: Biologia Solului

Tabelul 2. Numarul Organismelor din Solurile Ecosistemelor Nepoluate

Tip organism

O lin

guri

ta s

ol pro

asp

at

(sau 1

g s

ol u

scat)

Soluri agricole

cultivate

Pajisti Paduri

BACTERII 100 mil. – 1 miliard Cateva sute mil.,

adesea 1 miliard

100 mil. – cateva

sute milioane

FUNGI

Cca. 10 m filamente

de fungi

90-100 m 500 – 1500 m in

padurile de foiase;

1500-60 000 m in

padurile de conifere

PROTOZOARE

Cateva mii flagelate

si amibe; 100-

cateva sute ciliate

Cateva mii flagelate

si amibe;

cateva sute ciliate

Cateva sute de mii

de amibe si cateva

flagelate; foarte

putine ciliate

NEMATODE

10-20 nematode

consumatoare de

bacterii; cateva

consumatoare de

fungi; cateva

pradatoare

Zeci- mai multe sute

din fiecare categorie

Cateva sute

nematode

consumatoare de

bacterii si fungi;

numeroase

pradatoare

ARTROPODE

Cca.

1 m

2 s

ol <1000 5000 – 20 000 100 000 - 250 000

VIERMI DE

PAMANT

50 – 300

(mai multi in solurile

cu continut bogat de

materie organica)

100 – 500

(In zonele aride si

semiaride pot sa

lipseasca)

100 – 500 in padurile

de foiase

foarte putine in

padurile de conifere

In continuare sunt redate cateva caracteristici ale retelelor trofice:

Raportul fungi/bacterii este caracteristic fiecarui tip de ecosistem. Solurile

inierbate si solurile cultivate au in general o retea trofica in care domina bacteriile,

aceasta insemnand ca cea mai mare cantitate de biomasa este realizata de bacterii.

14

Page 15: Biologia Solului

Solurile agricole cu productivitate foarte mare au tendinta de a avea raportul de

biomasa fungi/bacterii de 1:1 (sau apropiat de acesta). Padurile au o retea trofica

dominata de fungi, raportul de biomasa fungi/bacterii fiind de 5:1 pana la 10:1 in

padurile de foiase, si de 100:1 pana la 1000:1 in padurile de conifere.

Organismele care se intalnesc in reteaua trofica reflecta sursa lor de hrana.

De exemplu, protozoarele sunt abundente numai daca si bacteriile sunt abundente.

Daca bacteriile domina fungii, inseamna ca nematodele consumatoare de bacterii vor

fii mai numeroase decat nematodele consumatoare de fungi.

Practicile agricole modifica reteaua trofica. De exemplu, in sistemele agricole in

care lucrarile solului sunt reduse, raportul fungi/bacterii are tendinta de a creste in

timp, iar populatiile viermilor de pamant si ale artropodelor devin si ele mai

numeroase.

CUM SE APRECIAZA COMPLEXITATEA RETELEI TROFICE?

Tehnicile de masurare pentru caracterizarea retelei trofice includ:

Numararea. Grupele de organisme, asa cum sunt bacteriile, protozoarele,

artropodele etc, sau subgrupe asa cum sunt consumatorii de bacterii, consumatorii de

fungi si nematodele pradatoare sunt numarate, iar in urma calculelor pot fi convertite

in biomasa.

Numaratoarea directa – numararea fiecarui tip de organisme cu ochiul liber sau cu

ajutorul microscopului. Uneori se pot aplica colorari fluorescente pentru a usura

numararea lor (mai ales a celor microscopice).

Numararea pe placi Petri– presupune numararea coloniilor de bacterii si de fungi

care cresc in cultura, dintr-o anumita proba de sol.

Masurarea nivelurilor de activitate. Activitatea este determinata fie prin

masurarea cantitatiilor de produsi (asa cum este de exemplu CO2 generat in sol),fie

prin masurarea cantitatilor de substante care dispar din sol (asa cum sunt resturile

vegetale sau anumite cantitati de metan consumate de diferite comunitati de

organisme).

15

Page 16: Biologia Solului

Aceste masuratori reflecta activitatea biologica totala, ele reprezentand suma

activitatilor organismelor active din sol. (De retinut faptul ca, intr-un moment de timp

dat, doar o parte din organismele solului sunt active).

Respiratia– masurarea CO2 produs. Prin aceasta metoda nu se poate diferentia care

anume organisme genereaza CO2-ul (plantele, patogenii sau alte organisme din

sol).

Rata de nitrificare– masoara activitatea acelor specii implicate in conversia

amoniului in nitrati.

Rata descompunerilor – masoara viteza de disparitie a resturilor organice (pana la

descompunerea completa).

Estimarea constituentilor celulari. Biomasa totala a organismelor din sol sau

anumite caracteristici ale comunitatii solului pot fi apreciate prin masurarea doar a

anumitor componente ale organismelor din sol, dupa cum urmeaza:

Biomasa carbonului, azotului si fosforului – Cea mai utilizata metoda de apreciere a

cantitatii de carbon si de azot din organismele solului este metoda extractiei cu

cloroform. Cantitatea de nutrienti masurata in acest fel poate fi apoi utilizata

pentru estimarea biomasei totale a organismelor.

Enzimele – Exista mai multe metode prin care masurand cantitatea si tipul

enzimelor din celulele vii (sau atasate de particulele de sol) se poate estima

activitatea potentiala a organismelor din sol sau se poate caracteriza comunitatea

biologica a solului.

Fosfolipidele si alte lipide – reprezinta “amprenta” comunitatii solului, iar prin

determinarea lor se poate cuantifica biomasa anumitor grupuri de organisme, asa

cum sunt fungii sau actinomicetele.

AND-ul si ARN-ul– constituie, de asemenea, “ampreanta” comunitatii solului si prin

determinarea lor se poate detecta prezenta anumitor specii sau genuri specifice.

CE REPREZINTA COMPLEXITATEA RETELEI TROFICE ?

Complexitatea retelei trofice reprezinta un factor care se refera atat la numarul de

specii dintr-o comunitate, cat si la tipurile diferite de specii. De exemplu, un sol cu 10

specii de nematode consumatoare de bacterii este mai putin complex decat un sol cu

16

Page 17: Biologia Solului

10 specii de nematode, care includ si nematode consumatoare de bacterii, si

consumatoare de fungi, si nematode pradatoare.

In figura urmatoare se poate observa diagrama unei retele trofice complexe care

apartine unui sol dintr-un ecosistem forestier. Fiecare casuta a diagramei reprezinta

cate un grup functional de organisme, care indeplineste un anumit rol in cadrul

sistemului sol. Transferul de energie are loc atunci cand un organism este mancat de

altul (in diagrama acest transfer de energi este reprezentat prin sageti). Ecosistemele

complexe contin mai multe grupe functionale decat ecosistemele simple, iar

cantitatea de energie inglobata si transferata este mult mai mare.

Figura 7. Reprezentarea unei retele trofice complexe

Numarul grupelor de organisme care realizeaza transferul de energie (inainte ca

acesta sa paraseasca sistemul solului) este diferit (si caracteristic) pentru fiecare

ecosistem in parte. In cadrul ecosistemului forestier prezentat in diagrama anterioara,

energia este transferata de la un tip de organism la altul de cel putin douazeci de ori.

In contrast cu acest ecosistem, grotele sau solurile care prezinta putina materie

17

Page 18: Biologia Solului

organica au o varietate a organismelor pradatoare mult mai mica. Energia si nutrienti

vor fi, astfel, transferate doar prin cateva tipuri de organisme.

Practicile agricole pot altera numarul grupelor functionale de organisme –cu alte

cuvinte, complexitatea – din sol. Sistemele lucrate intensiv, asa cum sunt sistemele

culturilor de camp prezinta mari modificari in ceea ce privesc grupe functionale ale

comunitatii de organisme. O rotatie necorespunzatoare a culturilor, lucrarile prea

intense ale solului, folosirea pesticidelor si a irigatiilor in cantitati prea mari, altreaza

habitatul organismelor solului si prin urmare altereaza structura si complexitatea

retelei trofice.

BENEFICIILE COMPLEXITATII RETELEI TROFICE

Complexitatea biologica a sistemului solului poate influienta o serie de procese, asa

cum sunt ciclurile elementelor nutritive, formarea structurii solului, rata

descompunerilor (mineralizarea si humificarea), precum controlul bolilor.

Ciclul nutrientilor. Din cea mai mare parte a cantitatii de hrana consumata,

organismele creaza biomasa proprie, iar o mica parte este eliberata din nou in mediu,

sub forma de deseuri. Dintre aceste deseuri, cel mai important pentru cresterea

plantelor este amoniul (NH4+). Amoniul si alti nutrienti eliberati sunt preluati de alte

organisme, inclusiv de radacinile plantelor. Atunci cand in sol exista o varietate mare

de organisme, nutrientii pot fi recirculati mult mai rapid, fiind astfel pusi la dispozitia

plantelor; in acest fel se poate asigura o stare de optim sau chiar de abundenta

pentru nutritia plantelor.

Retentia nutrientilor. Alaturi de realizarea proceselor de mineralizare - prin care

azotului si alte elemente devin disponibile pentru nutritia plantelor - organismele din

sol realizeaza si procesele de humificare. In felul acesta, organismele sechestreaza

importante cantitati de nutrienti (in special azot) pentru perioadele de timp in care

plantele (si algele) nu inregisteaza cresteri rapide. Daca nu ar exista acesta

posibilitate de retinere a azotului in materia organica stabila a solului (humusul),

azotul ar fi spalat prin levigare din zonele radiculare; levigarea are loc deoarece

formele anorganice de azot (nitrati – NO3- si amoniu - NH4

+ ) sunt foarte mobile.

Imbunatatirea structurii solului, a infiltratiei si a capacitatii de retinere a

apei. Numeroase organisme din sol sunt implicate in formarea si stabilizarea

agregatelor de sol. Activitatea biologica, materia organica si argila- prin proprietatile

18

Page 19: Biologia Solului

ei chimice- sunt responsabile pentru crearea microagregatelor de sol. Viermii de

pamant (ramele) si artropodele consuma mici agregate minerale si organice de sol,

generand mari cantitati de cooprolite (fecale care contin pamant imbogatit in enzime

intestinale). Aceste cooprolite devin parti componente ale structurii solului. De

asemenea, hifele fungilor si perisorii radiculari ai plantelor conduc la formarea unor

agregate de sol foarte stabile. Imbunatatirea stabilitatii agregatelor de sol, alaturi de

fisurile si galeriile create de rame si de artropode, imbunatatesc porozitatea solului,

capacitatea de infiltratie si de retinere a apei.

Inhibarea bolilor. Intr-o retea trofica complexa, organismele utile din sol intra in

competitie cu organismele care produc boli. Acesti competitori pot sa previna

instalarea patogenilor prin mai multe cai:

- fie consuma hrana care este specifica si patogenilor,

- fie se hranesc direct cu patogenii,

- fie genereaza metaboliti care sunt toxici pentru patogeni,

- sau metaboliti care inhiba dezvoltarea patogenilor.

Degradarea poluantilor. Un rol foarte important pe care il realizeaza solul - ca

sistem viu - este acela de purificare a apei. O retea trofica complexa include

organisme care au capacitatea de a consuma (degrada) in conditii foarte variate de

mediu o varietate foarte mare de poluanti aparuti in solutia solului.

Biodiversitatea. O retea trofica cu complexitate mare inseamna, de fapt, o

biodiversitate mare. Biodiversitatea se masoara prin numarul total de specii, prin

abundenta relativa a speciilor, precum si prin numarul grupelor functionale de

organisme.

MANAGEMENTUL SOLURILOR SI STAREA LOR DE SANATATE

Un management corespunzator al solurilor asigura buna crestere a plantelor,

protejeaza calitatea apei si a aerului si asigura statea de sanatate a animalelor si

oamenilor. Mantinerea starii de “sanatate” a solului se realizeaza prin mentinerea si

imbunatatirea proprietatilor fizice si chimice a solului, ceea ce atrage dupa sine o

imbunatatire a componentei biologice.

19

Page 20: Biologia Solului

In sistemele naturale ale solului, reteaua trofica indeplineste o multitudine de functii

cruciale, incluzand:

1. mentinerea activitatii biologice, a diversitatii si productivitatii;

2. reglarea fluxului de apa din sol si dizolvarea nutrientilor;

3. stocarea si punerea in circuit a nutrientilor si altor elemente (humificarea si

mineralizarea) ; precum si

4. filtrarea, tamponarea, degradarea, imobilizarea si detoxifierea materiei

organice si anorganice potential poluanta.

Interactiunile dintre organisme conduc la realizarea aceostor multiple functii.

Succesul unui bun management de teren necesita protejarea tuturor resurselor,

inclusiv solul, apa, aerul, plantele, animalele si omul. Multe dintre stategiile de

management modifica habitatele solului si deci reteaua trofica, alterand calitatea

solului si capacitatea acestuia de a-si realiza functiile. De exemplu, un anumit tip sol -

pe care se realizeaza rotatia a 4 culturi- are o varietate mult mai mare de surse de

hrana si deci o varietate mult mai mare de bacterii, fungi si alte organisme decat

poate avea acelasi tip de sol pe care se practica rotatia doar a 2 culturi. Pe terenurile

cu lucrari de terasare, cu benzi inierbate, cu perdele de protectie etc exista mult mai

multe habitate pentru microorganisme si artropode decat pe aceleasi terenuri fara

astfel de lucrari. De asemenea, pe solurile carora li se aplica pesticide in cantitati

mari, fata de cele carora nu li se aplica, complexitatea retelei trofice se reduce

considerabil. (S-a constatat ca utilizarea bromurei de metil conduce chiar la eliminarea

tuturor organismelor din sol, cu exceptia catorva specii de bacterii).

RETEAUA TROFICA SI RETINEREA CARBONULUI

Practicile de management de teren pot fi alese astfel incat sa conduca la cresterea

continutului de de carbon din sol, retinut sub forma de materie organica, si de

asemenea, sa conduca la diminuarea cantitatii de CO2, (si a altor gaze cu efect de

sera) eliberat in atmosfera.

Pe masura ce organismele din sol descompun materia organica, o parte din carbon

este eliberat sub forma de CO2 (si se degaja in atmosfera), iar o alta parte importanta

este transformata in noi compusi, care intra in alcatuirea materiei organice a solului.

Aceasta materie organica este reprezentata prin fractia activa (sau labila), care

ramane in sol pentru cativa ani, si prin fractia stabila (materia organica humificata)

20

Page 21: Biologia Solului

care rezista in sol timp de zeci sau sute de ani. Materia organica humificata este

stabila deoarece bacteriile si fungii care au contribuit la realizarea ei au creat niste

molecule atat de mari si atat de complexe incat nu pot fi descompuse de alte

organisme.

Biologia Solului

Capitolul 3:   BACTERIILE

Bacteriile sunt organisme unicelulare, foarte mici – in general, avand aproximativ 1 µ

in diametru si ceva mai mult in lungime. O lingurita de sol productiv contine, in

general, intre 1 milion si 1 miliard de bacterii. Masa lor cumulata, la un ha de teren,

este egala cu masa a 20 de vite mari (10 tone).

Figura 1:  Pe fiecare ha de sol pot fi active 10 t de bacterii. Din: Michael T. Holmes, Oregon State University, Corvallis.

Figura 2: Bacterii si hife de fungi

Din: R. Campbell. In R. Campbell. 1985. Plant Microbiology. Edward Arnold; London. P. 149.

Bacteriile se grupeaza in patru grupe functionale. Cele mai multe sunt bacteriile

descompunatoare care consuma compusi simplii ai carbonului, asa cum sunt

exudatii celulari radiculari sau litiera proaspata. Prin acest proces de descompunere,

bacteriile convertesc energia stocata in materie organica -cu care se hranesc- in alte

forme utile, care devin accesibile tuturor celorlalte organisme din reteaua trofica a

solului. Numerosi descompunatori pot degrada (descompune) chiar pesticidele si

poluatii care ajung in sol. Decompunatorii sunt foarte importanti pentru ca ei

21

Page 22: Biologia Solului

imobilizeaza si retin in celulele lor nutrientii, prevenind astfel levigarea lor din zona

radiculara (in special a azotului).

Al doilea grup functional este acela al bacteriilor mutualiste, care realizeasa simbioze

cu plantele. Cel mai bine cunoscute sunt bacteriile fixatoare de azot.

Cel de-al treilea grup functional este reprezentat de bacteriile patogene. Bacteriile

patogene includ speciile Xymomonas si Erwinia, si speciile de Agrobacterium care

cauzeaza formarea tumorilor in radacinile plantelor.

Figura 3. Radacini de Kalanchoe infectate cu Agrobacterium tumefaciens

Din: Enciclopedia Libera Wikipedia

Al patrulea grup functional este reprezentat de bacteriile litotrofe sau

chemoautotrofe. Acestea nu obtin energia din compusi ai carbonului , ci din compusi

anorganici ai azotului, sulfului, fierului. Dintre bacteriile chemoautotrofe fac parte:

- bacteriile metanogene – produc metan ca urmare a metabolismului lor si sunt

anaerobe; se gasesc in mlastini, in izvoare termale, in vanturile hidrotermale

ale marilor, dar si in intestinul rumegatoarelor sau al omului-producand

balonarile;

- halobacteriile sau bacteriile halofile (iubitoare de sare) – traiesc in medii foarte

concentrate in sare, de 5 ori mai mult decat apa oceanelor; se gasesc in

solurile saraturate, in Marele Lac Sarat din Utah, in Marea Moarta. Exemplu:

Halococcus (figura 4).

22

Page 23: Biologia Solului

Figura 4. Halococcus – bacterie

iubitoare de sare. Traieste in

medii cu concentratie de NaCl

de pana la 32%.

Halobacteriile prezinta pigmenti –bacteriorodopsina- cu ajutorul carora fixeaza lumina

solara si o convertesc in energie chimica -ATP. Datorita acestui pigment bacteriile

apar colorate si confera culoare roscata si mediului in care traiesc (figura 5).

Figura 5. Halobacteriile contin pigmenti de bacteriorodopsina care le protejeaza de

concentratia mare de sare si care le confera culoare roscata, culoare pe care o

imprumuta si mediul in care traiesc.

Din: Enciclopedia Libera Wikipedia

Halobacteriile nu trebuie confundate cu halofilele eucariote, asa cum este alga

unicelulara Dunaliella salina (figura 6). Acest protist prezinta si el o cantitate mare de

pigmenti (β-caroten) care il protejeaza de concentratia mare de sare. Datorita

pigmentilor, mediul in care traiesc capata culoare rosie (figura 7).

23

Page 24: Biologia Solului

Figura 6. Dunaliella salina - alga unicelurara halofila

Figura 7. Apa marii pare colorata in rosu

datorita abundentei de alge unicelulare

Dunaliella salina care contin pigmentii β-

carotenoizi.

Din: Encyclopedia of life online.

- Bacteriile sulf-reducatoare – obtin energia prin reducerea sulfului elementar la

hidrogen sulfurat (Proteus, Pseudomonas, Salmonella) Exista o serie de

bacterii – bacteriile sulfat-reducatoare - care pot sa utilizeaze ca sursa de

energie atat sulful elementar cat si compusi ai sulfului (ex.: Desulfovibrio); De

regula sunt anaerobe, obligate sau facultative;

- Bacteriile termoacidofile – prefera temperaturi de 70 – 80oC si un pH acid de 2-

3. Se gasesc in izvoarele termale.

24

Page 25: Biologia Solului

- Bacteriile nitrificatoare –contribuie la realizearea ciclul azotului; vor fi discutate

in continuare.

CE FAC BACTERIILE DIN SOL?

Cele patru grupe functionale de bacterii indeplinesc importante activitati in sol, relativ

la dinamica apei, ciclul nutrientilor si inhibarea bolilor. Anumite bacterii influienteaza

miscarea apei in sol prin producerea de substante care ajuta ca liant al particulelor de

sol si formarea de mici agregate (se imbunatateste structura solului). Agregatele

stabile de sol imbunatatesc infiltratea apei si capacitatea solului pentru retinerea apei.

In diferite comunitati, bacteriile intra in competitie cu organismele care produc boli

plantelor, controland densitatea acestora si inhiband aparitia bolilor.

CATEVA BACTERII IMPORTANTE

Bacteriile fixatoare de azot. Se intalnesc in simbiozele cu radacinile

leguminoaselor (trifoi, lupin, lucerna, mazare, fasole, soia etc) si cu radacinile arinilor.

Atunci cand astfel de bacterii infecteaza radacinile plantelor, pe radacini se formeaza

niste nodozitati vizibile (Figura 8). Plantele vor furniza bacteriilor simbionte compusi

simplii ai carbonului, iar bacteriile vor transforma azotul atmosferic (N2) intr-o forma

pe care plantele gazda o pot utiliza. Cand frunzele si radacinile moarte- provenite de

la aceste plante- vor fi descompuse, solul se va imbogati in azot.

Figura 8. Radacini cu nodozitati, infectate cu bacterii din genul Rhizobium Din: Enciclopedia Libera Wikipedia (imag. din st.: radacina de lucerna - Medicago; imag din dr. radacina de arin - Alnus)

Bacteriile nitrificatoare transforma ionii de amoniu (NH4+) in nitriti (NO2-) apoi in

nitrati (NO3-) – forma de azot preferata de toate plantele. Bacteriile care transforma

25

Page 26: Biologia Solului

ionii de amoniu in nitriti apartin genurilor Nitrosomonas si Nitrosococcus, iar cele care

transforma nitritii in nitrati apartin genului Nitrobacter.

Datorita faptului ca nitratul levigheaza mult mai usor pe profilul solului, fermierii

utilizeaza inhibitori ai nitrificarii pentru a reduce activitatea bacteriilor nitrificatoare. In

solurile din padure activitatea bacteriilor nitrificatoare este redusa, astfel incat azotul

ramane preponderent sub forma de amoniu.

Bacteriile denitrificatoare transforma nitratul (NO3-) in azot molecular (N2) sau in

oxid de azot gazos (N2O). Exemple: Paracoccus denitrificans, Thiobacillus denitrificans

etc. Bacteriile denitrificatoare sunt anaerobe, ceea ce inseamna ca ele sunt active

doar in absenta oxigenului. Conditii de anaerobioza se pot intalni in toate solurile (in

interiorul agregatelor de sol) sau in solurile saturate (soluri care au porii dintre

agregatele de sol pline cu apa –permanent sau temporar).

Bacteriile nitrificatoare impreuna cu cele denitrificatoare sunt foarte importante

deoarece asigura circuitul azotului in natura (figura 9). O parte dintre acestea

participa si la procesele de depoluare.

Figura 9. Ciclul azotului in natura

Actinomicetele reprezinta un grup larg de bacterii care cresc sub forma de hife, la fel

ca si fungii (Figura 10). Ele sunt responsabile pentru mirosul caracteristic de “pamant”

al solurilor proaspat arate.

26

Page 27: Biologia Solului

Figura 10 : Actinomicetele, asa cum sunt aceste Streptomyces, confera solului mirosul de “pamant”.Din: Enciclopedia Libera Wikipedia

Actinomyces israelii

Actinomicetele descompun o vatietate foarte mare de substrate, dar in mod special

sunt importante pentru degradarea compusilor recalcitranti (greu de descompus).

Dintre acestia fac parte chitina si celuloza. Pentru a fi active, actinomicetele au nevoie

de niveluri de pH ridicate, cuprinse intre 6,5 si 9. La pH mai mic de 6,5 actinomicetele

devin inactive, in schimb fungii devin activi si pot realiza descompunerea compusilor

recalcitranti, in conditii de pH acid. Actinomicetele (de ex. Streptomyces) sunt

producatoare de antibiotice.

UNDE SE GASESC BACTERIILE?

Bacteriile populeaza cele mai variate micromedii si folosesc drept hrana o diversitate

mare de substrate. In general, bacteriile sunt mult mai competitive si se dezvolta

vertiginos atunci cand sursele de hrana se gasesc intr-o forma usor de metabolizat (de

ex., resturi vegetale proaspete sau compusi secretati de radacinile vii ale plantelor).

Bacteriile se gasesc in special concentrate in rizosfera (zona din vecinatatea imediata

a radacinilor). Acest fapt reprezinta o dovada ca plantele produc numeroase tipuri de

exudati radiculari pentru a incuraja cresterea si dezvoltatrea bacteriilor. Bacteriile au

rol protector pentru plante, deoarece inhiba aparitia multor boli (sa ne gandim, de

exemplu, la capacitatea bacteriilor de a sintetiza antibiotice!).

Bacteriile au capacitatea de a modifica prin activitatea lor conditiile de viata dintr-un

sol, favorizand instalarea plantelor, cresterea si dezvoltarea acestora. Pe un sediment

proaspat nu plantele sunt cele care se instaleaza primele, ci comunitatile de bacterii.

Bacteriile, incepand cu bacteriile fotosintetizatoare, sunt cele care fixeaza azotul

atmosferic si carbonul, produc materie organica, imobilizeaza azotul si alti nutrienti si

initiaza circuitul elementelor in cadrul solurilor tinere (in curs de formare). Abia dupa

aceea, primele specii de plante gasesc conditii proprii pentru viata si se pot instala. Pe

masura ce comunitatea vegetala se instaleaza, diferite tipuri noi de materie organica

intra in sol, diversificand astfel sursele de hrana disponibile pentru bacterii. La schimb,

27

Page 28: Biologia Solului

comunitatea bacteriana modifica structura solului, iar prin descompuneri furnizeaza

elemente minerale, creand astfel un mediu mai bun pentru radacinile plantelor.

Bacteriile Stimuleaza Cresterea Plantelor  

Anumite tulpini bacteriene (de ex., Pseudomonas fluorescens) prezinta activitate anti-

fungica, inhiband o serie de patogeni ai plantelor. P. fluorescens, dar si alte specii de

Pseudomonas precum si specii de Xanthomonas influenteaza pozitiv cresterea

plantelor. Influienta bacteriilor asupra plantelor se poate manifesta fie indirect, fie

direct. Pe de o parte, aceste bacterii pot produce compusi care inhiba cresterea

patogenilor, iar in aceste conditii plantele fiind libere de boli cresc si se dezvolta in

voie; pe de alta parte, anumite bacterii sunt capabile sa produca compusi stimulatori

(factori de crestere) care actioneaza direct asupra plantelor, favorizand cresterea.

Desi, aceste interactiuni benefice dintre bacterii si plante au loc in mod natural in sol,

nu intotdeauna numarul lor este suficient de mare pentru a avea loc efectele scontate.

De aceea, se doreste obtinerea unor seminte inoculate cu bacterii anti-fungice, asa

cum este P. fluorescens, pentru a asigura reducerea patogenilor si pentru a obtine

recolte sanatoase si productii mari.

Biologia Solului

Capitolul 4:  FUNGII DIN SOL

Fungii sunt organisme microscopice care de obicei cresc sub forma unor filamente

lungi, numite hife. Uneori hifele se grupeaza intr-o masa numita miceliu, care are

aspect rizomorf (forma de radacini). Hifele isi creaza loc printre particulele de sol,

printre si prin radacini si roci. De regula, au o grosime de cativa microni si o lungime

variabila, de la cateva sute de microni pana la cativa metri. Anumiti fungi, asa cum

sunt drojdiile sunt unicelulare. Ceilalti fungi sunt pluricelulari.

Fungii realizeaza numeroase functii importante, cum ar fi: dinamica apei in sol,

circuitul nutrientilor si inhibarea bolilor. In cadrul retelei trofice fungii au rol de

descompunatori (alaturi de bacterii). Ei transforma materia organica greu de

descompus in forme usor accesibile altor organisme din sol. Hifele fungilor leaga fizic

28

Page 29: Biologia Solului

particulele de sol, creand agregate stabile, ceea ce imbunatateste capacitatea de

infiltrare si de retinere a apei.

Fungii din sol pot fi grupati in trei grupuri functionale, in functie de modul in care isi

procura energia.

Descompunatorii –fungii saprofiti – transforma materia organica moarta in biomasa

proprie, dioxid de carbon (CO2), si mici molecule, asa cum sunt acizii organici. In

general, acesti fungi utilizeaza substrate complexe - celuloza si lignina din resturile

vegetale lemnoase- sau o serie poluanti organici. Anumiti fungi descompunatori

utilizeaza insa, ca si bacteriile, substrate simple. Activitatea fungilor este foarte

importanta pentru imobilizarea si retinerea nutrientilor in sol. Metabolitii lor secundari

sunt acizi organici, care o data eliberati in sol contribuie la formarea acizilor humici

rezistenti in sol timp de sute de ani.

Mutualistele – fungii micorizali – colonizeaza radacinile plantelor. In schimbul

carbonului organic pe care il primesc de la plante, fungii micorizali pun la dispozitia

plantelor apa si nurientii pe care-i solubilizeaza din compusii greu utilizabili de catre

plante. Acesti nutrienti sunt: fosforul, azotul si microelementele. Micorizele pot fi:

- ectomicorze (Figura 3) - fungii micorizali cresc pe suprafata radacinilor; sunt

asociati de regula cu radacinile pomilor si vitei de vie;

- endomicorize - fungii micorizali cresc in interiorul celulelor radiculare; sunt

asociati cu plantele ierbacee, culturile de camp, legumele si arbustii. Micorizele

arbusculare reprezinta un tip de endomicorize (figura 4);

- micorizele ericoide – fungii micorizali pot sa creasca fie la suprafata, fie in

interiorul radacinilor.

Al treilea grup de fungi este reprezentat de fungii patogeni si paraziti, care

determina reducerea productiilor sau cauzeaza moartea atunci cand colonizeaza

radacinile sau alte organisme din sol. Fungii patogeni ai radacinilor, asa cum sunt

Verticillium, Pythium si Rhizoctonia, produc numeroase pierderi economice pentru

agricultura in fiecare an. Numerosi fungi paraziti au rol in controlul bolilor. De

exemplu, fungii care paraziteaza nematodele si insectele pot fi utilizati ca agenti

de biocontrol, regland densitatea populatiilor de nematode si insecte daunatoare.

29

Page 30: Biologia Solului

Figura 1:  Numeroase plante depind de activitatea fungilor, care le ajuta sa extraga nutrientii din sol. Radacinile sunt in simbioza cu fungi micorizali, iar hifele acestora (benzile albe) radiaza in masa solului.Dupa: Randy Molina, Oregon State University, Corvallis

Figura 2: Fungi care descompun vasele conducatoare ale unei frunzeDupa: No. 48 Soil Microbiology and Biochemistry. J.P. Martin, et al., eds. SSSA, Madison WI.

Figura 3: Ectomicorize pe o radacina de vita de vie. Fungii nu invadeaza celulele radacular, dar penetreaza printre acestea. Fungii din imagine sunt albi, dar ei pot fi negri, portocali, galbeni sau roz.Dupa:  USDA, Forest Service, PNW Research Station, Corvallis, Oregon

Figura 4: Endomicorize arbusculare in interiorul celulelor radiculare de trifoi. Dupa:  Elaine R. Ingham

UNDE SE GASESC FUNGII?

Fungii saprofiti se gasesc in jurul resturilor vegetale lemnoase. Hifele fungilor prezinta

avantaj fata de bacterii, deoarece se extind pe suprafete mari. In conditii de

uscaciune, fungii pot crea punti de hife pana la zone in care mai gasesc apa, putand

astfel sa supravietuiasca si sa creasca. Bacteriile nu pot sa faca acest lucru si astfel isi

inceteaza activitatea. Fungii sunt capabili sa extraga azotul din sol, putand

descompune chiar si resturile sarace in azot si cu compusi ai azotului greu de

descompus.

Fungii sunt organisme aerobe. Solurile care devin anaerobe pentru perioade

indelungate de timp, pierd componenta fungica a retelei trofice. Conditiile anaerobe

apar de regula in turbarii si in solurile argiloase foarte compactate (vertisoluri).

Fungii se dezvolta in mod deosebit mai ales pe solurile forestiere. S-a observat ca

biomasa fungica inregistreaza cea mai mare productivitate in paduri.

30

Page 31: Biologia Solului

Figura 5: In ecosistemele aride, desertice, fungi pompeaza apa si nutrientii pentru plante. Dupa: Jerry Barrow, USDA-ARS Jornada Experimental Range, Las Cruces, NM.

Figura 6: Ciuperci comune ecosistemelor forestiere (basidiomicete). Aceste ciuperci dezvolta in sol o extinsa retea de hife.

FUNGII MICORIZALI IN AGRICULTURA

Majoritatea pomilor si culturilor agricole depind de beneficiul substantial pe care il

aduc micorizele. Exceptie fac numerosi membri ai familiei Cruciferae (ex. brocoli,

mustarul), si ai familiei Chenopodiaceae (ex. Spanacul, loboda, sfecla), care nu

formeaza asociatii micorizale.

Practicile de management de teren influenteaza formarea micorizelor. Lucrarile

intense ale solului si folosirea fungicidelor distrug micorizele.

Figura 7: Fungii micorizali leaga particulele de sol de radacinile plantelor. In aceasta imagine se poate observa cum granulele de pamant adera la radacina prin intermediul polizaharidelor secretate de planta si de fungi.

Biologia Solului

Capitolul 5:  PROTOZOARELE DIN SOL

PROTOZOA

Protozoarele (protos- primul; zoon- animal) sunt organisme unicelulare care se

hranesc in primul rand cu bacterii si cu materie organica solubila; unele protozoare se

pot hrani cu alte protozoare sau uneori cu fungi. Protozoarele sunt de cateva ori mai

mari decat bacteriile, avand in general 5 - 500 µm in diametru. Deoarece se hranesc

cu bacterii, protozoarele elibereaza in mediu o parte din azotul care intra in

31

Page 32: Biologia Solului

componenta compusilor bacterieni (cealalta parte fiind utilizata pentru sinteza

propiilor compusi). Azotul eliberat este pus la dispozitia plantelor si a celorlalti membri

din reteaua trofica.

Protozoarele din sol sunt clasificate in trei mari grupe, in functie de forma lor:

Ciliatele sunt celule mari; ele realizeaza locomotia prin intermediul unor unor perisori

de pe suprafata membranei, denumiti cili (de aici si denumirea lor). Ciliatele se

hranesc cu bacterii sau, unele dintre ele, chiar cu alte tipuri de protozoare (Ex.

Didinium – figura 1). Ciliatele sunt forme libere (Paramecium, Didinium, Cleops etc –

figurile 1, 2, 3) sau forme fixate (Vorticella, Stentor etc- figurile 4, 5). Formele libere se

deplaseaza prin inot (cu ajutorul cililor) sau prin tarare (cu ajutorul cirrilor-organite

rigide spiniforme, rezultate din fuzionarea cililor). Reproducerea ciliatelor se face de

obicei pe cale asexuata prin diviziune transversala. Cand conditiile de mediu devin

nefavorabile sau dupa o lunga perioada de diviziuni ciliatele isi remaniaza materialul

genetic recurgnd la inmultirea sexuata prin conjugare.

Figura 1. Didinium- ciliat liber care se hraneste cu alte protozoare (cu

parameci)

32

Page 33: Biologia Solului

Figura 2. Paramecium caudatum- ciliat liber

Figura 4: Ciliatele sunt protozoarele cele mai mari. Un ciliat consuma cca zece mii de bacterii pe zi si elibereaza in mediu azot disponibil plantelor. Ciliatele se misca usor si rapid in sol cu ajutorul cililor.In imagine Cleops sp.

Amoebele (amibele) sunt de asemenea celule mari; ele realizeaza locomotia prin

intermediul unor prelungiri citoplasmatice temporare, denumite pseudopode. Amibele

se pot impartii in amibe nude sau fara test (care nu au invelis extern: de exemplu

Amoeba proteus) si amibe cu test (un invelis extern pseudochitinos, silicios sau

calcaros: de exemplu Thecamoebele, Radiolarii, Foaraminiferle si unele Heliozoare).

Amibele lipsite de test traiesc majoritatea in apele dulci si in solutia solului. Putine

dintre ele sunt specii parazite sau marine. Amibele cu test sunt specii acvatice, marine

(radiolarii si foraminiferele) sau de apa dulce (majoritatea heliozoarelor).

33

Page 34: Biologia Solului

Flagelatele sunt protozoare mai mici; ele utilizeaza pentru locomotie unul sau mai

multi flageli (structuri similare cililor, dar mai lungi).

Figura 1: Protozoarele joaca un rol important in ciclul nutientilor, hranindu-se intens cu bacterii. In imag. Amoeba proteus

Figura 2: Amiba ingerand bacterii. Dupa:  No. 35 from Soil Microbiol. and Biochemistry,1976. J.P. Martin, et al.

Figura 3. Flagelatele au unul sau mai multi flageli cu ajutorul carora se deplaseaza si se hranesc (vezi protozoarul din stanga). Formele granulare care apar in imagine sunt bacterii.Dupa: Elaine R. Ingham

CE FAC PROTOZOARELE?

Protozoarle joaca un important rol in minerlizarea nutrientilor, punandu-i astfel la

dipozitia plantelor si a celorlalte organisme din sol. Raportul carbon: azot este de 10:1

sau mai mult in celulele protozoarelor; bacteriile au un raport C:N mai mic de 10:1, de

regula mergand pana la 3:1. In acest fel, protozoarele, care se hranesc cu bacterii,

preiau o cantitate de azot mai mare decat au ele nevoie pentru propiul metabolism,

astfel incat acest surplus este eliberat in mediu sub forma de amoniu (NH4). Amoniul

va fii repede preluat de catre alte organisme din sol si de catre radacinile plantelor.

Un alt rol foarte important al protozoarelelor este in reglarea numerica a populatiilor

bacteriene (consumand o cantitate mare de bacterii pentru nutritia lor). De asemenea,

34

Page 35: Biologia Solului

ele joaca rol important in descompunerile care au loc in sol si in structurarea

agregatelor de sol. Protozoarele constituie hrana pentru alte ogranisme importante

din sol si, de asemenea, ele ajuta la supresia anumitor boli si a anumitor patogeni.

UNDE SE GASESC PROTOZOARELE?

Protozoarele au nevoie de bacterii pentru a se hranii si de apa pentru a se misca. De

aceea, gradul de umiditate al solului are un rol deosebit de important in determinarea

tipurilor de protozoare care vor fi prezente si active la un moment dat in sol. Ca si

bacteriile, protozoarele prefera zona rizosferei pentru cresterea si dezvoltarea lor.

Numarul tipic de protozoare din sol variaza in limite foarte largi – de la cateva mii pe

gram sol uscat in solurile cu fertilitate scazuta, pana la milioane pe gram in solurile cu

fertilitate ridicata.

Solurile in care domina fungii (de exemplu, cele forestiere) au tendinta de a avea mai

multe amoebe cu test (cu schelet extern) si ciliate decat alte tipuri de protozoare. In

solurile in care domina bacteriile, protozoarele predominante sunt reprezentate de

flagelate si de amibe nude. In general, solurile cu continut ridicat de argila prezinta

mai ales protozoare mici (flagelate mici si amibe nude), spre deosebire de solurile cu

textura medie care contin flagelate mult mai mari, amibe care apartin ambelor

varietati (atat nude cat si cu test), precum si numeroase ciliate.

PROTOZOARELE SI NEMATODELE

Protozoarele si nematodele-consumatoare de bacterii se afla in permanenta

competitie pentru resursele lor comune de hrana: bacteriile. Solurile contin fie un

numar mare de protozoare, fie un numar mare de nematode-consumatoare de

bacterii, niciodata ambele categorii in numar mare. Semnificatia pentru plante a

acestei diferente nu este cunoscuta. Ambele grupe de organisme consuma bacterii si

elibereaza in mediu amoniu NH4+.  

VAMPIRII CARE LOCUIESC IN SOL

Majoritatea protozoarelor se hranesc cu bacterii, dar exista si un grup de amibe care

se hranesc cu fungi. Aceste amibe prezinta schelet extern si rizopode (pseudopode

lungi si subtiri, filamentoase). Ele fac parte din grupul de protiste numit Cercozoa si

prezinta numeroase similitudini cu Foraminiferele si Radiolarii. Impreuna fac parte din

supergrupul Rhizaria. (Foraminiferele sunt comune in bentosul marin, radiolarii in

planctonul marin, iar cercozoarele sunt comune in soluri).

35

Page 36: Biologia Solului

Gaurile perfect rotunde, pe care aceste amibe le fac in peretii celulari ai fungilor,

amintesc de cele lasate de vampiri pe gatul victimelor lor. De aceea, aceste amibe se

numesc Vampyrellidae. Amibele vampirelide se ataseaza de suprafata hifelor si

secreta enzime care vor digera peretele celular al fungului. Dupa aceea amiba inghite

continutul celular al hifei.  

Vampirelidele ataca numerosi fungi, inclusiv fungii patogeni, asa cum sunt fungii care

produc boala rugina graului (figura 5).

Figura 5 . Hife de

Gaeumannomyces graminis (o

specie de fung care ataca radacinile

graului) ciuruite de actiunea

enzimatica a amibelor

consumatoare de fungi.

36

Page 37: Biologia Solului

Euglena sp.

Ceratium sp.-dinoflagelat

Volvox aureus-flagelat colonial Codosiga sp.-flagelat colonial

37

Page 38: Biologia Solului

noctiluca

vorticella

38

Page 39: Biologia Solului

stentor

Euplotes –cirri

heliozoar

39

Page 40: Biologia Solului

radiolar-collozoum

Biologia Solului

Capitolul 6:  NEMATODELE

NEMATODELE DIN SOL

Nematodele din sol sunt viermi cilindrici, nesegmentati, care au in general 50 µm in

diametru si 1 mm in lungime. Printre nematode exista cateva specii responsabile

pentru producerea anumitor boli la plante si de aceea, atentia specialistilor este

concentrata mai ales pe aceste specii. Exista, insa, numeroase specii de nematode

care indeplinesc roluri benefice pentru soluri.

In reteaua trofica a solului exista o varietate incredibila de nematode; ele indeplinesc

functii importante in cadrul diferitelor nivele trofice. Astfel, anumite nematode se

hranesc cu plante si alge (actionand asupra primului nivel trofic); altele se hranesc cu

bacterii si fungi (al doilea nivel trofic); iar altele sunt pradatoare, hranindu-se cu alte

nematode (nivel trofic superior).

Nematodele libere din sol (adica speciile neparazite) se impart in functie de modul lor

de nutritie, in patru grupe:

Nematodele bacterivore, care se hranesc cu bacterii; nematodele fungivore, care

penetreaza peretii celulari ai fungilor si ii golesc de continutul celular; nematodele

pradatoare, care se hranesc cu toate tipurile de nematode si cu protozoare pe care le

inghit intregi, sau se ataseaza de cuticula nematodelor mai mari si extrag continutul

intern al prazii. Nematodele omnivore se hranesc cu o varietate larga de organisme

sau au anumite diete preferentiale in functie de stadiul lor de viata. Nematodele

consumatoare de radacini sunt parazite ale plantelor si deci ele nu sunt forme libere in

sol.

40

Page 41: Biologia Solului

Figura 1:  Nematode din sol. Majoritatea nematodelor din sol nu sunt forme parazite ale plantelor. Beneficiile pe care le aduc nematodele sunt legate de controlul bolilor si de circuitul nutrientilor. Dupa: Elaine R. Ingham

Figura 2: Un nematod pradator care se hraneste cu un alt nematod.Dupa: Kathy Merrifield, Oregon State University, Corvallis.

CE FAC NEMATODELE DIN SOL?

Ciclul nutrientilor. Ca si protozoarele, nematodele sunt importante in mineralizarea

substantelor organice si eliberarea nutrientilor in forme usor asimilabile de catre

plante. Ca urmare a nutritiei lor, nematodele elibereaza importante cantitati de

amoniu in mediu, deoarece bacteriile si fungii cu care se hranesc contin mai mult azot

decat le este nematodelor necesar pentru sintezele proprii.

Intervin in reglarea densitatii populatiilor. La o densitate scazuta de nematode

va creste considerabil densitatea populatiilor-prada: bacteriile, fungii, plantele, etc. La

o densitate mare a nematodelor, densitatea populatiilor-prada se va diminua. In felul

acesta ar putea descreste productivitatea plantelor, s-ar putea produce un impact

negativ asupra fungilor micorizali, si de asemenea s-ar putea reduce rata

descompunerilor si imobilizarilor de nutrienti realizate de catre bacterii si fungi.

Nematodele pradatoare insa, intervin in reglarea densitatii populatiei nematodelor-

consumatoare de bacterii, consumatoare de fungi si a nematodelor consumatoare de

plante, prevenind suprapopularea cu aceste grupe de nematode. Raporturile bine

echilibrate intre diferitele grupe de nematode vor mentine astfel un bun control al

tuturor populatiilor de microorganisme din sol.

Dispersia microorganismelor. Nematodele ajuta la buna distributie a bacteriilor si a

fungilor atat in sol cat si de-a lungul radacinilor. De asemenea, sporii si formele

inchistate pot fi usor dispersate in sol, fie purtate pe suprafata corpului nematodelor

fie prin intermediul sistemului lor digestiv.

Sursa de hrana. Nematodele reprezinta sursa de hrana pentru pradatorii de inalt

nivel, inclusiv nematodele pradatoare, microartropodele si insectele din sol. De

asemenea, nematodele pot fi parazitate de anumite bacterii si anumiti fungi paraziti.

41

Page 42: Biologia Solului

Controlul bolilor. Este cunoscut faptul ca anumite nematode pot cauza boli, asa cum

sunt nematodele parazite consumatoare de radacini. Exista, insa, numeroase

nematode (nematodele pradatoare) care se hranesc cu astfel de organisme care

cauzeaza boli. In felul acesta, nematodele actioneaza ca potentiali agenti in

biocontrolul bolilor.

Figura 3: Nematodele consumatoare de fungi prezinta in gura un stilet scurt si ascutit cu care penetreaza peretii celulari ai fungilor.Dupa: Elaine R. Ingham

Figura 4: Acest nematode consumator de bacterii, Elaphonema, prezinta un ornament al gurii care il face distinct de alte nematode.Dupa: Elaine R. Ingham

Figura 5: Nematodul Pratylenchus, are un stilet scurt si gros.Dupa: Kathy Merrifield, Oregon State University, Corvallis

Figura 6: Nematodele consumatoare de radacini folosesc stiletul pentru a penetra peretii celulari radiculari. Stiletul curbat al acestui nematod este caracteristic genului Trichodorus.Dupa: Elaine R. Ingham

UNDE SE GASESC NEMATODELE?

Nematodele se gasesc concentrate langa grupurile de organisme care constituie

hrana lor. De exemplu, nematodele consumatoare de bacterii vor fi abundente in

rizosfera, acolo unde si bacteriile sunt cele mai abundente, nematodele consumatoare

de fungi se vor gasii alaturi de populatiile fungice si tot asa. Nematodele pradatoare

sunt mult mai abundente in solurile in care si celelalte categorii de nematode sunt

abundente.

42

Page 43: Biologia Solului

Datorita dimensiunilor lor, nematodele au tendinta de a fi mai abundente in solurile cu

textura medie. Nematodele se misca prin porii plini cu apa ai solului (> 50 µm).

In general, in solurile agricole, la o ligurita de sol (sau 1 g sol uscat) se gasesc mai

putin de 100 nematode. Solurile pasunilor pot contine intre 50 si 500 nematode, iar

solurile forestiere au frecvent cateva sute de nematode. Proportia dintre nematodele

consumatoare de bacterii si nematodele consumatoare de fungi este conditionata mai

ales de cantitatea de hrana (de bacteriile si respectiv de fungii din sol). Nematodele

pradatoare se gasesc mai ales in solurile mai putin lucrate, ceea ce sugereaza ca

acestea sunt sensibile la disturbarile care pot sa apara in sol.

NEMATODELE SI CALITATEA SOLULUI

Nematodele pot fi folosite ca indicatori ai calitatii solului datorita diversitatii lor mari si

datorita participarii lor in cadrul diferitelor nivele ale retelei trofice. Numerosi

cercetatori propun metode de apreciere a starii de calitate a solului bazate pe

numarul de nematode care apar in diferite familii sau grupe trofice.* In plus,

nematodele pot fi folosite ca indicatori deoarece proportiile dintre populatiile lor sunt

relativ stabile la diferitele schimbari de temperature si de umiditate care apar in sol.

Spre deosebire de bacterii, nematodele raspund la schimbarile care apar in sol intr-o

maniera predictibila. Schimbarile care apar in cadrul populatiilor de nematode reflecta

intocmai schimbarile care au loc in micromediile solului.

*Blair, J. M. et al. 1996. Nevertebratele solului ca indicatori ai calitatii solului. In

Metode de apreciere a Calitatii Solului, SSSA Special Publication 49, pp. 273-291.

Capcane pentru Nematode

Exista un grup de fungi care pot fi utilizati ca agenti biologici in controlul nematodelor

parazite. Acesti fungi pradatori cresc in sol si intind capcane atunci cand detecteaza

semnale de la prada lor. Anumite specii de fungi utilizeaza capcane lipicioase, iar

altele construiesc inele circulare din hife, cu care realizeaza prinderea prazii.

43

Page 44: Biologia Solului

Arthrobotrys

dactyloides.

Dupa Wang, 2003

Dactylella

leptospora

Dupa Esser, 2003

44

Page 45: Biologia Solului

Biologia Solului

Capitolul 7:  ARTHROPODA

ARTROPODELE DIN SOL

Artropodele sunt animale nevertebrate, care prezinta o mare diversitate de forme,

datorita adaptarii lor la diferite conditii de mediu (terestru, subterestru, ape dulci si

marine, gheturi eterne sau viata parazitara). Numele de artropode vine de la gr.

arthros – segmentat si podos – picior. Prin urmare artropodele sunt animale

nevertebrate, cu picioarele segmentate. Ele nu prezinta schelet intern, dar au corpul

acoperit de o cuticula chitinizata care formeaza un exoschelet.

Figura 1. Aceasta imagine microscopica prezinta o multitudine de specii de acarieni extrasi din sol. Pe o suprafata de cca 1m2 si o adancime de 2 cm se pot gasii cca 200 specii de acarieni. Desi insuficient studiati ei au un rol covarsitor in eliberarea nutrientilor in sol. Dupa: Val Behan-Pelletier, Agriculture and Agri-Food Canada

Artropodele au marimi variabile; de la dimensiuni microscopice pana la cativa

centimetri, in lungime. Artropodele din sol cuprind specii inferioare - miriapodele (asa

cum sunt centipedele si milipedele) si specii superioare asa cum sunt insectele (ex.

gandacii, antenatele, colembolele-insecte fara aripi), arahnidele (paienjeni, scorpioni si

acarieni) si crustaceele (ex. isopodele).

45

Page 46: Biologia Solului

collembole –foto Edie Dumbar traiesc in

litiera si soluri umede

Acarian pradator Roy Norton

Milipede Trigoniulus corallinus (incr.

Arthropoda, suincr. Myriapoda, Cls. Diplopoda)

Porcellio scaber (Increngatura

Arthropoda, Subincr. Crustacea, Clasa

Malacostraca, Ord. Isopoda)

Solurile reprezinta habitat pentru foarte multe specii de artropode. Pe un km2 de sol

forestier, de exemplu se pot intalni cateva mii de specii diferite de artropode.

Artropodele pot fi grupate in: detritivore, pradatoare, erbivore si fungivore, bazat pe

modul lor de nutritie si implicit pe functiile pe care le indeplinesc in sol. Cele mai

multe artropode care traiesc in sol se hranesc cu fungi, viermi sau cu alte artropode.

46

Page 47: Biologia Solului

Spre deosebire de acestea, artropodele erbivore, precum si cele detritivore sunt mai

putin abundente. Pe masura ce se hranesc, artropodele amesteca si aereaza solul,

regleaza densitatea populatiilor altor organisme si maruntesc materia organica din sol.

DETRITIVORELE

Artropodele mai mari care se observa frecvent la suprafata solului sunt artropodele

detritivore. Detritivorele mesteca materialul vegetal mort si odata cu acesta consuma

si bacteriile si fungi care se gasesc pe suprafata resturilor vegetale. Cele mai

numeroase detritivore sunt milipedele si crustaceele isopode, dar si termitele si

numerosi acarieni. In solurile arabile, detritivorele pot sa devina daunatoare, deoarece

in lipsa materialului vegetal mort, ele se pot hrani si cu radacini vii.

Figura 3: Milipedele sunt denumite si Diplopode deoarece ele au doua perechi de picioare pe fiecare segment al corpului. In general sunt inofensive pentru om, dar numeroase milipede se apara de pradatorii lor prin anumite secretii glandulare iritante si urat mirositoare. In imagine Orthoporus ornatus, un miriapod gigant (specie de desert) care atinge 15 cm lungime. Dupa: David B. Richman, New Mexico State University, Las Cruces.

Figura 4: Crustacei edafici (similari racilor si crabilor). Apendicii lor bucali foarte puternici faramiteaza resturile vegetale si litiera.Dupa: Gerhard Eisenbeis and Wilfried Wichard. 1987. Atlas on the Biology of Soil Arthropods. Springer-Verlag, New York. P. 111.

PRADATORII

Pradatorii si micropradatorii sunt fie pradatori generalizati, atunci cand se hranesc cu

diferite tipuri de prada, fie specializati, atunci cand vaneaza un singur tip de prada.

Pradatorii includ centipede (miriapode care au o singura pereche de picioare pe

fiecare segment al corpului), paianjeni, scorpioni, pseudoscorpioni, anumiti acarieni,

gandaci si furnici. Cei mai multi pradatori se hranesc cu daunatori ai culturilor (fungi,

viermi sau artrpode daunatoare).

47

Page 48: Biologia Solului

Figura 7: Acest paianjen de 2-3 mm se gaseste la suprafata solului unde ataca alte artropode edafice. Ochii acestui paianjen se gasesc pe un peduncul situat deasupra capului. Walckenaera acuminata.Dupa: Gerhard Eisenbeis and Wilfried Wichard. 1987. Atlas on the Biology of Soil Arthropods. Springer-Verlag, New York. P. 23.

Figura 8: Acest paianjen din familia Lycosidae este un pradator solitar. Femela isi cara puii pe abdomen si ii hraneste prin regurgitare pana cand puii devin capabili sa vaneze singuri.Dupa: Wikipedia-Enciclopedia liberaTrygve Steen, Portland State University, Portland, Oregon. 

Figura 9: Pseudoscorpionii arata ca puii de scorpion, dar nu au coada. Ei secreta venin si il elibereaza prin chelicere. Traiesc in sol, in desert, in culturile de camp, in litiera. Unii pseudoscorpioni se agata sub aripile gandacilor, fiind astfel transportati la distanta. Dupa: David B. Richman, New Mexico State University, Las Cruces

Figura 10: Centipedele sapa galerii in sol in cautarea pradei lor (viermi de pamant sau alte organisme cu corpul moale) Majoritatea speciilor se gasesc in litiera si in jurul locuintelor. Dupa:  No. 40 from Soil Microbiology and Biochemistry Slide Set. 1976. J.P. Martin, et al., eds. SSSA, Madison, WI

Figura 11: Acarienii pradatori ataca nematode, colembole, alti acarieni si larve de insecte. Acest acarian Pergamasus sp. are (1mm) lungime.Dupa: G. Eisenbeis and W.Wichard. 1987. Atlas on the Biology of Soil Arthropods.

Figura 12: Acest coleopter Carabus auratus este un veritabil pradator (in imagine se observa cum ataca cu maxilele puternice o rama) Dupa: Wikipedia – Enciclopedia libera

48

Page 49: Biologia Solului

Figura 13: Furnicile sunt insecte sociale ca si albinele si viespile (apartinand clasei Hymenoptera). Pot fi pradatoare, omnivore, erbivore sau se hranesc cu insecte moarte. Sapa galerii pana la 3 m in sol. Biomasa lor este impresionanta: 10-20% din biomasa animala terestra (depasind-o pe cea a vertebratelor). In imagine trei furnici din genul Oecophylla care devoreaza o furnica rosie. Din: Wikipedia- Enciclopedia libera.

ERBIVORE

Numeroase insecte se hranesc cu radacinile plantelor sau alte organe ale plantelor,

asa cum sunt cicadele, greierii, unele furnici, unele coleoptere (ex. Leptinotarsa

decemlineata- gandacul de Colorado, figura 14) etc. Artropodele erbivore produc

pagube importante, mai ales atunci cand numarul lor nu este controlat de catre alte

organisme insectivore.

Figura 14: Gandacul de Colorado este o specie de Coleoptere erbivore care produce numeroase pagube in cultura cartofului. (In imaginea din stanga – forma adulta; in imaginea din dreapta – stadiul larvar). Din: Wikipedia – enciclopedia libera

FUNGIVORELE

Arthropodele care se hranesc cu fungi (si uneori se extind si asupra bacteriilor) include

majoritatea colembolelor.

49

Page 50: Biologia Solului

 Colembole (Ord. Collembola)

Colembolele sunt printre cele mai răspândite şi abundente artropode terestre.

Importanţa acestora în ecosistemele terestre a fost multă vreme subestimată. Cu

excepţia unor specii parazite, colembolele sunt considerate a fi organisme utile, 

având un rol important în procesele de  descompunere.

Colembolele sunt insecte hexapode de dimensiuni mici, fără aripi, cu cap distinct, o

pereche de antene, şase segmente abdominale, fiind înzestrate cu oceli (ochii

compuşi le lipsesc). Sunt prevăzute  cu un organ de sărit, furcula, plasat ventral (vezi

figura). Majoritatea Colembolelor adulte

au doar câtiva milimetri lungime. Ele trăiesc într-o mare varietate de habitate, însă

majoritatea speciilor exceptând formele de litoral şi neustonice, sunt cel mai întâlnite

în sol şi în stratul de litieră, unde, împreună cu viermii constituie majoritatea faunei de

artropode edafice (Richard J. SNIDER, 1987).

Datorită dimensiunii lor mici, contribuţia colembolelor la biomasa totală animală din

sol şi la respiraţie este scăzută, cum ar fi de exemplu 1-5% în ecosistemele temperate

dar peste 10% în anumite regiuni arctice. În ciuda faptului că reprezintă o biomasă

scăzută, colembolele sunt extrem de importante în influenţarea structurii anumitor

soluri (Kenneth A. Christiansen, Richard J. Snider, 1984).

Ele au o mare varietate de diete, însă majoritatea formelor edafice se hrănesc cu

vegetaţia în descompunere şi/sau microfloră. În sol ele pot influenţa creşterea şi

controlul unor ciuperci dăunătoare plantelor.

Există şi câteva specii, precum Sminthurus viridis (puricele lucernei), ce se hrănesc cu

material vegetal putând cauza daune economice precum reducerea culturilor de trifoi

cu până la 50%. Un număr de specii sunt carnivore hrănindu-se cu Nematode, Rotifere

şi chiar cu alte Colembole.

Colembolele ca indicatori ecologici

În ultimii ani, se manifestă un interes tot mai ridicat în folosirea animalelor ca

“indicatori ecologici” ai stării de mediu. Caracteristicile comunităţilor de specii pot

dezvălui proprietăţile habitatelor lor naturale ce ar fi, dacă nu imposibil, foarte dificil

de cuantificat doar prin simpla măsurare a factorilor fizici sau a tipului de vegetaţie.

În plus, s-au efectuat numeroase teste de laborator privind efectul factorilor poluatori

asupra colembolelor. Numeroşi specialişti susţin că abundenţa, diversitatea speciilor şi

caracteristicile colembolelor pot furniza informaţii relevante privind impactul unor

poluatori asupra ecosistemelor. O descreştere a numarului de colembole dintr-un

habitat poate fi în numeroase rânduri rezultatul acţiunii factorilor poluatori.

50

Page 51: Biologia Solului

Se presupunea că poluarea duce la descreşterea populaţiilor tuturor speciilor de

colembole, dar aceasta nu este întotdeauna adevărat. Într-adevar, răspunsul obişnuit

la acţiunea unor factori poluatori la anumite nivele poate duce la creşterea numărului

de indivizi dintr-o anumită specie. Efectul poate fi indirect datorită distrugerii

prădătorilor ce sunt mai sensibili la efectul unor astfel de poluanţi.

Anumite specii pot fi privite ca “acidofile” iar altele ca si “calciofile”, ploile acide

favorizând, de exemplu, dezvoltarea primului tip (acidofile). Specia Isotoma notabilis

pare să fie foarte sensibilă la ploile acide.

Într-un experiment ce a urmărit abundenţa diferitelor specii de colembole dintr-o

regiune contaminată cu plumb din Norvegia s-a observat că specia Isotoma olivacea

avea abundenţa cea mai ridicată în condiţiile în care în mod normal specia

Protaphorura armata ar fi trebuit sa fie cea mai numeroasă.

De asemenea s-a studiat distribuţia populaţiilor de Isotomiella minor, Folsomia

quadrioculata şi Folsomia fimetariodes într-o regiune poluată cu metale grele din

Suedia. Astfel s-a remarcat o diferenţa în sensibilitatea la factorii poluatori dintre

aceste specii. Astfel, primele două Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata erau mai

puţin abundente în apropierea surselor de contaminare decât Folsomia fimetariodes,

care a apărut într-un număr mai mare decat în zone necontaminate.

Astfel, ca răspuns la contaminarea mediului cu anumiţi poluanţi, anumite specii de

colembole părăsesc mediul respectiv, unele sunt ucise iar altele cresc în abundenţă.

Folsomia quadrioculata, spre exemplu (specie ce deseori cuprinde mai mult de 40%

din populaţia de colembole din habitatele din zona temperată), este foarte probabil să

îşi reducă abundenţa ea fiind destul de sensibilă la poluanţi chimici. Cu toate acestea,

un răspuns detaliat al fiecărei specii în parte la acţiunea factorilor poluatori este dificil

de prezis.

51

Page 52: Biologia Solului

Cerinta chimica de oxigen

Cerinta chimica de oxigen (CCO) masoara consumul de oxigen din apa, din timpul descompunerii materiei organice si a oxidarii compusilor anorganici (asa cum sunt amoniul si nitritii). In general masurarea CCO se face pe o proba de apa uzata sau pe o proba de apa naturala, contaminata cu reziduri industriale sau domestice. Proba de apa se tine la incubat cu un puternic oxidant, in anumite conditii de temperature si o anumita perioada de timp. Cel mai comun oxidant folosit pentru masurarea CCO este bicromatul de potasiu (K2Cr2O7) in combinatie cu acidul sulfuric (H2SO4), la cald. Deoarece acest oxidant nu este specific, nu ne arata daca CCO este rezultatul degradarii compusilor organici sau ai celor anorganici. Prin urmare, prin metoda determinarii CCO, va fii masurat oxigenul din ambele surse. Cerinta chimica de oxigen este raportata la Cernta Biochimica de Oxigen (CBO), un alt parametru care masoara cerinta de oxigen in apele uzate (poluate). CBO masoara numai cantitatea de oxigen consumata de catre microorganisme, in procesele de oxidare. CBO este mult mai relevant pentru apele bogate in materie organica. Este important de inteles ca CCO si CBO nu masoara acelas tip de oxigen care se consuma in procesele de oxidare din apa. De exemplu, CCO nu poate masura consumul de oxigen asociat cu degradarea compusilor organici (asa cum este acetatul, de pilda). Acetatul poate fi metabolizat doar de catre microorganisme, si prin urmare doar CBO ne poate da o imagine despre degradarea lui. Spre deosebire de acetat, celuloza nu poate fi degradata de microorganisme decat in timp indelungat. In aceste conditii, pentru masurarea in timp scurt a necesarului de oxigen pentru degradarea celulozei se foloseste metoda CCO.

52