Лекция 0cағат Практикалық сабақ 15 сағат ожсөж- 45 сағат CӨЖ 45 сағат Емтихан семестрде

2. Топырақ биотасы.

А) Жоғары сатыдағы өсімдіктер

Б) Топырақ балдырлары

В) Топырақ жануарлары

Г) Топырақ саңырауқұлақтары

Д) Қыналар

Е) Прокариоттар

Ж) Вирустар және фагтар

2-сұрақ. Алғашқыда екі патшалық –жануарлар және өсімдіктер. Оларды қоректену тәсілі, автотрофты және гетеротрофты қозғалысы, клетчаткаларының болуына байланысты бөлінді. Бірақ әрқашанда анық суреттелмеді.

Үшінші патшалыққа Геккель балдырларды, қарапайымдыларды, саңырауқұлақтарды жатқызды.

Прокариоттық және эукариоттық клетка құрылысының ашылуы. Егерде екі басты қоректенудің тірі типі мен құрылыс типінен шығатын болсақ, онда Жерде тіршілік ететін 7 организмдер тобынан тірі табиғаттың 4 патшалығын құратын әртүрлі ұқсастықтар байқалады.

А) Өсімдіктер – фотосинтездеуші эукариотты организмдерді біріктіреді (бір клеткалы балдырлардан денесінің ұлпалы құрылысы бар түтікті өсімдіктерге дейін). Органикалық заттардың біріншілік продуценттері.

Б) Жануарлар – бір клеткалы жай эукариотты организмдерден денесінің құрылысы ұлпалы және арнайы мүшелері бар күрделі организмдерге дейін біріктіреді. Органикалық заттарды тұтынушылар.

В) Саңырауқұлақтар – жалған ұлпа түзетін бір клеткалы және мицелиальды эукариоттық организмдер. Органикалық заттарды басты ыдыратушылар.

Г) Прокариоттар – бір клеткалы және мицелиальды, ядролық микроскоптық организмдер. Қоректену типі бойынша автотрофты және гетеротрофтылар. Топырақта барлық патшалықтың өкілдері мекендейді. Топырақта мекендейтін барлық тірілердің жыйынтығы биота атауына ие болды. Жоғары өсімдіктер. Бұл жер үсті биогеоценодарының ядросын құратын, негізгі біріншілік продуценттер. Кез-келген трофикалық тізбектің басы. Биологиялық айналымның нәтижесінде топырақта органикалық заттармен, одан кейін қайтадан өсімдіктерге түсетін қоректену элементтерімен толығуы жүреді. Әртүрлі аймақтарда биологиялық айналым бірдей емес. Оған биомасса, жер үсті және жер асты бөлігінің қатынасы, химиялық құрамы кіреді.

Тамыр жүйесі – топырақтың физикалық және химиялық қасиеттеріне, оның биологиялық белсенділігіне, құрылымына, аэрациясына, топырақ ерітіндісіндегі реакцияның теңдігіне әсері жүреді, биогендік аккумуляция, минералдардың ыдырауына қатысады.

Топырақ биотасы. Жоғарғы өсімдіктер және топырақ балдырлары.

1.Тамыр түзілу қабатындағы биологиялық айналым мен оның қызметі.

2.Топырақ балдырлары және олардың жалпы сипаттамалары.

1) Өсімдіктер – жер үсті биогеоценозының ядросын құрайтын негізгі біріншілік продуценттер. Біздің планетамызда органикалық заттардың өнімінен биологиялық айналым басталады. Ол топырақ пен атмосферадан элементтердің өсімдіктерге келіп түсуінен, өлі қалдықтардың микроорганизмдермен ыдырап, қайтадан топыраққа және атмосфераға қайтуымен жүреді. Топырақта биологиялық айналымның нәтижесінде қайтадан өсімдіктерге келіп түсетін топырақтың органикалық заттармен, азотпен, минералдық қоректену элементтерімен толықсуы жүреді. Биологиялық айналым әртүрлі табиғи аймақтарда ажыратылады және келесі кешенді көрсеткіштері бойынша жіктеледі: өсімдік биомассасы, төсеніші, биомасса элементтерінің бекітілу саны бойынша.

Жалпы биомасса орманды аймақтарда жоғары, ал жер үсті мүшелерінің үлесі аз болып келеді. Бұл аймақтарда, әсіресе жапырақты ормандарда органикалық заттардың көпшілік бөлігі төсеніш түрінде жинақталады. Орман аймақтарымен салыстырғанда тундра мен шөлейттерде салыстырмалы азғантай биомасса түзіледі. Тундра мен шөлейттердің айырмашылығы өлі қалдықтардың жинақталуында, яғни тундрада ең жоғары өлшемінің, ал шөлейттерде олардың толығымен болмайтындығында.

Өсімдіктердің жер үсті және жер асты массаларының түзілуі ерекшеліктері топырақ түзілу процестеріне байланысты. Далалық аймақтарда тамыр жүйесі жақсы дамыған шөпті өсімдіктерде ыдырау процестері топырақ қабатында жүреді, ол қуатты қара шірік қабатының түзілуіне мүмкіндік береді.

Өсімдіктің тамыр жүйелері топырақтың химиялық және физикалық қасиеттеріне, биологиялық белсенділігіне әсер етеді. Олар құрылымын өзгертіп, қуыстылығын құрып, аэрациялығына әсер етіп, топырақ ерітіндісінің теңесуі мен қозғалысын реттеп, минаралдардың ыдырауына, топырақ микроорганизмдеріне органикалық қоректермен қамтамасыз етеді.

Ең маңыздысы өсімдіктердің тамыр жүйесі бөлінетін қабаттағы химиялық және сандық құрамы, бұл аймақта микрооганизмдердің органикалық заттар арқылы қарқынды дамуы мен маңызды биологиялық процестер белсенділігі анықталады. Жеке алғанда, жер үсті мен тамырға жақын (ризоплан мен ризосферада) микрооганизмдер шоғырланған, яғни азот айналамын жүргізетін – азотфиксациялау және денитрификациялау процестері, олар топырақтағы жалпы азоттың теңдігін және өсімдіктердің азотпен қоректенуін қамтамасыз етеді.

Өсімдік тамырымен кейбір топырақ омырқасыздары қоректенеді, тамырда микориз түзетін саңырауқұлақтар дамиды, түйнектердің түзілуіне әкелетін симбиоз бактериялардың тамыр клеткаларымен қатынасы жүреді.

2) Топырақ балдырлары дегеніміз – тіршілігі үнемі топырақпен байланыста болатын, балдырлар түрлерінің экологиялық топтарын айтамыз. Олардың ішінде жер үсті формалары, қолайлы жағдай болғанда топырақ үстінде қабық немесе жабын түрінде өседі; сулы – жерүсті, үнемі сулы топырақта тіршілік ететін; жеке топырақтық, топырақ қабатының қалыңдығында мекендейтін болып бөлінеді.

Көпшілік топырақ балдырлары – микроскопиялық организмдер, басқа микроорганизмдерден айырмашылығы, топырақтағы қарқынды дамуы мен оларды жинақталуы кезінде көзбен байқауға болады. Егістік топырақтарда, егінді егу және өнімді жинағаннан кейін қыналар қарқынды дамиды. Сондықтан топырақтың жасылдануы жүріп, гүлденуі деген атауға ие болды. Топырақтың гүлденуі көктемде және күзде ылғалдың, температураның, жарықтың және қоректік элементтердің қолайлы жағдайы мен бірлестігі болғанда жүреді. Бұл кезеңде 1 см кв топырақ үстінде 40 млн клеткаға дейін дамиды, ал оның биомассасы 1,5 т/га жетеді. Бұл биомасса өлгеннен кейін биологиялық айналымға түсіп, басқа микроорганизмдермен және олар арқылы жоғарғы өсімдіктермен пайдаланылады. Балдырлар жар қабақ үстіне, ағаш діңіне, әртүрлі ғимараттарға белсенді орналасады.

Балдырлар барлық топырақта, оның ішінде шөл және шөлейт топырақтарында да кездеседі. Балдырлардың саны мен биомассасы топырақтағы ылғалдылыққа, тұздылық режиміне және жарық жағдайына байланысты. 1 г топырақтағы клеткалар саны 5 мыңнан 1,5 млн дейін, 0-10 см қабаттағы биомассасы 100 кг/га жетеді. Әртүрлі топырақтағы қыналардың жылдық өнімі 50-1500 кг/га дейін ауытқиды. Топырақтағы қыналардың қызметі органикалық заттардың біріншілік продуценттері – фотоавтотрофты организмдер тобына жатады.

Жер үсті биогеоценозындағы балдырлардың өнімділігі жоғары өсімдіктерден салыстырмалы түрде аз, бірақ олардың биомассасы өзгермелі, қолайлы жағдайда жылдам жинақталады және жеңіл минералданады, омыртқасыз жануарлар үшін азық болады.

Балдырлар топырақтың оттегі режиміне, азоттың жинақталуы мен топырақтың құрылымына әсерін тигізеді. Топырақ балдырлары топырақ процестері ағымындағы биоиндикатор бола алады, газды және тұзды режимін, адамның өндірістік әрекетінің өнімдері топырақтың ластануын анықтайды.

Балдырлардың вегетативті денесі – қатпарлы, бір немесе көп клеткалы болып келеді. Балдыр қабаттары бірнеше типтерге бөлінеді: амебоидты, монадты, коккоидты, жіпшеліпальмеллоидты. Қабықшалар қабықшалы, жіпшелі, пластиналы немесе жалған жапырақшалы бұталы. Балдырларда тамыр болмайды, үстіңгі қабаттардағы ортадан еріген заттарды осмотрофты сіңіреді. Б-р вегетативті көбейеді, сонымен қатар жыныссыз споралар түзеді. Кейбір формаларының гамет және жынысты спор түзумен аяқталатын, өсінділердің есебінен қозғалуға мүмкіндігі бар жынысты процесі бар.

Басқа топырақ микроорганизмдерімен салыстырғанда балдырлардың қоректенуінің ерекшелігі бар, олар фотосинтездеуші организмдер және көпшілік жағдайда дайын органикалық заттарды қажетсінбейді. Топырақтың терең қабаттарында бола отырып, күн сәулесі болмағанда гетеротрофты алмасуға ауысып, ортадан еріген органикалық заттарды сіңіреді. Ешқандай хлорофиллі болмайтын, әрқашанда гетеротрофты тіршілік ететін балдырларда белгілі.

Бөлімдер деңгейінде балдырлар бірнеше ірі өзіндік таксофондарға бөлінеді. Топырақта табылған балдырлар түрінің жалпы саны 2000 жуық, оның 1500 түрі ТМД-ның топырағында жазылған. Топырақ балдырларының ортасында теңге жақын көкжасыл және жасылдары (500 түрден), одан әрі диатомды (300-ге жақын), сарыжасыл (150-ден астам) және өте аз эвгленді және пирофитті түрлері бар. Топырақтың мекендеушісі ретінде қызыл балдырдың бір түрі белгілі.

Көкжасыл балдырлар (Цианобактериялар)

Балдырлардың ортасында бұл организмдер бір жағынан салты бойынша, екіншіден олардың балдырлармен экологиялық жалпылығымен және басқа да талдауларымен қарастырылады. 100 деген жылдан бері ғалымдар басқа балдырларға қарағанда көкжасылдың бактериялармен ортақтастығына назар аударды. 1937 жылы Чаттон барлық организмдерді клетаның құрылым негізі бойынша эукариоттарға және прокариоттарға бөлгенде, көкжасылдарды бактериялармен бірге прокариоттарға бөлді.

Бұл Хлорофита балдырларының кең бөлімі, топырақ биотасы ортасының кәдімгідей өкілдері. Олар көк жасылдар сияқты үлкен қабықшалар, түзбесе де, таза жасыл түсі бойынша жеңіл анықталады. Олардың жеке клеткалары мен жіпше талломдары топырақтың беткі қабатының қалыңдығында бөлінеді және қолайлы жағдайларда дамығанда жасыл түске айналады. Талломның ұйымдастырылуы мен клетканың морфологиясы бойынша жасыл балдырлар әртүрлі болып келеді. Бір клеткалы формалары дөңгелек, серптәрізді, айналма тәрізді болады, кейде олар 3-4 клеткалы агрегаттарға жиналған. Бірклеткалы өсінділері Хламидомонадалес ретін құрайды.

1) Топырақ жануарлары және олардың жалпы сипаттамасы

Біріншілік продуценттермен, яғни өсімдіктермен және балдырлармен түзілген органикалық заттардың массасы одан әрі биологиялық айналымға - өсімдік өнімін тұтынушылар звеносына түседі.

Бұл массаның бір бөлігі фитофаг – жануарларға, басқа бөлігі сапротрофты ярусқа, өлі өсімдік қалдықтарының тұтынушылары мен ыдыратушыларына жалғасады. Топырақты мекендейтін жануарлар айналымның бұл бөлігінде органикалық массаны белсенді түзушілер ретінде көрінеді, ад олардың қызметі ыдыратушылар саңырауқұлақтар мен бактерияларға қарағанда нашар жүреді.

Көптен белгілі жануарлар топыраққа механикалық әсер етеді. Ч.Дарвиннің жазуы бойынша құрттар топырақты соқаға дейін қопсытып тастаған. Жануарлардың мекендеу ортасына әсері мұнымен бітпейді. Топырақ жануарлары топырақ химизміне, қарашірікпен толықсуына, құрылымдық қасиетіне, биологиялық белсенділігіне және жалпы алғанда топырақ құнарлылығына айтарлықтай әсер етеді.

Жануарлардың топырақпен байланысы және олардың топырақ түзілу процессіне қатысуы әртүрлі. Топырақта кездесетін барлық жануарлар үш топқа бөлінеді: Геобионттар – топырақтың тұрақты мекендеушілері (жауын құрты, көп аяқтылар); геофильдер - өмірінің белгілі бір кезеңінде тіршілік ететіндер (личинкалар); геоксендер – уақытша топыраққа тығылатындар (зиянды қандала, кейбір насекомдар);

Топырақта мекендейтін жануарларда әртүрлі топырақ ортасына қалыптасушылықтары дамиды. Бейімделу кезңіндегі тіршілік айналымында, көбею мерзімінде, көшуі кезінде ерекше сипатталады. Бұдан басқа морфологиялық белгілерінің қалыптасулары байқалады: көру мүшелерінің өзгеруі, дене пішінінің кішіреюі және т.б.

Температураға бейімделу, су алмасу және зат алмасу ерекшеліктерімен физиологиялық мүмкіндіктері суреттеледі. Топырақ ортасын әртүрлі жануарлар үшін мекендеу ортасы ретінде пайдалану әртүрлі жүреді. Топырақ күрделі орта – онда ауа жолақтары мен жұқа капилярлар, әртүрлі минералдық және органикалық заттармен толысқан концентрациялық ерітінділер, қатты, тығыз немесе борпылдақ алаңдары бар. Жануарлардың әртүрлі өлшемдерінің топыраққа әсерін және тіршілік ерекшеліктерін ескере отырып, оларды үш топқа бөледі: микро, мезо және макрофауналар. Кейде біріншісінен нанофаунаны, ал соңғысынан мегафауналарды бөледі.

Нанофауналар – бір клеткалы қарапайымдылар, өлшемдері екі-үш ондық микрометрлерден аспайды. Олар топырақтың сулы фазаларында, су толған қуыстарында тіршілік етеді. Кейбір түрлерінің популяциялары топырақта да, су қоймаларында да кездеседі, Олар ұзақ уақытқа дейін тыныштық күйінде бола алатын, қолайсыз кезеңдерге (топырақтың кебуі мен қатуына) шыдай алатындығымен ерекшеленеді.

Микрофауна көпклеткалы микроскопиялық жануарлар. Олар ылғалды ортада, қуыстар мен камераларда, су буымен қоюланған атмосферада тіршілік етеді. Бұл топқа ұсақ топырақ жануарларының аэробионттық тобын құрайтын, кенелерді жатқызуға болады. Олардың топырақта бөлінуі өлі өсімдік қалдықтары мен қара шірікке, кейбіреулері тірі тамырлармен байланысты. Нано және микрофаунаның өкілдері топырақ қуыстылығы мен басқа да физикалық қасиеттеріне белсенді әсер етеді.

Мезофауна әртүрлі және көп санды, өлшемдері көзбен байқауға немесе қолмен ұстауға болатын топырақ жануарларын бірікіреді. Мезофаунаның негізгі массасын мүшелі аяқтылар: насекомдардың ұсақ түрлері, өрмекшілер және ұсақ құрттар-энхитреидтер құрайды. Олар жолақтарда, тік бағытта көше алатын ірі қуыстарда тіршілік етеді.

Макрофауна топырақта жауын құрты, көп аяқтылар, насекомдардың личинкалары түрінде кездеседі.Олар үшін топ\ң тығыз орта болып келеді. Сондықтан олар өздері жолдарды кеңейтіп сонда тіршілік етеді. Бұлар терісі арқылы және арнайы тыныс алу органдары арқылы тыныс алады. Қолайсыз жағдай туған кезде жнуарлар топ\ң төмен қабаттарына жасайды. Сөйтіп құрғақшылықтан және қыстағы аяздардан қорғанады.

Мегафауна- бұл дене мөлшері бірнеше ондаған см-ге жететін топ\ң жануарлары. Бұл топқа негізінен сүтқоректілер, жертесерлер және ірі құрттар жатады. Бір түрлерітоп\қ қабаттарында бүкіл өмірін өткізсе, келесілері қоректену үшін топ\ң бетіне шығады. Мегафауна өкілдері топ\ң әртүрлі горизонттарын араластырып, табиғи құрлымын бұзады.

Топырақ жануарлары экологиялық топтарға тек дене мөлшеріне, топыраққа тигізген әсеріне қарай бөлінбейді, сондай-ақ қоректену типтеріне қарай бөлінеді. Бұл олардың биотикалық қауымдастықтағы трофикалық тізбектегі орнын нықтайды.

1.Фитофагтар-тіршілік өсімдік тамырымен қоректеніп, ауыл шаруашылыққа зор зиян келтіреді.Қызылша нематодтары қант қызылшасының тамырына бекіп алып, оның өнімділігін біршама тереңдетеді. Фитофагтарды бір түрі-альгофагтар-балдырлар қорек етеді.

2.Зоофагтар-жыртқыш немесе паразит ретінде басқа жануарлармен қоректенетін ағзалар.бунақдене қоректілер, нематодтар.Олар қарапайымдармен, коловраткалар мен қоректенеді.

Некрофагтар-басқа жануарлардың өлекселермен қоректеніп, табиғи экожүиелерде санитар ретінде белгілі. Жүгіргіш құмырсқалар Орта Азия құмдарында насекомдардың қалдықтарымен қоректеніп, топырақ бетін тазалайды.

Вирустар және фагтар.

Өсімдіктердің, жануарлардың, балдырлардың, саңырауқұлақтардың, бактериялар мен актиномицеттердің, басқа да организмдердің клеткаларында дамуға мүмкіндігі бар, макроорганизмдерге ауру тудыра алатын немесе микробты клеткаларды толық жоятын өте ұсақ паразиттердің ерекше тобы. Вирустарға өсімдіктер мен жануарлар паразиттерін, ал фагтарға микроорганизмдер паразиттерін жатқызады.

Вирустар мен фагтарда клетка құрылысы болмайды, олар ерекше инфекциялық бөлшектер – вириондар түрінде тіршілік етеді. Вирустар өткен ғасырдың соңында Д.И.Ивановскийдің темекі ауруларын зерттеуі кезінде – темекі мозайкаларынан (теңбілдерінен) ашты. Ол бұл аурудың қоздырғыштарын сүзгіш вирустар деп атады, себебі вириондардың инфекциялық бөлшектері бактериалды сүзгіштер арқылы өтті.

Темекі теңбілінің вирустары (ТМВ) 1935 жылы У.Стенлидің кристалды формасынан алынды. Оның вириондарының формасының көп қыры бар. Басқа вирустардың вириондары формасымен және өлшемдерімен ажыратылады. Олар таяқша тәрізді, жіпше тәрізді, сфералық, цилиндрлі болып келеді. Әрбір вирион нуклеин қышқылынан (ДНК немесе РНК) және белокты қабықшалар - капсидадан, бөлек бірліктері күрделі – капсомерлерден тұрады.

Фагтар вирустардан кейін Ф.Туортпен және Ф.д Эррелмен бір біріне байланыссыз суреттелді. Бактериофагтар иесінің клеткаларына жабысып қалатын бастан және құйрық өсіндісінен тұрады. Бұл өсінді арқылы клеткаға шприц типінде фагты ДНК енгізіледі. Бір клеткадағы жаңадан синтезделген вирустар саны бірнеше жүздеген болуы мүмкін. Фаг бактериясына сезімтал газондарда “келеңсіз колонналар” лизистер аймағы түзіледі. Олардың саны бойынша топырақтағы немесе басқа да субстраттағы фагтар бөлшектерінің құрамын білуге немесе фаг титрін анықтауға болады.

Топырақта вирустар көбеймейді, бірақ ұзақ уақыт сақталады. Бактериальды клеткаларға енген кезде олар міндетті түрде оның жылдам өлуіне әкелмейді, бірақ бөлінуі кезінде жалғасады. Бұл жағдайда фагтарды әлсіз деп атайды, ал бактериялар – оның тасымалдаушылары лизогенді болады. Жабық фаг иесінің клеткасы әлсіреген кезде олардың лизис болдыруы мүмкін. Фагтар тек белгілі бір клеткалардың түрлерін немесе жақын туыс организмдер тобын зақымдайды.

Экожүйелік бірлік бұл ұйымдастырушы құрылымдық және функциональді бөлім болып табылады..Бұлар өзіне тән негізгі қасиеттерге ие..Абиотикалық ортада бірішінара бір-бірімен қарым-қатынас жасап отырады.Бұл байланыстар өзара биотикалық орталық трофикалық немесе метаболитикалық ақпарат болып табылады.

Трофикалық байланыс.Жыртқыштық жүйелерде бұл ақпарат жоғары көрсеткішке ие.Мұндай ақпарат белсенді ізденіске және тікелей атқылау жыртқыш жағынан көрсетіледі.

Оттегі айналымы

Оттегі – жер бетіндегі ең таралғыш химиялық элемент. Ол су құрамының, яғни гидросфераның 86% құрайды, Литосфера минералының жартысын (47%) және атмосфера кең көлемде (23%) таралған. Біздің планетамыздың жоғарғы қабатында ауаның құрамы химиялық реакциялармен анықтайды. Тірі организм биомассасындағы оттегінің шамамен 70% қажетті макромолекуланың құрамына кіреді – ақуыз, май, көмірсу, нклеин және аденозин фосфор қышқылы.

Оттегінің айналымы көміртегі циклімен және (көмірсу ц) сутегі айналымымен байланысты.

Молекулалы оттегі фотосинтез процесі кезінде ыдыраған молекулалы суды түзеді. Көмірсумен байланысқан оттегі масса алмасу процесіне қатысады. Көміртегі диоксид молекуласындағы газ тәрізді жағдайда органикалық қосылыстарға және кері алмасады. Бұл екі звено бір – бірімен сутегі арқылы байланысқан. Олар күн сәулесінің энергиясы арқылы өзінің энергетикалық деңгейінен байланысқан. Биологиялық тотығу процесі кезінде сутегі оттегімен байланысады. Нәтижесінде биохимиялық энергияға сутегі қор ретінде жиналады.

Егер молекулалы оттегінің генерация процесі жер асты өсімдік ярусында фотосинтез процесі есебінен немесе оттегіні байланыстырып СО₂ – ні нитирфикация процесінде метанның тотығуында күкірт сутекке қажет. (О₂)

О₂ және СО₂ пайдалану және қарқынды түзілу процесі маусымға байланысты. Бұл тірі жүйенің активтілігінің негізі болып табылады. Мысалы: СО₂ концентрациясы атмосферада қыста максимальды күнде болады. Фотосинтез аяқатлғанда немесе жалғасқан кезде органикалық заттардың диструкция процесі жалғасады. Жазда СО₂ ауада минимальді күйде болады. Жануарлар түзетін СО₂ үлесі 10% аспайды. Ал қалған бөлігі топырақ микроорганизмдер, әсіресе саңырауқұлақтар органикалық заттарды ыдыратқан кезде түзіледі.

Біздің планетамыздың атмосферасындағы молекулярлы оттегі фотосинтезбен байланысты. Оттегінің бірінші негізгі көзі болып ционобактерия өкілдері – фотосинтездеуші прокориоттар жатады. Оттекті фотосинтез эволюция процесі кезінде балдырлардан және жоғары сатылы өсімдіктерден басталады.

Молекулалы оттегі тынысалу субстаты тотыққан кездегі соңғы электрон акцепторы, бұл аэробты тіршілікке қажет. Анаэробты организмге оттегі токсидті. Молекулярлы оттегінің оның туындыларымен аэробтыларға таксикалық эффект белгілі. Әсіресе молекулярлы оттегіге прокориоттағы азотфиксация нитрогеноза жүйесі сезімтал. Фотосинтез процесі бұның нәтижесінде сигменті оттегі түзіледі. Прокориоттарға оттегінің толық емес тотыққан өнімдері өте таксинді – сутроттекті және гидрооксидті радикал.

Биосферада сутегі таралуы жағынан көміртегі және оттегінен кейінгі 3 ші орынды алады. Ол биосферада кең таралған зат – судың құрамына кіреді. Сутегі барлық органикалық қосылыстардың құрамында болады, табиғи газда, мұнайда, торфнен көмірде топырақта сутегі гумус құрамына кіреді. Атмосферада ол өте аз. Атмосферадағы сутегі масштабты айналымдардың арасында бірінші орынды алады.

Негізгі жағдайларда сутегі бір қатар элементермен реакцияға түзеді. Ал қыздырған кезде Н⁺ радикалын беріп, көптеген элементтермен байланысады. Оттегімен байланыса отырып су түзіп, энергия бөледі.

Метанның түзілуі жоғарғы температурада катализаторсыз өтеді: 2Н₂+С+С-Н₄ биосферада молекулалы сутегінің айналымы оның толығуына және түзілуіне әкеледі. Биоген нәтижесі секілді сондай – ақ абиогенді – геохимиялық және өндірістік – процесс.

Биогенді сутегінің негізгі көзі топырақтағы микроорганизмдер. Сутегі сонымен қатар жануарлардың және адамның асқорту жүйесінде түзіледі. Топырақ микроағзалары бөлетін сутегіне анықтау табиғи ассоцияцияларда түзілуі оның пайдалану процесімен параллель болғандықтан қиын. Сутегі өнімдерін микроағзалар оның жалпы мөлшерінен 10 – 18 % дейін бағалайды.

Сутегінің микробты түзуші табиғи процесінің бірі – целмолозаның анаэробты жағдайларында бактерия культураларымен араласып алуы. Облигатты екіншілік анаэробторға сутегіні түзетін сульфотретуцирленген бактериялар түзеді. Факультативтілерге – энтеробактериялар. Анаэробты жағдайда сутегі бір қатар қарапайымдыларды түзеді.

Бұл процеске қатысатын микроорганизмдердің сутегі түзу механизмі әртүрлі. Көптеген хомотрофты бактреиялардың түзілуі энергия алу процесімен байланысты. Электрондық соңғы акцепторы Н⁺. Азотфиксаторларды сутегінің түзілуі Fe – Мо болатын ферментнитрогеноза қатысады. Бұл тек азоттың тотығуын катализдемейді, сонымен қатар Н⁺ протоны қатынасында органикалық азотфиксациясын катализдейді. Бұл процесс АТФ – ң жойылуымен жүреді.

Сутегінің пайдаланылуы.

Топырақтағы активті сутегі бактериялалды фильтр арқылы жұтады. Сондықтан да оны табиғи жағдайда анықтау қиын. Микроағзалардың сутегінің пайдаланылуы аэробты зонада активті жүреді.

Сутекті бактериялар деп үлкен таксономиялық қатынасы бар микроағзалар топтарын жатқызады. Барлығыда автотравты факультативті. Бұлардың кейбіреулері N₂ – ні ассимиляциайды.

Сутекті бактерияларға грамм теріс және грамм оң және бірнеше спаралы туыстар жатады.

Бұршақ тұқымдас өсімдіктердің түбінде сутегінің рециклицация процесі бақыланады. (Нитрогеназомен)

Нитрогеназаны түзе отырып, оттегіні толықтырады және АТФ – ті береді.

Топырақта сутекті бактериялар микроконсоция түзеді. Бұнда олардың орталығы автотрофтылар. Олардың спутниктері – консументтер қарапайымдылар, микоплазмалар, микобактериялар бола алады.

Дәріс 15

Жер бетінде тірі организмдердің пайда болуы планетамыздың беткі қабатының құрамының түбегейлі өзгеруіне алып келді.Мұхиттарда 3,5млрд.жыл бойына дамыған тірі ағзалар осыдан шамамен 500 млн.жыл бұрын құрлыққа шыға бастады.Қазіргі таңда құрлықтағы тірі заттардың салмақ өлшемі шамамен 2,5х10¹²деп есептеледі.Ағзалардың тіршілік нәтижесінде топырақ-атмосфера-гидросфера жүйесінде газ және су алмасуы жүзеге асады.Қазіргі кезде организмдердің негізгі массасы құрлықтың бетінде тіршілік етеді деген түсінік қалыптасқан.

Соңғы зерттеулер бойынша құрлықтың тірі ағзалардың біраз бөлігі топырақта тіршілік ететіні анықталып отыр.

Топырақ-биосфераның маңызды бөлігі.Жануарлар мен өсімдіктер топырақтың ерекше компонеті болып табылады.Топырақта тіршілік ететін тірі организмдер топырақ түзу порцесінде маңызды роль атқарады.Топырақтың түзілуі және оның құнарлығы минералды ортада жүріп жатқан химиялық және физикалық процестерге ғана емес, ең алдымен онда тіршілік ететін ағзалар соның ішінде микроағзалардың тіршілік етуіне байланысты.Микроорганизмдердің тіршілігі үшін оптимальды температура 20-30º.Олар бұл температураның біршама төмен және біршама жоғары температурада тіршілік ете береді.Микроағзалардың активті тіршілік етуі ылғал топырақта жаз айларында байқалады.Бактериялар бейтарап немесе әлсіз сілтілік ортада,ал саңырауқұлақтар қышқыл ортада жақсы тіршілік етеді.