Interakce rostlin a mikroorganismů při přeměnách uhlíkatých a dusíkatých látek v půdě

Interakce rostlin a mikroorganismů při přeměnách uhlíkatých a dusíkatých látek v půdě Záhora Jaroslav Letní škola ochrany půdy 2. - 3. 9. 2013 Milovy na Českomoravské vrchovině

Matečná hornina

Matečná hornina zvětrávání

Zvětrávání a kolonizace prvními organismy

Kolonizace sinicemi, řasami, lišejníky

Kolonizace sinicemi, řasami, lišejníky hromadění organického materiálu, kapitalizace uhlíku

Laguna de Leche, Coahuila

Laguna Viesca, Coahuila "Only when the last fish is caught, and the last tree is felled, will the white man understand that he cannot eat money." Chief Seattle

Hromadění organického materiálu, první mechy, prvotní koloběhy živin

Prvotní koloběhy živin, zdrsnění povrchu, sedimentace cizorodých látek

zdrsnění povrchu, sedimentace cizorodých látek, seskupování organických meziproduktů rozkladu

seskupování organických meziproduktů rozkladu, tvorba nových organických látek, humifikace

tvorba nových organických látek, humifikace, první rostliny, větší půdní živočichové, prvotní půda

střídání rostlinných populací, patrovitost vegetace dosažení určité Rovnováhy v daných klimatických podmínkách, koloběhy živin

Půda je nejsložitějším biomateriálem na planetě,.. (Young and Crawford, 2004: Interactions and Self-Organization in the Soil-Microbe Complex )

kterému dosud příliš nerozumíme,.. (Young and Crawford, 2004: Interactions and Self-Organization in the Soil-Microbe Complex )

Úhly pohledů Mikroorganismy : 1% hmotnosti půdy 57% biomasy suchozemských ekosystémů

Biomasa půdních organismů

Rovnováha půdního uhlíku je kontrolována vstupy z fotosyntézy, humifikací a výstupy respirací. Nature Education

Díky přímým pozorováním (in situ) nedestrukčními metodami s vysokým rozlišením byli Schmidt et al. (2011) schopni vysvětlit chemickou podstatu funkčních skupin extrahovaných humusových látek jako relativně jednoduchých biomolekul aniž by při tom byli nuceni dovolávat se přítomnosti nepopsatelných makromolekul.

V roce 2001 popisuje Piccolo supramolekulární seskupení, která jsou stabilizována slabými vazbami místo vazeb kovalentních (Piccolo, 2001).

Mikrofotografie kořenové čepičky s mucilagem (kukuřice) (Source: V. Sobolev, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture - ARS USDA)

Paradox Šípkové růženky. Sleeping Beauty paradox (Lavelle, Lattaud et al. 1995).

Nabídka uhlíkatých látek

Informační boje..

http://www.wunderground.com/blog/gardencoach/comment.html?entrynum=14

Soil: a secret garden of beautiful microorganisms (http://www.denniskunkel.com/)

Feeding Protozoa

Predatory mite eating a springtail (body size: 0.5-2 mm) Image from: www.prairieecosystems.pbworks.com/dennis-naturalistguide

Examples of the common red mite and and other soil microarthropods Image from: www.prairieecosystems.pbworks.com/dennis-naturalistguide European Commission - DG ENV Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers

Ilustrace základního fungování stechiometické regulace toků energie ekosystémem Jakub Žárský Vesmír 92, 354, 2013/6

Bioturbation

European mole (www.cornwallwarrener.co.uk/moleman_devon_cornwall.htm

Měnící se paradigma koloběhu N Ukazuje se, že koloběh N je řízen spíše depolymerizací dusík obsahujících polymerů mikrobiálními extracelulárními enzymy.

N 2 N 2 Fixace Odběr rostlinou Denitrifikace Transformace N kontrolovány mikroorganismy NO 3 - Nitrifikace Amonifikace NH 4 + NO 2 -

Posun převahy forem N podél gradientu dostupnosti N a půdní procesy, které regulují dostupnost N pro rostliny při různých režimech dostupnosti N.

Pokud my, zemědělci, přidáme minerální dusík do půdy, zcela jistě vzroste nadzemní produkce rostlin, ale rostliny nebudou mít potřebu investovat vlastní uhlíkaté látky do půdního prostředí, čímž poklesne oživení půdy se všemi doprovodnými jevy.

Biologické zemědělství Konvenční zemědělství Porovnání dvou extrakcí půdní fauny ze dvou švýcarských půd: podobné půdy (CALCISOLS), podobné nadmořské výšky (500 m), podobné klima (oceanické), stejná plodina (pšenice). Život v půdě. Půda jsou špatně vyvinuté a mají omezenou kapacitu udržet vodu a živiny /Gobat et al., 2003: The Living Soil/

Grandya et Neff (2008): Molecular C dynamics downstream: The biochemical decomposition sequence and its impact on soil organic matter structure and function

V komplexním systému jsou příčiny a následky časově a prostorově odděleny, ale pokud chceme půdy udržovat v chemickém režimu, měli bychom také svobodně přijmout odpovědnost za následky.

seskupování organických meziproduktů rozkladu, tvorba nových organických látek, humifikace

zdrsnění povrchu, sedimentace cizorodých látek, seskupování organických meziproduktů rozkladu

Prvotní koloběhy živin, zdrsnění povrchu, sedimentace cizorodých látek

Zvětrávání a kolonizace prvními organismy

o Není hloupých mikrobů; o Mikroby mohou a udělají cokoliv; o Mikrob má vždy pravdu, je Tvým přítelem a citlivým partnerem; o The laws of applied microbiology (David Perlman, 1980)