Роль почвенной биоты в восстановлении плодородия почвы. Почвенная биота – биологический мир почвы Для оценки деятельности почвенной биоты используют

Живые организмы - обязательный компонент почвы. Количество их в хорошо окультуренной почве может достигать нескольких миллиардов в 1 г почвы, а общая масса - до 10 т/га. Основная их часть - микроорганизмы. Доминирующее значение принадлежит растительным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты).

Структурность почвы. Богатая микроорганизмами почва склеивается минеральными и органическими коллоидными частицами в мелкие комочки, которые неплотно прилегают друг к другу, что позволяет воздуху проникать вглубь почвы, а воде не задерживаться на поверхности и смачивать почву. Богатая гумусом глина рассыпается на мелкие комочки.

Структурность почвы - важнейшее условие синтеза гумуса, наращивания плодородия почвы, ее здоровья.

Ходы микроскопических и дождевых червей, полости отмерших корней растений также улучшают аэрацию и проницаемость почвы. Внесение извести в тяжелую глинистую кислую почву тоже улучшает ее проницаемость и структуру.

Задача садовода-огородника - не разрушить структурность почвы при ее обработке, и дополнительно использовать агротехнические приемы улучшающие структурность почвы.

Животные организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки,инфузории), а также червями. Довольно широко распространены в почве моллюски и членистоногие (паукообразные, насекомые).

Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных,поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а продукты минерализации усваиваются растениями, другая же переходит в форму гумусовых веществ и живых тел почвенных организмов.

Некоторые микроорганизмы (клубеньковые и свободно живущие азотфиксирующие бактерии) усваивают азот атмосферы и обогащают им почву.

Почвенные организмы (особенно фауна) способствуют перемещению веществ по профилю почвы, тщательному перемешиванию органической и минеральной части почвы.

Важнейшая функция почвенных организмов - создание прочной комковатой структуры почвы пахотного слоя. Последнее в решающей степени определяет водно-воздушный режим почвы, создает условия высокого плодородия почвы.

Наконец, почвенные организмы выделяют в процессе жизнедеятельности различные физиологически активные соединения, способствуют переводу одних элементов в подвижную форму и, наоборот, закреплению других в недоступную для растений форму.

В обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию оптимального питательного режима (частичное закрепление минеральных удобрений с последующим освобождением по мере роста и развития растений), оструктуриванию почвы, устранению неблагоприятных экологических условий в почве.

В интенсивном земледелии экологические условия могут иногда в решающей степени определять эффективное плодородие почвы. В ней существуют тесные многообразные связи между всеми почвенными организмами. Причем вся эта система находится в состоянии непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют простые требования к пище, другие -сложные. Между одними группами существуют симбиотические (взаимно полезные)связи, между другими - антибиотические. Микроорганизмы в последнем случае выделяют в почву вещества, подавляющие развитие других микроорганизмов.

Практическое значение имеет способность некоторых микроорганизмов оказывать губительное действие на представителей фитопатогенной микрофлоры.

Усилить активность желательных микроорганизмов можно путем внесения в почву органического вещества. В этом случае отмечается вспышка в развитии почвенных сапрофитов, которые, в свою очередь, стимулируют развитие микроорганизмов, угнетающих фитопатогенные виды. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы прежде всего энергия и питательные вещества. Для подавляющего большинства микроорганизмов такой источник энергии - органическое вещество почвы. Поэтому активность почвенной микрофлоры главным образом зависит от поступления или наличия в почве органического вещества.

Для оценки деятельности почвенной биоты используют показатель «биологическая активность почвы». Под биологической активностью понимают, в одних случаях общую биогенность почвы, определяемую, как правило, подсчетом общего количества,почвенных микроорганизмов. Если иметь в виду несовершенство методик, применяемых в этом случае, и малую кратность определений во времени, то результаты анализа дают примерную картину биологической активности почвы.

Другая точка зрения относительно методов определения биологической активности почвы заключается в учете результатов деятельности почвенных организмов. Особенно важен такой подход в агрономии. Однако привести к общему знаменателю исключительно многообразную деятельность почвенной флоры и фауны методически непросто.

Наиболее универсальный показатель деятельности почвенных организмов -продуцирование ими углекислого газа. Поэтому учет выделяемого почвой углекислого газа - первостепенный из других биохимических способов определения биологической активности почвы.

Структура почвы - важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства и водно-гидрологические константы. Частицы твердой фазы почвы, как правило,склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегатыразличной величины называют структурностью. В почвоведении структура почвы - важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов. По классификации С. А. Захарова, различают следующие типы структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую, столбчатую, призматическую,плитчатую, пластинчатую, листоватую, чешуйчатую.

Черноземы, например, в естественном состоянии характеризуются отчетливо выраженной зернистой структурой, серые лесные почвы - ореховатой. Хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы приобретают комковатую структуру,тогда как неокультуренные подзолы отличаются плитчатой и листоватой.
В земледелии принята следующая классификация структурных агрегатов: глыбистая структура - комки более 10 мм, макроструктура - от 0,25 до 10 мм,микроструктура - менее 0,25 мм. Благоприятные размеры макро и микроагрегатов для пахотной почвы в большей мере условны. В более влажных условиях оптимальные размеры структурных агрегатов увеличиваются, а в засушливых - уменьшаются. Однако в условиях эрозионной опасности особое агрономическое значение и в засушливых районах приобретает увеличение размеров агрегатов до 1-2 мм в диаметре.

Образование структурных агрегатов в почве, по Н. А. Качинскому, происходит вследствие следующих процессов: взаимного осаждения (коагуляции) коллоидов,коагуляции коллоидов под влиянием электролитов. Эти процессы, однако,проявляются на фоне более общих физико-механических, физико-химических и биологических факторов структурообразования.

Большое значение имеет механическое разделение почвенной массы на комки (агрегаты), которое в природных условиях происходит под воздействием корневых систем растений, жизнедеятельности биоты почвы, под влиянием периодических промораживания - оттаивания, увлажнения и высушивания почвы,а в обрабатываемых почвах и воздействия почво-обрабатывающих орудий.

Состояние структуры почвы непосредственно определяет параметры строения пахотного слоя. Для образования прочной структуры почвы необходимы следующие условия: достаточное количество минеральных и органических коллоидов; достаточное содержание в почве щелочноземельных оснований; благоприятные гидротермические условия в почве; воздействие на почвенную массу корней растений; воздействие на почву почвенной фауны (дождевых червей, насекомых, землероев и др.).

Структурное состояние - наиболее достоверный, интегральный показатель плодородия почвы (его агрофизических факторов).

Удобрение почвы определяет взаимодействие внесенных веществ с почвой и воздействие почвенных микроорганизмов, определяющих различные превращения, влияющие на способность удобрения к передвижению в почве, растворимость содержащихся в нем элементов пищи и их доступность растениям. Эти превращения зависят от свойств почвы и удобрений. Например, на песчаных почвах скорость разложения поступивших органических удобрений при равенстве остальных факторов выше, чем на суглинистых и глинистых.

Типы почв

Различные типы почв сформировались в связи с преобладанием того или иного почво-образующеоо фактора. На территории России выделяют следующие почвы:

тундровые почвы

слабоподзолистые и подзолистые почвы (состав,ляют большую часть почв России).

Серые лесные почвы (характерны для более южного региона России).

Черноземы (начинаются в районе Тамбова) занимают не большу территорию каштановые почвы.

Бурые, солончаковые почвы характерны для южных степных и пустынных местностей.

Почвенная биота — комплекс разнообразных почвенных организмов, различающихся по экологическим функциям и таксономическому положению (различные группы микроорганизмов и почвенная зоофауна).

Она принимает участие в процессах формирования почвенного плодородия: в минерализации органического вещества, вовлечении химических элементов минералов литосферы в круговорот, биологической фиксации азота.

Почвенные организмы разрушают отмершие остатки растений и животных, поступающие в почву. Одна часть органического вещества минерализуется полностью, а другая — переходит в форму гумусовых веществ и живых тел почвенных организмов.

В обрабатываемой почве функции почвенных организмов сводятся к поддержанию оптимального питательного режима, что выражается в частичном закреплении минеральных удобрений с последующим освобождением по мере роста и развития растений, оструктуривании почвы, устранении неблагоприятных экологических условий в почве.

Поддержание экологически благоприятных условий в почве осуществляется благодаря наличию тесных связей между почвенными организмами, которые находятся в состоянии непрерывно изменяющегося равновесия. Одни группы микроорганизмов предъявляют простые требования к пище, другие - сложные. Между одними группами существуют симбиотические (взаимно полезные) связи, между другими - антибиотические. В последнем случае микроорганизмы выделяют в почву вещества, подавляющие развитие других микроорганизмов. Это имеет непосредственное значение в очищении почвы от фитопатогенной микрофлоры.

Для оценки деятельности почвенной биоты используют биологическую активность почвы. С одной стороны, этот показатель характеризуется численностью компонентов почвенной биоты, с другой - количественными критериями результатов жизнедеятельности почвенных организмов.

Определение численности почвенной биоты осуществляют, как правило, подсчетом общего количества почвенных организмов. Из-за несовершенства методик и малой кратности определений во времени результаты анализа дают примерную характеристику биологической активности почвы. Наряду с общим подсчетом почвенных организмов иногда определяют количество микроорганизмов разных физиологических групп (нитрифицирующие, целлюлозоразлагающие и др.).

Оценку биологической активности почвы по результатам деятельности почвенных организмов проводят методом определения количества поглощенного кислорода и продуцируемого диоксида углерода, разложении целлюлозы, активностью почвенных ферментов, количества нитратного и аммиачного азота, а также фитотоксичных соединений. Высокая биологическая активность почвы способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур при прочих равных условиях. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы, прежде всего, энергия и питательные вещества. Для подавляющего большинства микроорганизмов такой источник энергии — органическое вещество почвы. Источниками поступления органического вещества в почву являются навоз, торф, солома, зеленое удобрение, сапропель, посев многолетних трав, промежуточных культур. Зеленая масса пожнивного сидерата повышает биологическую активность почвы в 1,3-1,5 раза, а в отдельные годы и в два раза. При этом изменяется видовой состав почвенной микрофлоры — повышается содержание бактерий рода Clostridium и азотофиксирующая способность почвы возрастает в 6-10 раз. Одновременно зеленое удобрение активизирует ферментативную активность почвы: активность уреазы повышалась на 52%, протеазы — на 45%, инвертазы — на 10%, каталазы — на 17% (Лошаков В. Г., 1986).

Ускоряя разложение растительных остатков — носителей почвенных фитопатогенов, зеленое удобрение в несколько раз повышает биологическую активность сапрофитной микрофлоры, которая является антагонистом почвенных грибов — возбудителей многих болезней культурных растений. Установлено, что пожнивная сидерация снижает поражение картофеля паршой обыкновенной в 2-2,4 раза, ризоктониозом — в 1,7-5,3 раза, ячменя корневыми гнилями — в 1,5-2 раза. Установлена отрицательная средне выраженная связь между степенью развития болезни корневой гнили и урожайностью зерна, которая выражается коэффициентами корреляции r = — 0,61+ 0,22 и регрессии byx = -0,70+0,26.

Наглядным показателем активизации почвенной биоты при использовании пожнивной сидерации служат результаты учета количества дождевых червей. Установлено, что длительное использование пожнивной сидерации в зерновых севооборотах на фоне минеральных удобрений способствует увеличению количества дождевых червей в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в 1,5-2 раза.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Меня спрашивают, почему спустя столько лет я решил прибегнуть к выращиванию полезной микрофлоры. Это не означает, что однажды утром я проснулся и подумал: "На протяжении последних тридцати пяти лет я шел неверным путем, а выращивание полезной микрофлоры биологии почвы - это ответ всем моим бедам!"

Все началось с осознания того, что очень скудный операционный бюджет, который имелся в моем распоряжении, означал невозможность осуществления каких-либо улучшений на ежегодной основе без необходимости уменьшения затрат на обслуживание за счет других позиций.

Я ничем не отличаюсь от любого другого менеджера. Я всегда был движим грядущими результатами и испытывал потребность видеть совершенствования регулярно. В отсутствии положительных результатов я лишаюсь даже видимости мотивации. А без мотивации, знаете ли, сложно по утрам вставать с постели. Прежде я не сталкивался с подобной проблемой.

Поэтому, столкнувшись с дилеммой нехватки средств, я принялся пересматривать свои ежегодные расходы на текущее обслуживание, и мое внимание задержалось на одной из расходных статей - использовании пестицидов. Я осуществлял в среднем восемь внесений фунгицидов в год и был ошеломлен тем, сколько средств ушло на покупку пестицидов. Тогда я понял, что можно было бы порядочно сэкономить, если бы удалось снизить уровень заболеваемости.

Прежде, чем я продолжу свой рассказ в этом русле, мне следует в общих чертах рассказать вам о моем стиле управления полем, а также об истории Staverton Park - 35-летнем поле для гольфа лесопаркового типа с гринами, созданными по стандартам USGA.

Я принял в распоряжение это поле в 2005 году и обнаружил грины, пораженные несколькими видами болезней, включая фузариоз, антракноз и ризоктониоз, в то время как на поверхности проступали типичные признаки наличия слоя черни. Необходимость и попытки разобраться с имеющейся ситуацией были первостепенными. Очевидно, это послужило причиной тому, что большое количество денег ушло на пестициды.

Первые три года я интенсивно реализовывал программы бороздования с помощью достаточно примитивного оборудования, что сводилось либо к использованию инструмента для резки, либо зубчатого барабанного аэратора. Той первой осенью я арендовал Sisis Javelin Aer-Aid, который зарекомендовал себя достойным инструментом и явился эффективным средством борьбы со слоем черни. Каждый последующий год я арендовал Verti-Drain как весной, так и летом. Позже, в 2010 году, мне удалось приобрести Toro Pro-core 648, который, на мой взгляд, является лучшим аэратором на рынке.

Сейчас мои грины в своем большинстве аэрируются с использованием Pro-core, как с 9 мм, так и с 15 мм зубьями. Также время от времени применяется арендуемый Verti-Drain. Необходимости в холлоу-коринге нет, поскольку я никогда не сталкивался с проблемой накопления войлока.

В те далекие дни корневая зона на моем поле была инертна, преимущественно анаэробна, со слабой корневой системой, и, чтобы вдохнуть жизнь в питательную среду, нужен был толчок. Недостаточность ресурса заставила меня оглянуться назад на более ранние годы, когда я был управляющим поля, расположенного в поросшей вереском местности в Восточном Суссексе. Тогда я последовал совету известного Джима Артура (Jim Arthur) и внедрил программу регулярной аэрации push-up-гринов с продуманными системами подпитки и орошения.

Спустя четыре года на моих гринах перестал преобладать мятлик однолетний, естественным образом появилась полевица. Естественным, потому что вопрос подсева никогда не стоял. В тот период я применял собственноручно приготовленную смесь преимущественно органических удобрений - весной и осенью. Используя такую смесь, фунгицид в профилактических целях требовалось внести лишь единожды - осенью. Тогда всё было намного проще!

Даже спустя тридцать пять лет работы с газонами буду честным и признаюсь, что мне никогда не приходило в голову, насколько важна биология почвы и насколько тесна её связь с растениями. Да, я читал об этом, когда самообразовывался, будучи уже взрослым, и тогда мне казалось, что эта тема освещена меньше, чем стоило бы.

Кроме этого, в моду входило следование спецификациям USGA в части строительства гринов, в противоположность тому, чему меня учили в колледже. Нас окружает несметное количество предложений из различной литературы и коммерческие призывы, рассказывающие о неорганических удобрениях и других волшебных зельях, виды и обещанные действия которых бесконечны. Возможно, если бы мы больше обращали внимание на то, сколь ничтожен эффект, оказываемый некоторыми подобными продуктами на здоровье растения (в отдельных случаях он равен менее 2%), мы бы осознали, что большинство из них не стоит потраченных на них денег.

Неорганические и органические удобрения

В большинстве случаев неорганические удобрения производятся с целью получения растением питания, часто с быстрым, но не долгосрочным действием. Его фактическое действие соответствует описанию на упаковке, то есть оно питает травяной покров, но этим всё и ограничивается! Органические удобрения идут дальше питания одной лишь дернины, поскольку они также питают биологию.

Биология почвы (микроорганизмы) неимоверно важны для разложения органики, что является критичным в вопросе контроля формирования войлока. Если этот вопрос оставить неразрешенным, он может привести к появлению мха и/или сухих пятен. Также микроорганизмы оказывают помощь в подавлении вредителей и болезней, равно как и в разложении химикатов и других токсических веществ.

Подобные симбиотические отношения формировались в ходе миллионов лет. Если вы рассмотрите, как создаются экосистемы, увидите следующее: всё начинается с однолетних сорняков и трав, требующих минимальной поддержки со стороны биологии почвы. Они, по сути, растут в безмикробной среде, и в целом их жизнеобеспечение ограничивается поддержкой бактериями. Это означает, что вся энергия такого однолетнего растения направлена лишь на выживание путем воспроизведения семян.

Однако многолетние растения цветут год за годом и не зависят от одной лишь необходимости оставить после себя семя для размножения. Именно поэтому около 50% энергии, вырабатываемой многолетними травами, направлено на питание биологии почвы, что включает в себя бактерии, грибы, простейшие организмы, нематоды и высшие формы жизни почвы: артроподы и червей. Формирование разнообразной экосистемы заняло миллионы лет, и затем приходит человек и противодействует этим процессам, не думая о последствиях!

Я абсолютно уверен в своих словах, когда заявляю, что большинство людей не осознают важности здорового состояния биологии почвы, также известной как почвенная пищевая сеть.

Как у большинства, мои знания поверхностны, но ясно одно - биология почвы является неотъемлемой частью обеспечения растений питательными веществами различными способами: предотвращая вымывание питательных веществ грунтовыми водами, стабилизируя уровень атмосферного азота, производя аммоний, трансформируемый в селитру. Другие её роли включают усиленную инфильтрацию путем совершенствования процесса оструктурирования почвы и её проницаемости. Связь биологии почвы с жизнью растения стала сейчас слишком очевидной.

Вскоре после знакомства с неорганическими удобрениями мы начали наблюдать усиление гидрофобного состояния и, как следствие, усиленное использование увлажняющих агентов. Последние созданы для того, чтобы регидратировать гидрофобную почву.

Считается, что гидрофобность почвы происходит из-за наложения длинноцепочечных гидрофобных органических молекул на отдельные почвенные частицы. Эти субстанции могут появляться из разлагающихся органических веществ, почвенной фауны и микроорганизмов. Нам следовало бы спросить самих себя: не привели ли эти продукты к снижению биологического разнообразия, которое в иной ситуации свободно бы перенесло подобные условия? Не выхолащивают ли увлажняющие агенты полезную секрецию почвенной биоты?

Все вопросы гипотетичны, но почему подобные продукты используются сейчас с завидной регулярностью в качестве наших ежегодных программ по обслуживанию полей? С полной уверенностью скажу, что сам я не использовал их тридцать лет назад и не испытывал нужды в этом!

Успехи, которых удалось достичь в Суссексе много лет назад, заставили меня думать и искать пути создания здоровой окружающей среды для роста и жизнедеятельности трав.

Мне в руки попала исследовательская работа доктора Илейн Инэм (Dr Elaine Ingham), на протяжении многих лет изучавшей почвенную пищевую сеть. И уже совсем скоро я начал читать об использовании компостного чая, о биологии почвы, её разнообразии и о важной роли, которую она играет в здоровье растения. Чем больше я вникал в этот вопрос, тем больше сознавал, что это может быть тем выходом, который я долго искал!

Основной принцип поддержания биологии почвы в здоровом состоянии довольно прост, хотя многие из нас игнорируют этот факт и прибегают к использованию неорганических удобрений для подпитки растений или к внесению увлажняющих агентов либо пестицидов при первых признаках сухих пятен и каких-либо болезней при том, что каждое из перечисленных средств либо не влияет вообще, либо вредит биологии почвы. Применение таких средств приводит к упадку здоровья растения и его жизненной силы.

Биология почвы и её значение

Как все живые организмы, биология почвы нуждается в базовых вещах: воздухе, воде, температуре и источнике питания. Микроорганизмы, которые мы обычно ассоциируем с травами, это: бактерии, простейшие организмы, нематоды и полезные грибы. Каждый из названных микроорганизмов исчисляется тысячами видов, все из них занимают свою нишу в этом необычайном мире под нашими ногами.

Размер и структура таких микробиальных популяций определяется применяемыми методами обслуживания поля, оказывающими влияние на почвенную среду. Например, агротехнические приемы по разуплотнению почвы или аэрации, которые создают аэробные условия; или же недостаточное количество подобных операций либо применение средств, приводящих к уплотнению грунта, что имеет своим результатом создание анаэробных условий.

Однако, зная это, и обладая определенными знаниями, полученными за последние годы, могу сказать, что главная причина преобладания мятлика однолетнего на наших газонах заключается в возросшем движении. Я имею в виду не только движение, связанное с перемещениями в ходе игры, но и то, которое сопряжено с обслуживающими операциями. К сожалению, во многих случаях дополнительное движение создается случайными гольфистами, привлеченными на поле сниженными тарифами на грин-фи, которые запросто могут вальяжно расхаживать по гольф-полю без надобности, и которым чужды базовые понятия гольф-этикета!

На данном этапе популяции мятлик на моем поле находится в состоянии упадка, в то время как рост многолетних трав, овсяницы и полевицы, усилился. Как это могло случиться? Я всегда провожу аэрацию регулярно, мои программы по обслуживанию изменились совсем незначительно, и, тем не менее, увеличение количества популяции многолетних трав заметно.

Ранее я упоминал, что однолетние травы мало зависят от биологии почвы и обычно взаимосвязаны с почвами с преобладающими бактериальными популяциями. Если мы обеспечим мятлик питанием и водой, он будет процветать. Также признан тот факт, что популяции бактерий, несмотря на свое незначительное количество, выживут/восстановятся в относительно токсичной среде. Под токсичной я имею в виду использование пестицидов и, в определенной степени, неорганических удобрений.

Искусственные удобрения с высоким показателем солевого ожога растений пагубно действуют на всю биологию почвы. Хотя бактерии могут восстанавливаться после таких внесений, все же оказанное негативное влияние сказывается в виде немногочисленных популяций. Вот почему менеджеры, реализующие высокопитательные программы, которые не затрагивают биологию, получат большее количество войлока на своих полях. Поскольку мы своими действиями спровоцировали ослабление процесса микробиального распада и, таким образом, снизили эффективность средств разложения самой матушки-природы, это привело к чрезмерному накоплению войлока. А это, в свою очередь, создало еще одну цепочку необходимых к выполнению работ, таких, как устранение войлока путем холлоу-коринга и/или дополнительными сеансами пескования для разрежения его. И то, и другое плохо отображается на игре.

Таким образом, мы обнаруживаем, что в большей степени занимаемся все тем же мятликом, используя больше питательных веществ, больше пестицидов, продуцируя поверхностные корневые системы и внося больше увлажняющих агентов для контроля гидрофобности войлока.

Годами я отказывался от подсева гринов, поскольку считал конкуренцию со стороны зрелых трав слишком высокой. Но сейчас я понимаю, что всходы многолетних трав не могли выжить в среде с преобладающими бактериями, более благоприятной для однолетних трав.

Важно помнить, что многолетние травы не могут выжить без разнообразной биологии, содержащей полезные грибы. Равное соотношение бактерий и грибов поможет многолетним травам быть конкурентными в отношении однолетних. А при условии регулярной аэрации корневой зоны и надлежащих источников питания будет размножаться надлежащая биология.

В здоровой почве около 95% видов растений находятся в симбиотическом отношении с почвенными грибами. Некоторые грибы пускают гифы (корни) на много метров, в то время как другие полезные грибы живут в непосредственной близости к корням. Их функционирование тесно связано с растениями, от которых они получают влагу и питательные вещества, переваривают органику и даже защищают растения от болезней, вырабатывая антибиотики в обмен на сахар и углеводы.

К сожалению, полезные грибы более чувствительны, и им легко нанести вред пестицидами. Именно поэтому мы наблюдаем рост количества почв с преобладанием бактерий и, как следствие, преобладанием мятлика. Недавно я подсеял грины и вижу, как всходы вызревают, а в травяном покрове начинают постепенно преобладать многолетние растения.

Некоторые менеджеры, должно быть, считают выращивание полезной микрофлоры слишком дорогостоящим. Я не отрицаю, в этом есть доля правды. Но я считаю, что цена во многих случаях нагоняется некоторыми поставщиками, предлагающими ненужные добавки. Некоторые думают, что этот процесс слишком времязатратен и сложен. Опять-таки, может быть, отчасти это и правда. Но правда также и то, что в этом методе есть множество вариантов, одни из которых я использую, а к некоторым бы никогда не прибегнул.

Методы выращивания полезной микрофлоры

Стандартное описание процесса выращивания полезной микрофлоры компостного чая звучит, как экстракция микробиологии и питательных веществ из компоста, которые подвергаются аэрации в надлежащей емкости с использованием специального аэратора и очищенной воды (без хлорки) в течение определенного периода времени. Результат может отличаться в зависимости от времени брожения, используемого компоста, показателя степени кислотности среды, источника питания, воды и температуры, так как все эти показатели влияют на конечный результат биоты.

Меня постоянно спрашивают, почему так мало пишут о компостных чаях. Я полагаю, так происходит отчасти оттого, что каждый микроорганизм при исследовании должен быть отделен и идентифицирован, затем научно исследован на предмет эффективности в роли вселенца и конкурента, поскольку каждая группа будет разной и будет содержать разнообразие микроорганизмов в разных концентрациях.

Затем следует определить, как эти микроорганизмы взаимодействуют между собой. Оказывают ли различные комбинации одинаковый, лучший или худший эффект в сравнении с единичными микроорганизмами. Возможные полученные результаты будут обширными. А большое количество возможных вариаций, естественно, приведет к недоказательному заключению.

Некоторые поставщики производят свой продукт в условиях строгого контроля всех процессов и гарантируют соответствие содержимого ожиданиям покупателя. Некоторые используют в производстве то, что именуется низкопробным компостом, то есть то, что может быть собрано на вашем собственном участке. Каждый вид такого продукта перед использованием следует тестировать, так как нет никаких гарантий относительно его содержимого.

Можно использовать компост, приготовленный в домашних условиях, но в таком случае следует строго следить за тем, чтобы не было использовано ни пищи, ни экскрементов животных, которые могут вызвать патогены брожения (например, кишечную палочку). Опять-таки подобный продукт необходимо тестировать, а сам компост должен быть в основном древесного происхождения.

Удивительно, но некоторые вовсе не используют компост. Вместо него - бактерии и грибы, выращенные в лабораторных условиях с использованием подобных методов, но без компоста.

За пять лет, в течение которых я занимаюсь выращиванием полезной микрофлоры, я использовал либо сделанный собственноручно, либо приготовленный по спецзаказу компост. Сейчас я его не использую вовсе.

Что бы я ни предпринял, я всегда анализирую, просматриваю полученные результаты и упрощаю процесс, при этом придерживаясь своей первоначальной задачи. Я применил такой подход к работе и в случае с выращиванием полезной микрофлоры. Мой поставщик убедил меня в том, что я могу это делать без компоста, и процесс этот будет безопаснее, быстрее, с приятным бонусом в виде легкого мытья емкости по окончании процесса. Я убедился в этом сам, исследовав все свои результаты выращивания полезной микрофлоры перед применением под микроскопом.

Положительные и отрицательные стороны использования компоста

Положительные:

Разнообразие

Содержит бактерии, полезные грибы, простейшие организмы и нематоды

Отрицательные:

Компост необходимо тестировать на предмет присутствия патогенов

Его необходимо содержать в большой фильтруемой емкости или в чайном пакете

Компостные чаи необходимо отстаивать или фильтровать в резервуаре опрыскивателя

После выращивания полезной микрофлоры мытье емкостей несколько затруднительно

Рекомендации относительно подходящего типа емкости выглядят так: “Выберите емкость для выращивания полезной микрофлоры без внутренних трубочек, глухих труднодоступных уголков и других деталей, в которые могут попасть частицы продукта и усложнить процесс чистки контейнера”. Ведь вы никогда не можете быть уверены в том, что на самом деле находится внутри компоста, независимо от того, тестировался ли он!

Попадание патогенов может быть ограничено, хотя и нет гарантии полного их отсутствия. Чтобы исключить такую возможность, необходимо, чтобы производство происходило в лабораторных условиях, в стерильном помещении, в ходе которого желаемая биология будет внесена в продукт.

Поскольку я не использую компост в процессе выращивания полезной микрофлоры - лишь чистую биологию, выращенную в лабораторных условиях, я исключаю возможность наличия патогенов.

Я использую специально разработанный аэратор, который может быть расположен либо в крупнообъемном контейнере, либо, как в моем случае, непосредственно в 750-литровом распылителе. Таким образом, я могу добавлять источник питания и выращивания полезной микрофлоры в течение определенного времени. Для того чтобы процесс брожения начался быстро, в контейнер рекомендуется добавить органические источники питания/биостимулянты.

Затем продукт применяется с минимальными усилиями. Если у меня нет времени на его приготовление, это можно сделать непосредственно в резервуаре распылителя, добавив требуемые источники питания. Единственный недостаток такого «облегченного» варианта выращивания полезной микрофлоры состоит в том, что вы не получите максимум за потраченные вами деньги! Естественно, вопрос гигиены является важной частью моей программы, в связи с чем после использования всё оборудование тщательно моется.

Почему я предпочитаю готовить основу для выращивания полезной микрофлоры не на основе компоста?

Она безопаснее для биологии и проще в применении

Такой продукт дешевле в сравнении с другими подобными

Целевое внесение с помощью распылителя исключает возможность блокировки распылительных головок

Почему применение чая является неотъемлемой частью моих программ обслуживания поля?

Использование этого средства снизило мой бюджет на закупку пестицидов на 80%

Оно также снизило бюджет на закупку удобрений на 50%

Внесения увлажняющих агентов сократились на 70%

Снизился преобладающий рост мятлика

Усилился рост овсяницы и полевицы.

Ключевые используемые продукты, каждый со своей определенной областью действия:

Комбинация более двадцати видов полезных бактерий и грибов

Комбинация бактерий, фиксирующих уровень азота, и сопутствующих бактерий, способных фиксировать уровень атмосферного азота

Комбинация грибов, действие которых направлено на расщепление кустарников, сложно поддающихся этому делу

Каждый продукт направлен на решение определенных задач, либо является частью более широкой стратегии.

Примечание: Каждый продукт требует добавления в контейнер небольшого количества еды на начальном этапе, примерно 200 mls на 200 л воды.

В дополнение, для усиления действия этих продуктов, применяется следующее:

Жидкий кислород (добавка к программе аэрации, не заменяет культурных практик)

Фульвовая кислота (качественная фульвовая кислота должна выглядеть как слабо заваренный чай и добывается из гумусовой кислоты)

Органические морские водоросли (некоторые экстракты морских водорослей могут быть достаточно агрессивными, в зависимости от метода экстракции).

"Какой бы метод вы не выбрали, есть убедительное доказательство того, что выращивание благоприятной биологии в среде с контролируемыми условиями положительно скажется на здоровье и жизненной силе вашего газона".

Желанные долголетние травы получат шанс произрастать на вашем газоне и обретут сопротивляемость стрессам, которыми, как ни крути, сопровождается любое обслуживание поля.

Постепенно законодательно будут ограничены доступность и выбор пестицидов. Это неизбежно. Производится всё большее количество органических пестицидов, которые менее пагубны для окружающей среды, но являются дорогостоящими альтернативами. Преимущества выращивания полезной микрофлоры очевидны в европейских странах, таких, как, например, Швеция, где пестициды запрещены. Так почему не начать путь к изменениям уже сейчас, пока не стало слишком поздно?

Обратитесь за советом или консультацией на предмет выращивания полезной микрофлоры,

Трансгенные растения и почвенная биота

А.Г. Викторов, кандидат биологических наук, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Первые устойчивые к вредителям растения, созданные с помощью методов генной инженерии, были введены в культуру в 90-х годах прошлого столетия. Эти генетически модифицированные растения (Bt-культуры) несут гены грамположительной аэробной спорообразующей бактерии Bacillus thuringiensis, которая синтезирует параспоральные (локализованные рядом со спорой) кристаллические образования, содержащие d-эндотоксины - Cry-белки, убивающие личинок насекомых разных отрядов. Замечу, препараты из смеси клеток, спор и параспоральных кристаллов применяются уже более полувека (первый промышленный инсектицид "Спореин" был создан во Франции в 1938 г.). С тех пор они считаются одними из наиболее экологически безопасных средств защиты растений, так как этот класс пестицидов токсичен для теплокровных животных лишь в концентрациях, в несколько тысяч раз превышающих дозы, используемые при однократной обработке полей.

В настоящее время в сельском хозяйстве используется уже около тридцати Bt-культур. Самые популярные из них - кукуруза, хлопок, картофель, гибрид рапса "канола" (от англ. canada oil low acid - канадское слабокислое масло), рис, брокколи, арахис, баклажан, табак. Большинство сортов трансгенной кукурузы несут ген белка Cry1Ab, защищающий от опасного вредителя - личинок кукурузного, или стеблевого, мотылька (Ostrinia nubilalis).

В 2001 г. генетически модифицированные растения занимали уже более 12 млн га в мире, причем около половины из них приходилось на долю трансгенной кукурузы. 99% всех Bt-культур выращивают в четырех странах: США, Аргентине, Канаде и Чили . В США площадь полей Bt-кукурузы в 2000 г. составляла более 8 млн га (около четверти плантаций), а Bt-хлопка - 2.4 млн га (около половины посевов). Экономическая польза таких растений очевидна: по оценке Агентства по защите окружающей среды США (U.S. Enviromental Protection Agency), использование в этой стране только Bt-зерновых культур приводит к ежегодному сокращению применения синтетических инсектицидов на площади примерно 3 млн га и позволяет сэкономить 2.7 млрд долл. США .

О возможном негативном влиянии трансгенных сельскохозяйственных культур на окружающую среду до недавнего времени лишь робко предупреждали экологи. Сторонники же генетической модификации растений, напротив, убеждали в их полной экологической безопасности, опираясь на результаты лабораторных тестов и опыт выращивания этих культур в естественных условиях. (Как впоследствии оказалось, применявшиеся в некоторых лабораторных экспериментах методики и объекты тестирования были не адекватны поставленным задачам, но об этом чуть позже.) Лишь сейчас, спустя десятилетие после начала промышленного выращивания трансгенных культур, становится более или менее очевидно, какого рода ущерб они могут наносить окружающей среде.

Появляется все больше свидетельств того, что использование Bt-растений может иметь долгосрочный негативный эффект, экономический ущерб которого пока даже трудно оценить. Во-первых, Bt-кукуруза производит в 1.5-2 тыс. раз больше эндотоксина, нежели вносится при однократной обработке полей химикатами, содержащими Bt-токсин. Во-вторых, культивирование Bt-кукурузы приводит к накоплению Bt-токсинов в почве в результате действия многих факторов: выделений корней, отложения пыльцы, разложения растительных остатков. В-третьих, разложение трансгенных растений происходит значительно медленнее, нежели обычных культур, а биологическая активность почв, занятых генетически модифицированными растениями, заметно ниже, чем на контрольных участках.

Bt-токсины в почве

После сбора урожая трансгенной кукурузы около десяти процентов Bt-токсинов остается на полях в растительных остатках. И только с их разложением происходит и деградация Cry-белков в естественных условиях. По данным швейцарских исследователей, концентрация токсина Cry1Ab в растительных остатках резко сокращается (до 20-38% от количества в живых растениях) через два месяца после уборки урожая и остается примерно на том же уровне в течение зимы . Лишь с наступлением весны начинается дальнейшая деградация Bt-токсина, однако и по истечении 200 дней 0.3% от исходного его количества остается на полях. Максимальный же срок, в течение которого сохраняются Cry-белки, оказавшиеся в почве в результате выделений корней и разложения растительных остатков, достигает 350 дней . Bt-токсины остаются биологически активными в течение столь длительного времени (фактически до года) благодаря тому, что находятся в связанном состоянии с поверхностно активными почвенными частицами (глины, гумуса и т.д.); это-то и защищает их от разложения микроорганизмами.

Эти результаты получены сравнительно недавно и принципиально отличаются от более ранних, проведенных в лабораторных условиях, когда было установлено, что 50% Bt-токсинов разлагаются через полтора дня после попадания в почву и 90% - в течение 15 дней. В случае если растительные остатки не контактировали с почвой, то 50%-й распад Cry-белков наблюдался в течение 25.6 дней, а 90% - 40.7 дней . Столь сильные различия в скорости разложения Bt-токсинов, очевидно, связаны с тем, что в лабораторных условиях эксперименты проводились при постоянной комнатной температуре, в то время как в природе кроме холодного зимнего периода, характерного для средней полосы, где и произрастает в основном трансгенная кукуруза, наблюдаются и суточные колебания температур. Кроме того, в лабораторных экспериментах листья кукурузы перемалывались, просеивались и лиофилизировались, что обеспечивало существенно большую площадь для колонизации микроорганизмами. Естественно, ничего подобного в природе не происходит, и понятно, что экстраполировать результаты лабораторных опытов с Bt-токсинами на естественные условия необходимо крайне осторожно.

Хотя поступление в почву Cry-белков с выделениями корней трансгенных растений не столь велико, как после разложения растительных остатков, оставшихся на полях после сбора урожая, но и этот фактор нельзя сбрасывать со счетов. Интересно отметить, что если корневые отростки канолы, табака и хлопка вообще не выделяют Bt-токсинов , то все 12 исследованных трансгенных сортов кукурузы, полученных с помощью трех независимых генно-инженерных операций (Bt11, MON810 и Bt176), продуцируют Cry-белки практически в одинаковых количествах . Кроме того, инсектицидная активность выделений кукурузы была самой большой - достоверно более высокой, нежели у риса и картофеля. Хотя некоторое количество Cry-белков может попасть в почву и в результате шелушения или механического повреждения корней, но именно с их выделениями поступает в почву основная часть Bt-токсинов. В подтверждение тому достаточно сказать, что у кукурузы, риса и картофеля, выращиваемых на гидропонике, никаких нарушений корневой поверхности не отмечалось, тем не менее Cry-белки в питательном растворе все же регистрировались.

Лигнин

Замечено, что растения с высоким содержанием Bt-токсинов не привлекательны даже для тех фитофагов, для которых эти токсины не ядовиты. Так, в экспериментах с погребной, или шероховатой, мокрицей (Porcellio scaber), которой предлагались в пищу восемь сортов кукурузы (две трансгенных и шесть изогенных им контрольных линий), выяснилось, что это животное явно предпочитает нетрансгенные растения . Кроме того известно, что растительные остатки трансгенных растений разлагаются значительно медленнее по сравнению с генетически немодифицированными изогенными линиями. Причины тому в настоящее время изучаются. Предполагается, что связано это с повышенным содержанием лигнина в трансгенных растениях. Возможно, этим же объясняется и их пищевая непривлекательность, однако, к сожалению, авторы не исследовали связь между этими сортами кукурузы и содержанием в них лигнина.

Лигнин - высокомолекулярное соединение ароматической природы - основной структурный компонент растений, заполняющий пространство между клетками и "склеивающий" их первичные оболочки. Именно лигнин обеспечивает прочность и жесткость растительных конструкций, а также их водонепроницаемость. С одной стороны, повышенное содержание лигнина затрудняет "работу" фитофагов, с другой стороны, замедляет процессы разложения растительных остатков в почве. При разложении лигнина в среду выделяются токсичные низкомолекулярные продукты распада (фенолы, метанол, карбоновые кислоты).

Содержание лигнина в стеблях Bt-сортов кукурузы на 33-97% выше, чем в изогенных им нетрансгенных линиях . Большой разброс данных связан с различным содержанием лигнина в трех основных линиях трансгенной кукурузы. Избыток лигнина проявлялся и на морфологическом уровне. Сосудистые пучки и окружающие их клетки склеренхимы, в состав которых входит лигнин, были у Bt-растений почти в два раза толще, нежели у изогенных нетрансгенных линий (21.5±0.84 мм и 12.4±1.14 мм соответственно). Повышенное накопление лигнина характерно лишь для стеблей Bt-кукурузы, в листьях же его количество примерно то же, что и у обычных растений .

Кроме того, выяснилось еще одно любопытное обстоятельство: лигнина оказалось больше в кукурузе, выращенной в естественных условиях, чем в лабораторных. Это лишний раз подтверждает, что в искусственной среде трансгенное растение развивается иначе, чем в природе.

В результате дальнейших исследований выяснилось, что избыток лигнина характерен не только для Bt-кукурузы, это общее свойство всех трансгенных растений. В различных генетически модифицированных культурах (рисе, табаке, хлопке и картофеле) лигнина на 10-66% больше, чем в соответствующих им генетически не модифицированных изогенных линиях .

Дождевые черви

Одни из главных утилизаторов растительного опада в средней полосе - дождевые черви, в основном из семейства люмбрицид (Lumbricidae). Встречаются они практически во всех естественных и антропогенных экосистемах умеренного пояса и доминируют в них по биомассе (особенно высока их численность в лесостепи, смешанных и широколиственных лесах - более 300 особей на 1 м2). Пронизывая почву ходами, дождевые черви рыхлят ее, способствуя аэрации и увлажнению на глубине, перемешивают почвенные слои, ускоряя разложение растительных остатков и повышая тем самым плодородие почвы. Объем переносимой этими животными почвы колеблется от 2 до 250 т/га в год. Вертикальное распределение дождевых червей вдоль почвенного профиля определяется, с одной стороны, их экологией, а с другой - комплексом абиотических факторов, таких как температура, влажность почвы, вертикальный градиент распределения органических веществ.

Токсины могут действовать на дождевых червей по-разному, в зависимости от вида люмбрицид и стадии их развития. Ювенильные особи, не способные уходить глубоко в почву, страдают от поллютантов сильнее, чем половозрелые. Но и один из самых крупных видов люмбрицид средней полосы - большой выползок (Lumbricus terrestris) - как ни странно, также находится в "группе риска". Дело в том, что особи этого вида, днем скрываясь в глубоких (до 3 м) норах, ночью выходят на поверхность почвы за пропитанием - растительным опадом (в России за такой образ жизни этот космополит получил народное название "большого выползка"). Справедливости ради отметим, что небольшую часть их диеты составляют и корни растений. Во время таких ночных путешествий некоторые особи могут преодолевать до 19 м. Примерно каждая третья трасса оканчивается норой, а у каждой четырнадцатой - норы есть и в начале пути. В разных экосистемах за несколько осенних месяцев эти дождевые черви способны унести в норы практически весь растительный опад. Это вовсе не означает, что люмбрициды сразу же все съедают, существенную часть пищи они запасают в норах и потребляют по мере частичного разложения растительных остатков. Именно эти особенности экологии большого выползка и определяют высокий уровень его контакта как с поллютантами, оседающими на полях, так и с трансгенными растениями.

Люмбрициды развиваются в толще почвы и, естественно, реагируют на изменения ее химического состава, в частности попадание загрязняющих веществ, которые способны проникать в их организм через покровы. Учитывая особенности питания, дождевые черви могут заглатывать с частицами почвы и содержащиеся в них токсины, а значит, могут подвергаться их воздействию как снаружи, так и изнутри.

Как ни странно, обстоятельных исследований токсичности Cry-белков для дождевых червей до сих пор не проводилось. Правда, около полувека назад при проверке токсичности для люмбрицид препарата Thuricide, содержащего B.thuringiensis var. kurstaki, установлено, что только очень высокие его концентрации (в 10 тыс. раз превышающие рекомендованные для обработки полей) в течение двух месяцев вызвали 100%-ю смертность лабораторных популяций L.terrestris . Казалось бы, эти данные имеют только косвенное отношение, но ведь оказавшиеся смертельными дозы лишь в пять-десять раз превышали концентрацию Bt-токсинов в живых трансгенных растениях. Гистологические исследования погибших люмбрицид показали, что бактерии проникли практически во все ткани червей, где произошла их споруляция и формирование кристаллов. Позднее столь необычная патология была объяснена тем, что в опытах использовалась диатомовая земля, которая, повреждая эпителий кишечника, способствовала проникновению бактерий в цело́м (пространство между стенкой тела и внутренними органами) дождевых червей.

В другой серии экспериментов изучалось действие пестицидов, содержащих Bt-токсин, на дождевого червя Dendrobaena octaedra: десятинедельное воздействие токсина в дозах, в тысячу раз превышавших полевые и примерно равные концентрации токсинов в живых растениях, приводило к существенному угнетению роста и размножения, а также более высокой смертности червей . К сожалению, в этих опытах использовался вид, который не имеет никакого отношения к полям (обычно он обитает в лесной подстилке) и в естественных условиях не может сталкиваться с трансгенными культурами.

Одним из первых экотоксикологических опытов по изучению влияния трансгенных растений на дождевых червей стал стандартный лабораторный тест с использованием искусственной почвы и навозного червя (Eisenia fetida). Оказалось, что экстракты листьев трансгенной кукурузы, содержащих Bt-токсин, никак не влияют на выживание и развитие этих люмбрицид - все они дожили до конца 14-дневного эксперимента и по массе тела не отличались от контрольных животных. По расчетам авторов, использованная в опыте концентрация Bt-токсина (0.35 мг CryIA(b)-белков на 1 кг почвы) была примерно в 785 раз выше той, которая могла бы сложиться в почве после уборки урожая . Эти результаты имели бы смысл, если бы выбор вида дождевого червя был адекватен поставленным целям. Авторы не учли, что E.fetida, как и D.octaedra, в естественных условиях не сталкивается с трансгенными культурами. Не говоря уж о том, что навозный червь в отличие от собственно почвенных видов не заглатывает почвенных частиц, а питается разлагающейся органикой, поэтому неясно, какое количество Bt-токсинов попало в его пищеварительную систему и попало ли вообще.

40-дневные наблюдения за лабораторными популяциями L.terrestris, живших в почве, в которой проращивались семена трансгенной кукурузы или добавлялись ее листья, не выявили значимых изменений ни в массе тела, ни в смертности больших выползков, хотя Bt-токсины и были обнаружены в их кишечниках и кастах (экскрементах). Когда черви переносились в чистую почву, в течение одного-двух дней их кишечники освобождались от токсина . К сожалению, авторы этой работы не оценивали влияние Bt-токсинов на размножение люмбрицид, а также на ювенильные, более чувствительные к токсинам, особи. Кроме этого, для такого крупного и живущего не один год дождевого червя-норника, как большой выползок, 40-дневный срок явно недостаточен для выявления сублетальных эффектов. В другом, проведенном несколько позднее, аналогичном эксперименте, но длившемся уже 200 дней, выяснилось, что масса тела L.terrestris, питавшихся трансгенными растительными остатками, снижалась в среднем на 18%, в то время как у контрольной группы она на 4% повышалась .

К сожалению, пока еще не исследовалась миграция Bt-токсинов в трофических цепях, в которых дождевые черви служат кормовой базой для многих хищных беспозвоночных, птиц и млекопитающих. К примеру, в Англии в рационе рыжих лис (Vulpes vulpes) большой выползок составляет в среднем 10-15%, а на участках, где этих дождевых червей особенно много, - до 60%. Не брезгует большими выползками и обыкновенная неясыть (Strix aluco), которая за час может поймать более 20 червей. Отмечена и особая любовь к L.terrestris и у европейского барсука (Meles meles); более 20 лет назад их даже сочли специализированными хищниками дождевых червей. Впоследствии гипотеза была отвергнута, но справедливости ради отметим, что в некотором роде специализация у этого хищника все же есть, - проявляется она в технике захвата пищи.

Для почвенных микроорганизмов (как чистых, так и смешанных культур) токсичность Cry-белков не выявлена; количество бактерий и грибов в почвах, содержащих биомассу генетически модифицированной и нетрансгенной кукурузы, статистически не различалось. Однако в экспериментах с почвенными микрокосмами, в которых отсутствовали почвенные беспозвоночные, показано, что и в этом случае биодеградация Bt-культур (кукурузы, риса, табака, хлопка и томатов) происходит значительно медленнее по сравнению с контролем. Об этом свидетельствовало значительно меньшее количество углерода, уходящего из экспериментальных почвенных микрокосмов в виде CO2, по сравнению с контролем .

Пониженная скорость разложения трансгенных растительных остатков требует дальнейшего и всестороннего исследования, поскольку потенциальный ущерб от этого имманентного свойства Bt-культур может иметь отдаленные экологические последствия. Еще более пристального внимания требуют особенности миграции Cry-белков по пищевым цепям. И, наконец, появляется все больше данных о том, что популяции вредителей сельского хозяйства начинают вырабатывать устойчивость к Bt-токсинам и начинают питаться трансгенными растениями.

Обнаружение Bt-токсинов в корневых выделениях кукурузы, риса и хлопка и их длительное сохранение в почве говорит и о том, что особые меры предосторожности должны быть приняты перед тем, как растения и животные, генетически модифицированные с целью производства лекарственных (антибиотиков, вакцин, гормонов, ферментов) и прочих биологически активных веществ, будут покидать стены лабораторий и оказываться в менее контролируемых условиях промышленного производства. В отличие от Bt-растений, мишени этих соединений - не насекомые, а млекопитающие, в том числе и люди. Практически все эти вещества - ксенобиотики, но их способность сохраняться в окружающей среде исследована недостаточно. Ясно поэтому, что потенциальный ущерб выращивания в окружающей среде синтезирующих их трансгенных растений даже приблизительно оценить невозможно.

Список литературы

1. Saxena D., Stotzky G. Release of Larvicidal Cry Proteins in Root Exudates of Transgenic Bt Plants. ISB News Report. 2005. February. P.1-3.

2. Zwahlen C., Hilbeck A., Gugerli P. et al. // Mol. Ecology. 2003. V.12. №3. P.765-775.

3. Saxena D., Flores S., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochemistry. 2002. V.34. P.133-137.

4. Sims S.R., Holden L.R. // Environmental Entomology. 1996. V.25. P.659-664.

5. Wandeler H., Bahylova J., Nentwig W. // Basic and Applied Ecology. 2002. V.3. №4. P.357-365.

6. Saxena D., Stotzky G. // Amer. J. of Botany. 2001, V.88. №9. P.1704-1706.

7. Poerschmann J., Gathmann A., Augustin J. et al. // J. Environ. Qual. 2005. V.34. №5. P.1508-1518.

8. Flores S., Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochem. 2005. V.37. №6. P.1073-1082.

9. Smirnoff W.A., Heimpel A.M. // J. of Insect Pathology. 1961. V.3. №403-408.

10. Addison J.A., Holmes S.B. // Canad. J. of Forest Res. 1996. V.26. P.1594-1601.

11. Ahl Goy P., Warren G., White J. et al. Interaction of an insect tolerant maize with organisms in the ecosystem // Proceedings of the Key Biosafety Aspects of Genetically Modified Organisms. 10-11 April 1995. V.309. P.50-53. Mitteilungen aus der Biologischen Bundesanstalt fьr Land- und Forstwirtschaft, Berlin-Dahlem, Blackwell, Berlin, 1995.

12. Saxena D., Stotzky G. // Soil Biol. and Biochem. 2001b. V.33. P.1225-1230.

13. Zwahlen C., Hilbeck A., Howald R. et al. // Mol. Ecology. 2003b. V.12. №4. P.1077-1086.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://vivovoco.rsl.ru

Почва - сложнейшая система, одним из основных функциональных компонентов которой являются населяющие ее живые организмы. От деятельности этих организмов зависят характер и интенсивность биологического круговорота веществ, масштабность и интенсивность фиксации основного биогенного элемента - атмосферного азота, способность почвы к самоочищению и пр.

В последнее время значение почвенной биоты существенно возросло не только в связи с незаменимой ролью ее в формировании почвенного плодородия. При техногенном загрязнении компонентов биосферы, в том числе и почв, почвенная биота выполняет еще одну важную функцию - детоксикации различных соединений, присутствующих в почве и влияющих на состояние окружающей среды и качество сельскохозяйственной продукции.

Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу. Почва - продукт совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. В этой сложнейшей системе непрерывно происходят синтез и разрушение органического вещества, круговорот элементов зольного и азотного питания растений, детоксикация различных загрязняющих веществ, поступающих в почву, и т.д.

Данные процессы осуществляются благодаря уникальному строению почвы, которое представляет собой систему взаимосвязанных твердой, жидкой, газообразной и живой составляющих. Например, воздушный режим почвы тесно связан с ее влажностью. Оптимальное сочетание этих факторов способствует лучшему развитию высших растений. Последние, продуцируя большую биомассу, поставляют больше пищевого и энергетического материала для населяющих почву живых организмов, что улучшает их жизнедеятельность и способствует обогащению почвы питательными веществами и биологически активными соединениями.

Твердая фаза почвы, в которой в основном сосредоточены источники питательных и энергетических веществ - гумус, органо-минеральные коллоиды, катионы Са 2+ , Mg 2+ на поверхности почвенных частиц, взаимосвязана с почвенно-биотическим комплексом (ПБК).

Почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, благодаря обширной суммарной поверхности обладают поглотительной способностью. Эта способность имеет большое экологическое значение, так как позволяет почве сорбировать различные соединения, в том числе токсичные, и тем самым препятствовать поступлению токсикантов в пищевые цепи. В процессе превращения веществ и формирования потоков энергии огромную роль играют населяющие почву живые организмы, составляющие ПБК, без которого нет и не может быть почвы. ПБК представлен весомой (по массе) и разнообразной группой организмов.

В 1 г почвы содержится 3-90 млн бактерий, 0,1-35 млн актиномицетов, 8-10 ООО тыс. микроскопических грибов, 100 тыс. водорослей, 1,5-6 млн простейших.

Принято считать, что верхний слой почвы в целом состоит из минеральной субстанции (93 %) и органического вещества (7 %). В свою очередь, органическое вещество включает мертвое органическое вещество (85 %), корни растений (10 %) и эдафон (5 %). В структуру эдафона входят бактерии и актино- мицеты (40 %), грибы и водоросли (40 %), дождевые черви (12 %), прочая микрофауна (5 %) и мезофауна (3 %).

Масса бактерий составляет примерно 10 т/га; такую же массу имеют микроскопические грибы; масса простейших достигает порядка 370 кг/га и т.д.

На 1 га пашни приходится 250 тыс. дождевых червей (50- 140 кг/га), на 1 га пастбища - 500-1575 тыс. (1150-1680 кг/га), на 1 га сенокосных угодий - 2-5,6 млн (более 2 т/га).

Среди животных организмов биосферы обитатели почвы характеризуются наибольшей биомассой. Исходя из предположения, что в среднем биомасса почвенной фауны составляет 300 кг/га, на площади 80 млн км 2 почвенного покрова Земли (без пустынь) суммарная биомасса почвенных животных всего земного шара - 2,5 млрд т. Деятельность почвенной фауны, или педофауны, состоит в разложении опада на комплексные органические производные (первоначальная функция дождевых червей); данные соединения затем переходят к бактериям, ктиномицетам, почвенным грибам, высвобождающим из органических остатков исходные минеральные компоненты, которые опять ассимилируются продуцентами.

Все эти организмы находятся в постоянном взаимодействии; они очень динамичны в пространстве и во времени; некоторые из них обладают необычайно мощным ферментативным аппаратом и способностью выделять в окружающую среду различные токсины.

От деятельности почвенной биоты зависит плодородие почвы, ее «здоровье», качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды. Знание особенностей функционирования ПБК в различных экологических условиях принципиально важно для создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем, производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции и минимизации загрязнения биосферы.