Varjatud maailma avamine: Mulla mikroorganismid ja nende elutähtis roll

Meie jalge all olev pinnas kihab elust. Kuigi keskendume sageli taimedele ja loomadele, keda näeme, õitseb mullas tohutu ja keerukas mikroorganismide maailm, mis mängib üliolulist rolli meie planeedi tervises ja toidusüsteemide jätkusuutlikkuses. Need pisikesed organismid, mida tuntakse ühiselt mulla mikroorganismidena, on meie ökosüsteemide tunnustamata kangelased. See blogipostitus süveneb mulla mikroorganismide paeluvasse valdkonda, uurides nende mitmekesisust, funktsioone ja tähtsust globaalses mastaabis.

Mis on mulla mikroorganismid?

Mulla mikroorganismid hõlmavad mitmekesist organismide rühma, sealhulgas:

• Bakterid: Kõige arvukamad mikroorganismid mullas, bakterid täidavad mitmesuguseid funktsioone, sealhulgas lagundamist, toitainete ringlust ja lämmastiku sidumist.
• Seened: Seened mängivad olulist rolli lagunemises, taimede toitainete omastamises (mükoriissete assotsiatsioonide kaudu) ja mulla struktuuri moodustumisel.
• Arhed: Sarnaselt bakteritele on arhed seotud toitainete ringlusega ja suudavad areneda äärmuslikes keskkondades.
• Protistid: Need ainuraksed eukarüoodid tarbivad baktereid ja teisi mikroorganisme, reguleerides mikroobide populatsioone ja vabastades toitaineid.
• Nematoodid: Mikroskoopilised ümarussid, mis toituvad bakteritest, seentest ja taimejuurtest, mõjutades toitainete ringlust ja taimede tervist. Mõned nematoodid on kasulikud, teised aga taimeparasiidid.

Need organismid suhtlevad omavahel ja taimejuurtega, moodustades keeruka eluvõrgustiku, mida tuntakse mulla toiduvõrguna.

Mulla mikroorganismide tähtsus

Mulla mikroorganismid on elutähtsad paljude protsesside jaoks, mis hoiavad elu Maal:

Toitainete ringlus

Mikroorganismid vastutavad orgaanilise aine lagundamise ja toitainete mulda vabastamise eest, muutes need taimedele kättesaadavaks. See protsess, mida tuntakse lagunemise nime all, on ülioluline mulla viljakuse säilitamiseks ja taimede kasvu toetamiseks. Erinevad mikroorganismid on spetsialiseerunud erinevat tüüpi orgaanilise aine lagundamisele, alates lihtsatest suhkrutest kuni keeruliste polümeerideni nagu ligniin.

Näide: Amazonase troopilistes vihmametsades aitab kõrge mikroobse aktiivsuse tõttu kiire lagunemismäär kaasa toitainete ringlusele leheprügist tagasi metsa ökosüsteemi. See kiire ringlus on hädavajalik lopsaka taimestiku säilitamiseks toitainevaestes muldades.

Lämmastiku sidumine

Lämmastik on taimede kasvuks hädavajalik toitaine, kuid taimed ei saa atmosfääri lämmastikugaasi otse kasutada. Teatud bakterid, näiteks *Rhizobium*, moodustavad sümbiootilisi suhteid kaunviljadega (nt oad, herned, läätsed) ja muudavad atmosfääri lämmastiku ammoniaagiks, vormiks, mida taimed saavad kasutada. See protsess, mida nimetatakse lämmastiku sidumiseks, vähendab vajadust sünteetiliste lämmastikväetiste järele, millel võib olla negatiivne keskkonnamõju.

Näide: Sojaoa kasvatamine sellistes riikides nagu Brasiilia ja Argentina sõltub suuresti *Bradyrhizobium japonicum* bakterite poolt teostatavast bioloogilisest lämmastiku sidumisest, mis aitab oluliselt kaasa piirkonna põllumajanduse tootlikkusele ja vähendab sõltuvust sünteetilistest väetistest.

Mulla struktuur

Mikroorganismid mängivad mulla struktuuri parandamisel otsustavat rolli. Seente hüüfid seovad mullaosakesi omavahel, luues agregaate, mis parandavad vee infiltratsiooni, õhutust ja drenaaži. Bakterid toodavad ka kleepuvaid aineid, mida nimetatakse polüsahhariidideks, mis aitavad stabiliseerida mulla agregaate. Parem mulla struktuur vähendab mullaerosiooni ja soodustab juurte kasvu.

Näide: Hiina lössiplatoo piirkonnas on mullaerosiooni vastu võitlemise jõupingutused keskendunud kasulike mulla mikroorganismide kasvu soodustamisele, mis parandavad mulla agregatsiooni ja stabiilsust.

Haiguste allasurumine

Kasulikud mikroorganismid võivad taimehaigusi alla suruda, konkureerides patogeenidega ressursside pärast, tootes antimikroobseid ühendeid või kutsudes esile taimedes süsteemse resistentsuse. Mõningaid mikroorganisme, nagu *Trichoderma* seened ja *Bacillus* bakterid, kasutatakse laialdaselt biokontrolli ainetena põllukultuuride kaitsmiseks haiguste eest.

Näide: Euroopa mahepõllumajandussüsteemides kasutatakse *Trichoderma* liike tavaliselt köögiviljakultuuride seenhaiguste tõrjeks, vähendades vajadust sünteetiliste fungitsiidide järele.

Saasteainete lagundamine

Mikroorganismid suudavad mullas lagundada saasteaineid, nagu pestitsiidid, herbitsiidid ja raskmetallid, protsessi kaudu, mida nimetatakse bioremediatsiooniks. See protsess aitab puhastada saastunud muldasid ja kaitsta veevarusid.

Näide: Põhja-Ameerika tööstuspiirkondades kasutatakse mikroorganisme naftareostustest ja tööstustegevusest pärinevate naftasüsivesinikega saastunud muldade puhastamiseks.

Taimekasvu soodustamine

Mõned mikroorganismid, mida tuntakse taimekasvu soodustavate risobakteritena (PGPR), soodustavad taimede kasvu, tootes hormoone, parandades toitainete omastamist või kaitstes taimi stressi eest. PGPR-e kasutatakse bioväetistena saagikuse parandamiseks ja sünteetiliste väetiste vajaduse vähendamiseks.

Näide: Indias kasutatakse PGPR-e üha enam riisikasvatuses toitainete omastamise parandamiseks ja saagikuse suurendamiseks, aidates kaasa piirkonna toidujulgeolekule.

Mulla mikroobikooslusi mõjutavad tegurid

Mulla mikroobikoosluste koosseisu ja aktiivsust mõjutavad mitmesugused tegurid, sealhulgas:

• Mullatüüp: Erinevatel mullatüüpidel (nt liivane, savine, liivsavi) on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused, mis mõjutavad mikroobide kasvu ja ellujäämist.
• pH: Mulla pH mõjutab toitainete kättesaadavust ja ensüümide aktiivsust, mõjutades mikroobikoosluse koosseisu.
• Niiskus: Mulla niiskus on mikroobide aktiivsuse ja ellujäämise jaoks hädavajalik. Põuatingimused võivad oluliselt vähendada mikroobide biomassi ja aktiivsust.
• Temperatuur: Mulla temperatuur mõjutab mikroobide ainevahetuse kiirust. Äärmuslikud temperatuurid võivad piirata mikroobide kasvu.
• Orgaaniline aine: Orgaaniline aine on mulla mikroorganismide peamine toiduallikas. Kõrge orgaanilise aine sisaldusega muldadel on üldiselt mitmekesisemad ja aktiivsemad mikroobikooslused.
• Maakasutuse tavad: Põllumajandustavad, nagu mullaharimine, väetamine ja pestitsiidide kasutamine, võivad oluliselt mõjutada mulla mikroobikooslusi.

Põllumajanduse mõju mulla mikroorganismidele

Põllumajandustavadel võib olla nii positiivne kui ka negatiivne mõju mulla mikroorganismidele. Tavapärased põllumajandustavad, nagu intensiivne mullaharimine, liigne väetamine ja pestitsiidide kasutamine, võivad häirida mulla mikroobikooslusi ja vähendada mulla tervist. Teisest küljest võivad säästvad põllumajandustavad, nagu säästev mullaharimine, vahekultuuride kasvatamine ja mahepõllumajandus, soodustada kasulikke mulla mikroorganisme ja parandada mulla tervist.

Tavapärase põllumajanduse negatiivsed mõjud

• Mullaharimine: Mullaharimine häirib mulla struktuuri, vähendab orgaanilise aine sisaldust ja võib tappa kasulikke mikroorganisme.
• Väetamine: Sünteetiliste väetiste liigne kasutamine võib vähendada mulla mikroobikoosluste mitmekesisust ja häirida toitainete ringlusprotsesse.
• Pestitsiidid: Pestitsiidid võivad otse tappa kasulikke mikroorganisme või mõjutada neid kaudselt, muutes mulla toiduvõrku.

Säästva põllumajanduse positiivsed mõjud

• Säästev mullaharimine: Vähendab mulla häirimist, säilitades mulla struktuuri ja soodustades kasulikke mikroorganisme.
• Vahekultuuride kasvatamine: Suurendab orgaanilise aine sisaldust, parandab mulla struktuuri ja pakub elupaika kasulikele mikroorganismidele.
• Külvikord: Mitmekesistab mulla mikroorganismide toiduallikaid, soodustades mitmekesisemat ja vastupidavamat mikroobikooslust.
• Mahepõllumajandus: Väldib sünteetiliste väetiste ja pestitsiidide kasutamist, soodustades tervemat mulla ökosüsteemi.

Näide: Pikaajaline uuring Rothamstedis, Suurbritannias, on näidanud, et mahepõllumajandussüsteemides on suurem mulla mikroobide biomass ja mitmekesisus võrreldes tavapäraste põllumajandussüsteemidega.

Mulla mikroorganismide roll kliimamuutuste leevendamisel

Mulla mikroorganismid mängivad olulist rolli globaalse süsinikuringe reguleerimisel. Nad lagundavad orgaanilist ainet, vabastades süsihappegaasi atmosfääri. Siiski aitavad nad kaasa ka süsiniku sidumisele, ladustades süsinikku mulla orgaanilises aines. Säästvad maakasutustavad, mis edendavad mulla tervist, võivad suurendada süsiniku sidumist muldades, aidates leevendada kliimamuutusi.

Näide: Taastavaid põllumajandustavasid, nagu otsekülv ja vahekultuuride kasvatamine, propageeritakse kogu maailmas kui viisi süsiniku sidumise suurendamiseks põllumajandusmuldades ja kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks.

Mulla mikroobikoosluste hindamine

Mulla mikroobikoosluste hindamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid, sealhulgas:

• Mikroskoopia: Mikroorganismide otsene vaatlemine mullaproovides mikroskoopide abil.
• Kultuuripõhised meetodid: Mikroorganismide kasvatamine laborikultuurides nende tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks.
• DNA-põhised meetodid: DNA eraldamine mullaproovidest ja molekulaarsete tehnikate (nt PCR, sekveneerimine) kasutamine erinevate mikroobirühmade tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks.
• Funktsionaalsed analüüsid: Spetsiifiliste mikroobsete protsesside, nagu lagunemine, lämmastiku sidumine või nitrifikatsioon, aktiivsuse mõõtmine.

DNA-põhised meetodid muutuvad üha populaarsemaks, kuna need suudavad tuvastada laiemat valikut mikroorganisme kui kultuuripõhised meetodid, sealhulgas neid, mida on laboris raske või võimatu kasvatada.

Praktilised näpunäited kasulike mulla mikroorganismide soodustamiseks

Siin on mõned praktilised näpunäited kasulike mulla mikroorganismide soodustamiseks oma aias või talus:

• Lisage orgaanilist ainet: Lisage mulda komposti, sõnnikut või muid orgaanilisi materjale, et pakkuda mikroorganismidele toitu.
• Vähendage mullaharimist: Minimeerige mulla häirimist, et kaitsta mulla struktuuri ja mikroobide elupaiku.
• Kasutage vahekultuure: Istutage vahekultuure, et suurendada orgaanilise aine sisaldust ja pakkuda elupaika kasulikele mikroorganismidele.
• Vältige sünteetilisi väetisi ja pestitsiide: Kasutage looduslikke alternatiive, et edendada tervet mulla ökosüsteemi.
• Inokuleerige kasulike mikroorganismidega: Kaaluge mikroobsete inokulantide (nt mükoriisaseened, risobakterid) kasutamist, et tuua mulda kasulikke mikroorganisme.
• Hoidke sobivat mulla pH-d: Reguleerige mulla pH optimaalsesse vahemikku taimede kasvu ja mikroobide aktiivsuse jaoks.
• Kastke piisavalt: Tagage piisav niiskus mikroobide aktiivsuseks, kuid vältige ülekastmist, mis võib tekitada anaeroobseid tingimusi.

Globaalsed algatused ja uuringud

Arvukad globaalsed algatused ja uurimisprojektid on keskendunud mulla mikroorganismide rolli mõistmisele ja edendamisele säästvas põllumajanduses ja keskkonnatervises. Nende hulka kuuluvad:

• Ülemaailmne Mullapartnerlus (GSP): Ühinenud Rahvaste Organisatsiooni algatus, mille eesmärk on parandada mulla haldamist ja edendada säästvat mullamajandust.
• Rahvusvaheline Mulla Bioloogilise Mitmekesisuse Algatus (ISBI): Teadlaste ja praktikute ülemaailmne võrgustik, mis töötab mulla bioloogilise mitmekesisuse mõistmise ja säilitamise nimel.
• Riiklike ja rahvusvaheliste agentuuride rahastatud uurimisprojektid: Need projektid uurivad mulla mikroorganismide rolli toitainete ringluses, haiguste allasurumises, süsiniku sidumises ja muudes olulistes ökosüsteemi teenustes.

Need algatused aitavad tõsta teadlikkust mulla mikroorganismide tähtsusest ja edendada säästvate maakasutustavade kasutuselevõttu, mis kaitsevad ja parandavad mulla tervist kogu maailmas. Näiteks 4 promilli algatus, mille eesmärk on suurendada mulla süsinikusisaldust 0,4% aastas, rõhutab mulla mikroorganismide kriitilist rolli süsiniku sidumisel ja kliimamuutuste leevendamisel.

Kokkuvõte

Mulla mikroorganismid on meie ökosüsteemide elutähtis komponent, mängides olulist rolli toitainete ringluses, mulla struktuuri moodustumisel, haiguste allasurumisel ja muudes olulistes protsessides. Mulla mikroorganismide mitmekesisuse ja funktsioonide mõistmine on hädavajalik säästva põllumajanduse edendamiseks, keskkonnatervise kaitsmiseks ja kliimamuutuste leevendamiseks. Rakendades säästvaid maakasutustavasid, mis soodustavad kasulikke mulla mikroorganisme, saame parandada mulla tervist, suurendada saagikust ja luua kõigile jätkusuutlikuma tuleviku. Peame tunnistama, et nähtamatu maailm meie jalge all hoiab võtit tervema planeedi jaoks.

Lisalugemist

• "Mikroobidega tiimis: orgaanilise aedniku teejuht mulla toiduvõrku" autorid Jeff Lowenfels ja Wayne Lewis
• "Muld: tsivilisatsioonide erosioon" autor David R. Montgomery
• "Jooksev mütseel: kuidas seened saavad aidata päästa maailma" autor Paul Stamets