دنیایی از موجودات زنده در مشتی از خاک

تنوع زیستی شگفت‌انگیزی در حجم کوچکی از خاک یک مزرعه، باغ یا گلدان خانگی وجود دارد.موجودات کوچکی که جامعة بیولوژیکی خاک را تشکیل می‌دهند آن چنان اهمیت اکولوژیکی برجسته‌ای دارند که حتی زندگی جانوران بزرگ جثه در سطح زمین نیز به آنها وابسته است.
● ریشة گیاهان
ریشة گیاهان به عنوان یک عضو تغییرپذیر و متنوع در بیوماس۱ خاک شناخته شده است. ریشه‌ها معمولاً با خاک اطراف خود در مقایسه با خاک بدون ریشه‌داری مقدار زیادی باکتری هستند. خاک اطراف ریشه که در آن رشد باکتری‌ها تحت تأثیر مواد ترشح شده اَزُته از ریشه هستند را ریشه سپهر گویند. بدلیل مسیر و حرکت آب، عناصر غذایی و باکتری‌ها، میکروفون۲ نواحی مجاور ریشه نسبت به خاک نواحی دیگر پیچیده‌تر است. اثر ریشه سپهر تنها به تکثیر باکتری‌ها محدود نمی‌شود، کربن قابل دسترسی و ترشح شده از ریشه‌ها از طریق اثراتی که برتکثیر باکتری‌ها دارد می‌تواند براساس رابطة شکار و شکارچی باعث افزایش تراکم پروتوزوآ۳ شود. علاوه بر رابطه غیرمستقیم بین باکتری‌های آزادزی ریشه سپهر، ممکن است که برخی باکتری‌ها به صورت همزیستی با ریشة گیاه رابطة مستقیم و قوی‌تری را بوجود آورند، همزیستی میکوریزا۴ و ریزوبیومها۵ با بقولات در این گروه از روابط قرار می‌گیرد. ریزوبیومها در مقابل دریافت مواد فتوسنتزی از ریشه گیاه، ازت تثبیت شده را برای ریشة گیاه فراهم می‌کنند. همزیستی با قارچ ظرفیت ریشة گیاه را برای جلب فسفر و بسیاری از عناصر غذایی دیگر خاک افزایش می‌دهد. در برخی موارد این روابط برای گیاه سودمند نیست، بسیاری از قارچ‌های بیماریزا در اثر ترشح کربن ریشه گیاهان می‌توانند به صورت ساپروفیت۶ در خاک رشد کرده و یا به عنوان عوامل بیماریزای ریشه عمل کنند مثل قارچ‌های گونه‌هایی از جنس‌های Rhizoctonia و Pythium.
● باکتری‌ها
بیشترین یافته‌های موجود در خاک، پروکاریوتهای۷ تک سلولی هستند. در خاک تراکم بیوماس باکتری‌ها معمولاً بیش از بیوماس قارچ‌هاست. باکتری‌های موجود در خاک ممکن است غیرمتحرک یا متحرک باشند و حرکت آنها بوسیلة تاژک‌ها یا مژک‌هایی صورت گیرد که حول سلول قرار گرفته (تاژک‌های محیطی) یا فقط در انتهای سلول (تاژک‌های قطبی) باشند. براساس تکنیک‌های شناسایی و شمارش متداول باکتری‌های خاک را مورد مطالعه قرار می‌دهند. باکتری‌های موجود در خاک سازگاری‌های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی متنوعی دارند که آنها را قادر می‌سازد بطور مؤثری از زیستگاه خاک استفاده کنند. یکی از قابل توجه‌ترین اختلافات مورفولوژیکی بین باکتری‌ها در خاک و در کشت آزمایشگاهی وجود یک پوشش ضخیم موسیلاژی۸ در باکتری موجود در خاک است، این پوشش احتمالاً محافظی در برابر برخی از شرایط نامساعد محیطی خاک و از عوامل اتصال باکتری به ذرات خاک می‌باشد. مهمترین ناسازگاری فیزیولوژیکی باکتری در خاک کُند کردن متابولیسم جهت رشد می‌باشد در شرایطی که عرضة کربن و عناصر غذایی خاک اندک است. باکتری‌ها در خاک نقش عمده‌ای دارند، تجزیة بقایای جانوری، گیاهی و میکروبی بوسیلة باکتری‌های هتروتروف۹ انجام می‌شود. مانند گونه‌هایی از جنس Azotobacter (هوازی اجباری)، Clostridium (غیرهوازی اجباری) و Bacillus (غیرهوازی اختیاری) که نقش تثبیت ازت را دارند.
● اکتینومیست‌ها
این موجودات در گروه باکتری‌ها رده‌بندی می‌گردند ولی شبیه قارچ‌ها می‌باشند. اغلب آنها خاکزی، ساپروفیت و آزادزی می‌باشند که می‌توانند طیف وسیعی از سوبسترات کربن‌دار۱۰ را تجزیه کنند. البته در شرایط Ph بالای خاک برای تجزیة پلیمرهایی مانند کیتین، سلولز و همی‌سلولز به تنهایی عمل می‌کنند.
برخی از آنها نیز از عوامل بیماریزای گیاهان هستند مانند Streptomyces Scabies که عامل جرب سیب‌زمینی در خاک‌های نسبتاً خنثی و قلیایی می‌باشند. بسیاری از اکتینومیست‌های خاکزی آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند استریتومایسین به عنوان متابولیت ثانویه تولید می‌کنند (زمانی که رشد فعال متوقف شده است) که از طریق کشت برای انسان دارای مزایای زیادی هستند. یکی از ویژگی‌های بارز اکتینومیست‌ها که همیشه مورد توجه علاقمندان به اکولوژی خاک بوده، این است که بعضی از آنها مشتقات نوعی‌ ترپن‌فرار به‌نام ژئوسین تولید می‌کنند که عامل ایجاد بوی خاک بعد از بارش باران می‌شوند.
● قارچ‌ها
قارچ‌ها بندرت در خلل و فرج کوچک خاک یافت شده و اغلب در بین خاکدانه‌های ماتریسین۱۱ خاک محدود می‌شوند. قارچ‌ها هتروتروف بوده و جزء موجودات هوازی اجباری می‌باشند. جنس Scordotrio از انواع قارچ‌ها هستند که در مدفوع علفخواران در سطح خاک یافت می‌شوند و نیز Chaetomium که در کمپوست۱۲ زندگی می‌کنند. برخی از قارچ‌ها نیز به شکل اسپور۱۳ در خاک زندگی می‌کنند و عوامل بیماریزای گیاهی هستند مانند Erysiphe gyaminis .تجزیه اغلب پلیمرها مانند لیگنین بوسیلة انواعی از قارچ‌ها صورت می‌پذیرد. بعضی از آنها نیز رابطة همزیستی خارجی با ریشه‌ دارند. انواع قارچ‌های میکروسکوپی در خاک زندگی می‌کنند که از جملة آنها همان Penicillium که برای اولین‌بار فلمینگ از آنها پنی‌سیلین استخراج کرد. مهمترین نقش اکولوژیکی قارچ‌ها در خاک تجزیه ماده‌ آلی از ساده‌ترین قندها و اسید آمینه‌ تا مقاوم‌ترین پلیمرها مانند لیگنین و اسیدهای هومیک کمپلکس است. بدلیل اینکه قارچ‌ها در مقایسه با باکتری‌های هتروتروف تحمل بیشتری به اسیدیته دارند، تجزیة ماده آلی خاک‌های اسیدیته عمدتاً بوسیلة قارچ‌ها انجام می‌شود. قارچ‌ها نقش عمده‌ای در چرخة عناصر غذایی خاک بویژه در سیستم‌های اسیدی دارند. قارچ‌های خاکزی در ارتباطات همزیستی با ریشة گیاهان از نظر تنظیم جذب عناصر غذایی، مقاومت به بیماری، روابط آب و بالاخره رشد گیاه اهمیت زیادی دارند.
● جلبک‌ها
جلبک‌های خاکزی فتواتوتروف هستند (یعنی در طی فرایند فتوسنتز اکسیژن تولید می‌کنند) و توزیع و فعالیت آنها به سطحی از خاک محدود می‌شود که نور در آنجا نفوذ می‌کنند. سطوح خاک و شکاف‌های بزرگ موجود در آن از مناطق اصلی فعالیت جلبک‌ها می‌باشند. به این دلیل که جلبک‌ها فتواتوتروف هستند به ماده آلی خاک وابستگی نداشته و بنابراین نقش اکولوژیکی بسیار مهمی به عنوان اولین تشکیل دهندة کلنی زنده در سطوح برهنة خاک که در معرض نور هستند را دارند (خاک‌های آتشفشانی و بیابانی و سطوح سنگها). چنین نقشی با تولید اسیدکربنیک در اثر متابولیسم آنها افزایش می‌یابد. آزاد شدن اسید کربنیک به وسیلة سلول جلبک می‌تواند هوازدگی کانیها را افزایش دهند، بنابراین همراه با مادة آلی شامل سلول‌های مردة جلبک‌ها سهم قابل توجهی در تشکیل خاک بویژه در مراحل اولیه آن دارند.
● پروتوزوآ (میکروفون)
پروتوزوآها جانورانی کوچک با اندازه‌ای کمتر از ۱۰۰ میکرومتر هستند که میکروب‌ها را شکار می‌کنند. در یک گرم خاک زراعی مناطق معتدله می‌توان ۳۰ هزار یا ۴۰ هزار پروتوزوآ مشاهده کرد. این جانوران به ۱۵ تا ۲۰ سانتیمتری عمق خاک محدود می‌شوند و در خلل و فرجی که هم‌اندازه آنهاست جای می‌گیرند. پروتوزوآهایی که در خاک زیست می‌کنند به ۳ گروه طبقه‌بندی می‌شوند: گروه اول تاژک داران، گروه دوم آمیب‌ها و گروه سوم مژک‌داران هستند. اهمیت اکولوژیکی پروتوزوآ در خاک بطور کامل مشخص نشده است. پروتوزوآ در تجزیة اولیه مادة آلی خاک نقش دارند، آنها ذرات آلی را جذب کرده و فرآیند‌سازی می‌کنند. همچنین در دستگاه گوارش تعدادی از جانوران خاکزی مانند موریانه‌ها که نقش قابل توجهی در تجزیه مواد سلولزی دارند، انواعی از پروتوزوآها زیست می‌کنند. بخش قابل توجهی از اهمیت اکولوژیکی پروتوزوآ درخاک به فعالیت آنها در رابطه با پتانسیل آب،‌ خاک و خصوصیات منافذ خاک مربوط می‌شود.
● کرم‌ خاکی
سهم کرم‌های خاکی در حاصلخیزی خاک بسیار قابل توجه می‌باشد. زمانی که کرم‌های خاکی بخوبی رشد و نمو کنند می‌توانند کل بیوماس جانوری خاک را تشکیل دهند.
آنها درتجزیة مواد آلی خاک، تهویة خاک، افزایش نفوذپذیری خاک و دانه‌‌بندی ذرات خاک دخالت می‌کنند. هنگامی که کانال‌هایی ایجاد شده بوسیلة کرم‌های خاکی نفوذپذیری آب باران را در خاک افزایش دهند، برحرکت مواد غذای در خاک نیز اثر خواهند داشت. کرم‌های خاکی از طریق مخلوط کردن، خُرد کردن و تجزیه بقایای گیاهی سهم زیادی در باروری اکوسیستم خاک دارند.
● نماتدها
نماتدها کرم‌های بدون بند هستند و حدود یک میلیمتر طول و کمتر از ۵۰ میکرومتر قطر دارند و اغلب با تراکم زیادی در خاک یافت شده‌اند (میلیون‌ها در مترمربع). بیوماس آنها در بعضی از خاک‌ها می‌تواند به ۲/۰ تن در هکتار برسد. نماتدها هوازی اجباری بوده و با تغذیه از پروتوپلاسم گیاهان و جلبک‌ها بر تولید اولیه و تجزیه در خاک اثر می‌گذارند. برخی از آنها انگل دیگر جانوران خاکزی و برخی دیگر آفات گیاهان هستند.
● بندپایان
بندپایان خاکزی از دسته جانوران ساپروفاژ۱۴ هستند که از بقایای گیاهی و جانوری استفاده می‌کنند. به عنوان مثال هزارپایان از بندپایان ساپروفاژ خاک هستند که از بقایای گیاهی تغذیه می‌کنند و همین‌طور صدپایان که گوشتخوار و شکارچی هستند. کنه‌ها نیز دارای گونه‌های گوشتخوار و ساپروفاژ می‌باشند. معمولاً بندپایان بخش کمتری از بیوماس خاک را تشکیل می‌دهند. با این وجود در خاک‌های اسیدی، باتلاق‌ها و جنگل‌ها که غنی از پادمان۱۵ و کنه‌ها هستند تفاوت‌هایی نیز وجود دارد. پادمان اثر قابل توجهی بر پویایی عناصر غذایی اکوسیستم جنگل دارند.
● نرمتنان
نرمتنان خاکزی بخش کوچکی از بیوماس جانوری خاک را تشکیل می‌دهند. امّا در شرایط خاک مرطوب که موجب تشدید فعالیت علف‌خواری می‌گردد از نظر اکولوژیکی و زراعی اهمیت زیادی پیدا می‌کنند. راب (حلزون بدون صدف) اغلب از بقایای گیاهی تغذیه می‌کند امّا در شرایط مساعد تراکم جمعیت آن می‌تواند به بیش از یک میلیون در هکتار برسد که صدمه قابل توجهی به گیاهان وارد می‌سازد.
● ویروس‌های خاکزی
ویروس‌های خاکزی کوچکترین اشکال در خاک بوده و فقط بوسیلة میکروسکوپ الکترونی قابل رؤیت هستند. طول یک ویروس خاکزی به بیش از ۳/۰ میکرومتر نمی‌رسد.به دلیل اندازه‌ای که دارند می‌توانند وارد منافذی از خاک شوند که دیگر موجودات خاک قادر به نفوذ در آن نیستند. خاک زیستگاه طبیعی ویروس‌ها نیست بلکه آنها فقط در آنجا بقا دارند. ویروس‌ها انگل اجباری هستند و فقط داخل سلول میزبان قادر به تکثیر هستند. آنها می‌توانند خسارات زیادی را به گیاهان زراعی وارد سازند. ویروس‌ها نمی‌توانند برای مدت طولانی در خاک بمانند. آنها از طریق ناقلین ویروس مانند قارچ‌ها و جانوران متحرک خاکزی میزبان خود را پیدا می‌کنند.

پی نوشت ها :
۱ـ بیوماس: توده زیستی را گویند که یک منبع انرژی تجدید شونده است.
۲ـ میکروفون: به جانداران کوچک و میکروسکوپی موجود در یک ناحیه را گویند.
۳ـ پروتوزوآ: موجودات تک یاخته‌ای هستند که دارای ویژگی جانوران هستند.
۴ـ میکوریزا: همزیستی بین قارچ و گیاه است.
۵ـ ریزوبیوم: همزیستی بین باکتری و گیاه است.
۶ـ ساپروفیت: در زیست‌شناسی به موجودات زنده‌ای که مواد غذایی را از مواد آلی غیرزنده بدست می‌آورند.
۷ـ پروکاریوت: آن دسته از باکتری‌ها که هستة آنها فاقد هستک و غشاء است.
۸ـ موسیلاژی: نوعی ماده ترکیبی که توسط گیاهان، قارچ‌ها و یا باکتری‌ها تولید می‌شود که دارای بوی معطر و طعم شیرین است.
۹ـ هتروتروف: موجودات زنده‌ای که از مواد تولید شده توسط سایر موجودات استفاده می‌کنند.
۱۰ سوبسترات کربن‌دار: از آنزیم‌های کربن‌دار است.
۱۱ـ ماتریسین: نوعی ماده شیمیایی.
۱۲ـ کمپوست: بقایای گیاهی و حیوانی که تحت شرایط پوسیدگی قرار گرفته باشند.
۱۳ـ اسپور: هاگ قارچ و سایر گیاهان.
۱۴ـ ساپروفاژ: حشرات گوشتخوار.
۱۵ـ پادمان : نوعی از حشرات از شاخه بندپایان.

منبع : روزنامه اطلاعات