Какие бактерии участвуют в процессах углеродного обмена в почвах

Углеродный обмен важен для экосистем, влияя на качество почвы, ее плодородие и глобальный углеродный цикл. Бактерии, обитающие в почвах, играют ключевую роль в этих процессах. «‎Рамблер» разобрался, какие механизмы они используют для переработки углерода.

Углерод в почве существует в органической форме (например, гумус) и в неорганической (карбонаты). Органический углерод — основной источник энергии для микроорганизмов, включая бактерии, которые участвуют в разложении растительных остатков и минерализации углерода.

Процессы углеродного обмена включают:

1. Минерализацию углерода, когда органические вещества расщепляются на углекислый газ (CO2);
2. Синтез углеродосодержащих соединений для роста бактерий;
3. Стабилизацию углерода в почве в виде гумуса.

Бактерии, участвующие в углеродном обмене

Бактерии, участвующие в углеродном обмене, варьируются в зависимости от их роли в разложении углеродных веществ. Рассмотрим ключевые группы.

1. Деструктивные бактерии (разлагающие органические вещества)

Разложение органического вещества — один из основных процессов углеродного обмена. Бактерии расщепляют растительные и животные остатки до более простых форм углерода, таких как углекислый газ.

• Bacillus — активно участвуют в разложении целлюлозы и других органических соединений, выделяя углекислый газ.
• Clostridium — анаэробные бактерии, разлагающие органику в условиях недостатка кислорода, производят углекислый газ и метан.
• Pseudomonas — участвуют в разложении углеводов, липидов и белков.

2. Нитрифицирующие бактерии

Нитрификация включает превращение аммония в нитриты и нитраты. Этот процесс связан с углеродным обменом через использование углеродных соединений.

• Nitrosomonas — окисляют аммоний до нитритов, используя углеродные соединения как источник энергии.
• Nitrobacter — окисляют нитриты до нитратов, влияя на перераспределение азота и углерода в почвах.

3. Метаногенные и метанокисляющие бактерии

Метаногенные бактерии участвуют в образовании метана (CH4), важного углеродного продукта в некоторых почвах. Особенно в условиях анаэробных процессов.

• Methanobacterium — преобразуют углекислый газ и водород в метан в анаэробных условиях.
• Methanosarcina — метаногенные бактерии, используют органические вещества для метаногенеза.

Наномедицина: как мельчайшие технологии лечат неизлечимые болезни

4. Бактерии, фиксирующие углерод

Эти бактерии фиксируют углерод из атмосферного CO2. Их главная функция заключается в превращение его в органические молекулы.

• Rhodobacter — фототрофные бактерии, фиксируют углерод в процессе фотосинтеза.
• Azotobacter — фиксируют углерод и азот, превращая атмосферный азот в аммиак.

5. Бактерии, способствующие стабилизации углерода в почве

Эти бактерии помогают стабилизировать углерод в почве, предотвращая его возвращение в атмосферу. Они участвуют в образовании гумуса и других органических соединений.

• Actinobacteria — участвуют в разложении органического материала и образовании гумуса.
• Myxobacteria — участвуют в разложении сложных углеродосодержащих молекул и их стабилизации в почве.

Понимание того, какие микроорганизмы участвуют в этих процессах, поможет в будущем разрабатывать более эффективные способы управления углеродными запасами в почвах. Кроме того, благодаря повышению углеродного захвата и снижению его эмиссии в атмосферу, они поспособствуют борьбе с изменениями климата.

Ранее мы объясняли, почему вода замерзает сверху вниз, а не наоборот.