Тірі табиғат патшалығы жайлы қазіргі кездегі көзқарастар.

Топырақ ілімінің пайда болуы.

Топырақтану ғылымын зерттеушілердің көзқарастары.

Топырақтың белсенді бөлігі – тірі организмдерді биота дейтін болсақ, топырақтағы тірі организмдердің тыныс-тіршілігін, қызметін олардың бір-бірімен және қоршаған ортамен қатынасын зерттейтін бөлім-топырақ биотасы деп аталады. Жасыл жапырақты жоғарғы өсімдіктердің жер асты бөлігіндегі тамырлар, ризосфералар және топырақ жануарлары, балдырлары, саңырауқұлақтар, қыналар, бактериялар, актиномицеттер т.б. организмдер топырақ биотасын құрушылар болып табылады.

Топырақ организмдерінің негізгі топтарын: топырақ макрофлорасы, микрофлорасы және топырақ микрофвунасы, макрофаунасы құрайды.

Топырақ организмдерінің негізгі топтарын құрайтын топырақ макрафлорасына - өсімдік тамырлары, топырақ микрофлорасына балдырлар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер, бактериялар және ультрамикроскопиялық формалар жатады.Ал, топырақ микрофаунасына сүтқоректілер және омыртқасыздар енеді.

Қарапайымдылар – топырақ микрофаунасының негізгі өкілдері болып табылады. Табиғатта топырақтың түзілуіне және дамуына байланысты барлық негізгі процестерге, өсімдіктердің өсуіне және топырақ құнарлығына әсер ететін тірі организмнің алуан түрі молынан қоныс тепкен. Топырақтағы барлық табиғи әсерлер өзінің табиғаты жағынан тікелей немесе жанамалы түрде биохимиялық реакциялар болып табылады.

Топырақта өсімдік дүниесі, жануарлар дүниесі де өмір сүреді. Өсімдіктер дүниесінің өкілдері сан жағынан да, сапа жағынан да көп болып келеді.

Флора, фауна топырақта үлкен-кішілігіне қарай макро және микроорганизмдерге бөлініп көрсетіледі.

Топырақ биологиясы жинақталған ғылым, және әртүрлі биологиялық салалармен топырақтану ғылымының арқасында туындаған. Олардың құрамына зоология, альгеология, микология, биохимия, және микробилогия кіреді. Ол бізге топырақтың пайда болуын, физикалық жағдайын, гумустың пайда болуын, топырақ географиясын, агрохимиясын, топырақта өсімдіктердің қоректенуін, жер шаруашылығын үйретеді (сызбанұсқа 1).

Топырақ биологиясының дамуы ХХ ғасырдың аяғымен ХХ1 ғасырдың басы болып есептелінді.

Оның негізін қалаушы ғылымдар топырақтану мен микробиология болып табылады. Олардың аяққа туруы және жаңа ғылым ретінде танылуы, ерте пайда болған басқа да ғылымдар мен тікелей байланысты.

Сызбанұсқа 1 – Топырақ биологиясы ғылымының құрылымы

В.В Докучаев 100-жылға жуық уақыт бойы топырақ құрамын табиғи объект ретінде зерттеді- оның негізгі факторы ретінде топырақты түзуші факторлар ретінде топырақ түзуші микроорганизмдер түрі климат, жер бедері, срнымен қатар жануарлар екенін анықтады. Топырақтану ғылымының негізінен қалаған орыстың дарынды табиғаттанушы ғалымы В.В. Докучаев (1846-1903 ж.) болды. (сурет 1).

В.В Докучаев алғаш рет топырақтану мен топырақ микроағзалар тығыз байланысты екенін айтып өтті. Топырақтану – топырақ және оның құрылымы, құрамы, қасиеттері және географиялық таралу заңдылықтары, түзілуі, табиғаттағы орны, экологиясы, тиімді пайдалануы мен жақсарту жолдарын зерттейтін ғылым. Ол 1895 ж. топырақтану және бактериология ілімін ЖОО-қа ұсынды. Ол өзінің топырақтану ғылымында топырақты толығымен зерттеді.

Докучаевқа дейін топырақ агрономия мен геологиялық бір саласы ретінде зерттеліп келеді. Сондықтан алдымен В.В. Докучаевқа дейінгі топырақты зерттеу барысында Ресейде 1765 жылы Петербургта егіншілік пен экономика салалармен шұғылданатын Ресейдің алғашқы ауылшаруашылық аумағы – ерікті экономикалық қоғам ұйымдастырылды. Топырақ планета аралық қабаттардың (литосфера, атмосфера, гидросфера) шекарасында жайғасып, солардың бір-бірінің арақатынасынан дамып, геосфераның ерекше қабығы педосфераны, яғни Жердің топырақ жамылғысын түзеді.

Сурет 1. В.В. Докучаев Сурет 2. С.Н. Виноградский

Сонымен бірге топырақ жер шарының тіршілік дамыған аймағы – биосфераның негізгі компоненті. Топырақтың табиғаттағы рөлі өте зор. Ол жер бетінде тіршіліктің дамуына қолайлы орта. Топырақ өзі тіршіліктің туындысы бола тұрып, ол тіршіліктің өмір сүруінің де негізі. Топырақтың тағы бір функциясы – ол ауа және су сферасының химиялық құрамын реттейді. Фотосинтез арқылы өсімдіктер тотыққан көмірді сіңіреді де көміртегі тотығынан құралатын органикалық қосылыстар ситезін өткізеді.

Қазіргі түсінік бойынша топырақ – жер бетінің майда ұнтақталған құнарлы қабаты, тірі және өлі табиғатқа тән бірнеше сипаттары мен қасиеттері бар ерекше құрылым. Топырақтың негізгі қасиеті – құнарлығы деп, оның өсімдіктерді барлық қоректік заттармен және ылғалмен қамтамасыз етуін айтады. Табиғаттың жоғарғы туындысы – адам топырақ құнарын өсімдіктер мен жануарлар дүниелері арқылы өз мұқтажына пайдаланады. Топырақ биологиясы ғылымын дамытуға өте көп ғалымдар мен зерттеушілер үлес қосты. (сызбанұсқа 2).

В.В Докучаев және оның талантты шәкірті В.И. Вернадский топырақты биогеоценоз бен биосфераның түгелдей табиғи жүйесі ретінде қарастырды. Докучаев зерттеуін жалғастырған Б.Б. Полынова болды. Соының арқасында ландшафты геохимиясы және топырақтың беткі қабатының желдің әсерінен ұшып кетуі және сол топырақ құнарлығының қайта қалпына келуінде микрорганизмдерінің ролін анықтады. Тірі ағзалардың топырақта топтануын геологиялық тұрғыдан зерттеді.

Сызбанұсқа 2 - Топырақ биологиясы ғылымын дамытушы ғалымдар.

Тірі ағзалардың жер бетінде пайда болу арқасында атмосферада азотты ортаның пайда болуын гидросфера мен литосфераның құрамын өзгеруіне әкеп соқты. Вернадский биохимиялық механизм негізінде топырақта биокосты жүйеге жатқызды. Л. Пастердің микроорганизмдер туралы ілімі Докучаевпен бактериологияны топырақ іліміне енгізуіне мүмкінідк берді.

Пастердің микрорганзмдер мен микробилиогия ғылымы ретінде дауына үлкен үлес қосты. Химик Пастер микрорганизмдерді ашумен кездейсоқ айналысқан жоқ. Пастерге дейін ашуды көптеген заттардың ашуы нәтижесінде өзгереді және оған әсер ететін ферменттер деп есептелді, бірақ ол айтылған ойлар өмірмен байланысты жоқ еді. Либихтің есебі бойынша ашу процесі атомдар қозғалысы деп есептелді. 1857 ж. Пастер сүт қышқылы, спирттік, сірке қышқылды, май қышқылды ашуды ашып және оларды тудырушы әртүрлі микроорганизмдер екенін дәлелдеді.

Осы тұрғыда ол анаэробты – оттексіз өмір, анаэробты бактерияларда сипаттады. Бұл ашылу микробиологияда ғана емес, биологияда үлкен мәнге ие болып, олардың экологиялық ортасы оттегінің қатысынсыз жүретіндігіне джәлелденді. Пастер ашу процесі микроорганизмдер үшін белгілі дәрежеде энергия беретіндігін дәлелдеді. Пастердің бұл жұмысы микробиологиялық тәжірибенің дамуында топырақтану саласында үлкен ол анаэробты жағдайда органикалық заттардың ыдырауы және т.б.

Бұл топырақ микробилогияның басы еді. Р. Кох – қоректік және микроорганизмдердің таза культурасын тығыз субстратты ортада атаз культура алудың жолын ұсынды. Бұл әдіс - қазіргі уақытта микробиологияның көптеген аслаларында, сонымен қатар микробиологиясында ерекше орын алады.

В. Пастер институтында 1988 ж. Пастер еңбектерін жинау кезінде топырақ микробиологияның лабороториясы ұйымдастырылды. Оның басқарушысы орыс оқымыстысы С.Н. Виноградский микробиология саласында тәжірибе жасушаларының алғашқысы еді. (сурет 2).

Виноградский барлық жұмысында экологиялық бағыт көрініс тапты. 1894 ж. орыс жаратылыстауншысы мен дәрітерлерінің 1Х-сезінде С.Н. Виноградский азоттың табиғаттағы айналымы туралы баяндама оқыды. Алғашқы топырақ микробилолгиясының жұмыстары қазіргі уақытқа дейін өзекті болып отырған азот мәселелерімен тікелей байланысты. Сол кезде өсімдіктердің қоректенуі үшін топырақ құрамынан тек қана нитрат алынады. Ал нитрат топырақта қалай пайда болады, эллективті культураның арқасында топырақтағы нитрат аммонидің микроорганизмдердің арқасында аэробты қышқылдануы органикалық заттардың көмегінсіз жүреді екендігін Виноградскийге дәлелдеуге мүмкіндік берді. Бұл хемосинтездің ашылуына-автотровты жағдайда неорганикалық заттардың қышқылдануынан энегияның бөлінуі. 1987 ж. осы жұмыстың 100 жылығы атап өтілід. Оның көптеген жұмыстары анаэробты жағдайда азоттың фиксациясы ,аэробты жағдайда целлюлозаның ыдырауы, топырақ қара шірігін арттыруда микроорганизмдердің ролі сияқты еңбегін атап өтуге болады. Осы жұмыстар арқасында топырақ микробиологиясы атты кітабы жарық көрді.

Орыс микробиологтары мектебінің негнізінде салушы Г.Н. Надсон оларды әрқашанда экологиялық бағыт болады, микроорганизмдердің табиғи ортадағы қызметін қарастырды. Орыс микробиологтары организмнің күкріт темір айналымына, азотфиксациясы, целлюлозаны ыдыратушы көп көңіл бөлді. Олардың бұл қызығушылығын топырақтануды, геологияны, геохимияны, тануға мүмкіндік берді.

Топырақ микробиологиясындағы Надсонның шәкірті ретінде жұмыс істеген Н.А. Красильников. Ол 1953 ж. дүние жүзінде 1-топырақ биологиясының кафедрасын Мәскеу университетінде ашты.

Жоғары сатыдағы өсімдіктермен қатар Н.А. Красильников топырақ микроорганизм тұтас жүйе ретінде қарастырды. Оның 1958 ж. Топырақ микроорганизмдері және жоғары сатыдағы өсімдіктер еңбегі болса, қазіргі таңда ол үлкен мәнге ие болып. Н.А. Красильников топырақ микроорганизмдернің системасын құрастыруын ретінде де танымал. Ол бактериялар, актиномициттер анықтау кітабын және көптеген жаңа микроорганизмдер түрлерін анықтап, актиномициттердің системасын ұсынды.

Топырақ биологиясы сияқты, топырақ микологиясы, алкологиясы және зоологиясы, топырақ бактериясы сияқты олардың түп-тамыры өткенг ғасырда жатыр. Микология–саңырауқұлақ туралы ілім, оның дамуы микробиологиямен қатар жүрді. Оның негізін қалаушылар А де Бари және М.С. Вороника Ресейде болған. А.А. Ячевский саңырауқұлақтарды анықтаушы еңбегін жазды,және оған 1000 өкілі енгізді. Л.И. Курсановтың басшылығымен Мәскеу университетінде төменгі сатыдағы өсімдіктер кафедрасы ұйымдастырылып, ол жерде топырақ саңырауқұлақтармен жұмыс жүргізген. Аде Бариге арналағн біздің елімізде алғаш рет Л.И. Курсановтың Микология еңбегі жарық көрді. Топырақ микологиясының көп жылдық зертеу жұмысының нәтижесінде 1988 ж. оқулық болып шығуына негіз болды. Алғаш рет топырақ балдырларын зерттеу Англияда жүргізілді.

1920 ж. бастап, Мәскеу университетінде К.И. Мейер, Саратовта-А.А. Рихтер және Ленинградта Ботаникалық институтында М.М. Галлербахтардың топырақ балдырларының зерттеу жұмысымен қатар, Советтік үкіметте топырақ балдырлары зерттеле бастаған болатын. Топырақ балдырларын зерттеуде біздің және шет елдерде Э.А. Штинов еңбектері әйгілі болды.

М.С. Гиляров жұмысының арқасында топырақ зоологиясы белгілі деңгейде жеткен. 1939 ж. Топырақ фаунасы және ондаған тіршілік атты мәләмдемесі жарық көрді. Сол сәттен бастап Мәскеу университетінде топырақ зоологиясы топырақтауныдың бір саласы ретінде дами берді.

Сондай-ақ, жерді өзгертуші факторлардың ішінде биологиялық факторлардың ролін атап көрсеткен И. Вернадский болды. Ол топырақты беткі қабатында химиялық элементтердің ауысып, өзгеріп отыруы тірі организмдер тіршілігіне байланысты дегенді айтты. Топырақ түзілуінің биологиялық бағытын академик В.Р. Вильямс зерттеген. Ол әрбір топырақ типтеріне сай өзіндік микроорганизмдер қауымы тіршілік ететінін көрсетті.

Құнарлықтың негізі болып есептелетін топырақ қара шірігінің түзілуі, микроорганизмдер тіршілігігне байланысты деп дәләлдеді.

Ал, ғалым С.Н. Виноградский «Табиғаттағы азот айналымы жайлы» деген еңбегінде микроорганизмдердің топырақ құнарлылығын құраудағы ролін тәжірибелермен толық дәлелдеп шықты. Ол табиғаттан минерал қосылыстарды тотықтыратын (хемоавтотрофты) микроорганизмдерді тапты.