1
1
Powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, powstała ze
skały macierzystej, przekształconej w wyniku tzw. procesu
glebotwórczego, która podlegała stałemu oddziaływaniu
klimatu czasu oraz odziaływania roślin, zwierząt i człowieka.
Gleba to również „kompleks bio-organo-koloidalno-
mineralny, składający się z organizmów żywych, martwej
substancji organicznej minerałów , wody i powietrza.
Wzajemne stosunki pomiędzy wszystkimi składnikami
decydują o właściwościach biochemicznych,
fizykochemicznych i biologicznych gleby.
May 20, 2021
2
To organiczna część gleb składająca się z resztek
roślinnych i zwierzęcych w różnych stadiach mineralizacji
i humifikacji oraz organicznych produktów działalności
życiowej organizmów
glebowych; występuje częściowo w stanie wolnym, a
częściowo w postaci kompleksów mineralno-
organicznych”. W zależności od rodzaju materii
organicznej jej obrót i trwałość w glebie wynosi od
niespełna roku do tysiąca lat. Najszybciej ulegają
mineralizacji oraz przemianom świeży materiał roślinny
(ściółka, resztki pożniwne) oraz mikroorganizmy glebowe.
Materia organiczna stanowi, w głównej mierze, o
fizycznych, chemicznych oraz biologicznych
właściwościach gleby i o jej kluczowej funkcji w
środowisku.
May 20, 2021
3
Rodzaj materii organicznej
Czas trwałości [lata]
Biomasa organizmów
0,1-0,4
Ściółka lub resztki pożniwne
0,5-2
Biomasa makroorganizmów
1-8
Frakcja lekka humusu
1-15
Stabilny humus
20-1000
May 20, 2021
4
May 20, 2021
5
W skład materii organicznej gleby wchodzi zewnętrzna
materia organiczna (EOM), dostarczana do gleby na
przykład poprzez nawożenie organiczne, żywe organizmy
glebowe (edafon) oraz substancja organiczna gleby (SOM).
Zasoby SOM można podzielić na dwie frakcje: labilną,
która jest szybko rozkładana przez mikroorganizmy oraz
trwałą, która ma dłuższy czas rozkładu.
W skład trwałej materii organicznej wchodzą ligniny i inne
substancje, które są trudno rozkładane przez
mikroorganizmy glebowe.
W skład labilnej frakcji SOM wchodzą: biomasa
mikroorganizmów oraz frakcje − lekka (LF- Light Fraction)
i łatwo rozpuszczalna (DOM- Dissolved Organic Matter).
May 20, 2021
6
May 20, 2021
7
Jeden z kierunków przemian metabolicznych.
Obejmuje reakcje rozkładu złożonych związków
organicznych na produkty proste. Wyzwolona z
tych związków energia jest kumulowana w postaci
ATP.
polegający na rozszczepieniu substancji złożonych
na prostsze (dysymilacja) z wyzwoleniem energii
zużytkowywanej następnie do czynności
życiowych.
May 20, 2021
8
Butwienie
Gnicie
May 20, 2021
9
Rozkład celulozy
Celuloza stanowi podstawowy składnik materiału roślinnego i powstaje
w większych ilościach niż jakakolwiek inna substancja. Mniej więcej
połowa biomasy powstającej w fotosyntezie to celuloza. Resztki roślinne
w glebie składają się (przeciętnie) w 45% do 90% (bawełna) z celulozy,
która ma zatem — obok dwutlenku węgla — ważne znaczenie w obiegu
węgla. Celuloza składa się z łańcuchów utworzonych z jednostek β-D-
glukopiranozy połączonych wiązaniem 1,4-glikozydowym. Liczba reszt
glukozy tworzących jedną cząsteczkę celulozy waha się od 3 500 u
bakterii Acetobacter xylinum, 14 000 u roślin, do 25000 u zielenicy
Valonia. Podstawową jednostką tworzącą celulozę nie jest jednak
glukoza, lecz disacharyd celobioza. Celuloza ma charakter częściowo
krystaliczny, to jest strefy krystaliczne przeplatają się w niej ze strefami
amorficznymi. Strefy krystaliczne wykazują zdecydowany pleomorfizm;
celuloza I (naturalna celuloza) i celuloza II (bawełna merceryzowana)
różnią się ułożeniem łańcuchów glukozy w sieci krystalicznej. Duża
wytrzymałość mechaniczna oraz nierozpuszczalność celulozy wynikają,
na poziomie molekularnym, z obecności między- i
wewnątrzcząsteczkowych mostków wodorowych.
10
Te pierwsze łączą ze sobą pojedyncze łańcuchy. Pojedyncze
łańcuchy są stabilizowane przez wewnątrzcząsteczkowe mostki
wodorowe (dwa na każdą resztę glukozy). W ten sposób powstaje
dwuwymiarowa sieć mostków. Silne związki między
poszczególnymi poziomami sieci wynikają z sił Van der Waalsa
(celuloza I) lub z mostków wodorowych (celuloza II), co prowadzi
do powstania sieci trójwymiarowej.
Enzymatyczne rozszczepienie celulozy jest katalizowane przez
celulazę.
system celulazy składa się z co najmniej trzech enzymów.
1.
Endo-β-1,4-glukanazy atakują wiązania β-1,4 wewnątrz
cząsteczki, wytwarzając długie łańcuchy o wolnych końcach.
2.
2. Egzo-β-l,4-glukanazy odcinają disacharyd celobiozę od
końców łańcuchów celulozy.
3.
3. β-glukozydazy hydrolizują celobiozę do glukozy.
11
Regulacja syntezy celulozy zachodzi albo przez kataboliczną
represję, albo w drodze indukcji substratowej przez celobiozę, kiedy
w sposób konstytutywny wytwarzana jest celulaza. Stężenia
celobiozy powodujące indukcję lub represję różnią się u
poszczególnych organizmów. Najogólniej, małe stężenia celobiozy
mają aktywność indukującą, a duże hamującą. W dodatku, na
poziomie enzymatycznym celobioza może również być
kompetetycyjnym inhibitorem. Sama celuloza, będąc
nierozpuszczalna w wodzie, nie wpływa bezpośrednio na syntezę i
może oddziaływać na nią jedynie pośrednio przez celobiozę
powstającą w wyniku degradacji łańcuchów. Tłumaczy to pozorne
działanie indukujące krystalicznej celulozy.
Degradacja w warunkach tlenowych. W dobrze nawietrzanych
glebach
celuloza jest rozkładana i wykorzystywana przez drobnoustroje
tlenowe
May 20, 2021
12
Rozkład SOM
ulegają szybkiemu rozkładowi
1. cukry, skrobia i białka proste
2. białka złożone
3. hemicelulozy
4. celuloza
5. ligniny, tłuszcze, woski rozkładają się
bardzo wolno
20 maja 2021
13
1.
Sapek B. Uwalnianie azotu i fosforu z materii
organicznej gleby [w] Woda środowisko obszary wiejskie
2010
May 20, 2021
14