Levende matjord - Mikrober

Bakterier

Av alle organismer så finnes det klart flest bakterier i jorda. De formerer seg hovedsakelig via enkel celledeling. Under laboratorieforhold kan en enkelt bakterie ha produsert 5 milliarder etterkommere på under 12 timer hvis de har nok mat. Jordbakterier blir begrenset av naturlige forhold – de blir spist, de trenger veske for å ta opp næring og frigjøre avfall og for å transportere enzymene de benytter til å bryte ned organiske stoffer. Når jordsmonnet blir tørt går mange bakterier i dvale.

Til tross for sin bittelille størrelse så er bakterier den nest største primære nedbryteren av organiske stoffer etter sopp. De bryter ned planter og dyr for å innta nitrogen, karbonbestanddeler og andre næringsstoffer. Disse frigjøres kun ved at bakterien selv blir spist eller dør på andre måter.

Forskjellige bakterier lever av ulike matkilder. De fleste bryter ned ferske plantedeler som inneholder mye sukker som er lettere å fordøye enn mer komplekse karbonforbindelser. De tar inn mat direkte gjennom celleveggene som består av proteiner som hjelper til å transportere molekylene – næring inn og avfall ut. Innenfor celleveggene finnes en miks av sukker, proteiner, karboner og ioner. Rotutsondringer fra planter er favorittføden til visse bakterier. Store populasjoner konsentreres slik i rhizosfæren.

Alle organiske stoffer består av store komplekse molekyler som igjen består av mindre kjeder av molekyler i repetive mønstre som vanligvis inneholder karbon. Bakterier er istand til å bryte disse kjedene ved hjelp av enzymer på visse steder slik at mindre kjeder med enkle sukker, fettsyrer og aminosyrer oppstår. Disse tre gruppene representerer de basiske byggeblokkene bakterier trenger for å leve.

Det finnes to hovedgrupper med bakterier: anaerobe bakterier som klarer seg uten oksygen (De fleste klarer ikke å leve i nærvær av oksygen) som gir den karakteristiske råtne lukta og aerobe bakterier som er opphavet til den friske lukta man kan få av jord

Nedbryting av cellulose

Cellulose består av lange karbonbaserte kjeder som gir planter struktur. Halve plantemassen består av cellulose. Spesialiserte bakterier danner cellulose nedbrytende enzymer. De fleste bakterier når grensen for hva de er istand tilå bryte ned når de kommer til ikke-karbonbasert lignin i trær og busker.

Bakterier spiller en stor rolle i resirkuleringen av 3 av de basiske elementene for å opprettholde liv: Karbon, svovel og nitrogen. Eksempelvis så er CO2 et biprodukt av aerobe bakteriers stoffskifte. Karbon som er bundet opp i planter og dyr sirkuleres til karbondioksid når de brytes ned. Fotosyntesen til større planter omdanner CO2 gassen til organiske bestanddeler som i sin tur konsumeres og resirkuleres til CO2. Svoveloksiderende og nitrogenfikserende bakteier bidrar til en liknende syklus.

Bakterieslim er et nettverk av sukker og proteiner som holder PH-nivået basisk. Det bidrar også til at næring i form av bakterier forblir i jorda og ikke lekker ut på samme måte som kunstgjødsel. Siden bakteriene i stor grad holder til i rotsonen til trær betyr det også at næringa forblir der.

Arkebakterier

Inntil få år siden ble arkebakterier ansett for å være rare og uvanlige organismer som levde rundt geysirer og andre ekstreme miljøer. De viser seg imidlertid å være tilstede i matjorda, og de spiller en viktig rolle i nitrogenfiksering. Arkebakterier likner på bakterier, de vokser og deler seg som bakterier, men tilhører en helt annen genetisk gren på livets tre.

Arkebakterier spiller en svært viktig rolle i karbonsyklusen. Noen arkebakterier får sin energi fra lys og ved bruk av CO2 som sin kilde til karbon. Andre får også sin energi fra lys, men ved bruk av organiske kjemikalier som kilde til karbon. Og til sist finnes en gruppe som får sin energi og karbon fra organiske kjemikalier.

På samme måte som bakterier så er arkebakterier nedbrytere. De bryter ned organisk og uorganisk materiale og resirkulerer elementer som trengs i planteliv. Noen får næring ved å oksidere svovel fra bergarter, dette frigir svovel og gjør den tilgjengelig for andre organismer som igjen bidrar til å gjøre de plantetilgjengelig.

En stor bidragsyter til metanutslipp kommer som følge av risproduksjon. Arkebakterier bryter ned organisk materiale i oversvømte risåkre som frigir både nitrogen og metangass.

Sopp

I motsetning til bakterier så er ikke sopp eller mycelnettverket så stedbundet – det vokser i lengden og brer seg utover. Mycelnettverket fyller gap og kan transportere næring over store distanser.

Selv om noen sopp klarer å konkurrere om noe av det lettfordøyelige sukkeret som bakterier så raskt klarer å konsumere, så går de fleste for matkilder som er mer tungfordøyelige. Soppen vinner konkurransen om denne typen mat – de produserer fenoloksidase, som er et sterkt enzym som til og med kan bryte ned lignin i trær. De frigir næring fra komplekse kjemiske forbindelser, og i mykorrrhizasoppens tilfelle fraktes det til planters rottupper der det utveksles mot plantesukker. Saprofytter frigir det som som avfall etter kosum eller ved død.

Særlig syntes sopp å spille en viktig rolle i å gjøre fosfor tilgengelig for planter som svært ofte er kjemisk låst fast i jordsmonnet. Fosfor i kunstgjødsel låses også fort i jordsmonnet etter påføring. Sopp låser opp fosfor fra kjemiske bindinger, og kan frakte det over lange avstander til planterrøtter som trenger det.

Men det meste som frigjøres er nitrogen, og da i form av ammonium (NH4), før det eventuelt omdannes til nitrater av bakterier. Soppens enzymer er syrlige og senker PH i jordsmonnet der nitrogenfikserende bakterier trives dårlig – de trenger basisk jord. Planter som trenger nitrater fremfor ammonium trives derfor dårlig i sopprik jord.

Endofytiske sopp lever ikke i jorda, men har symbiotiske forhold med planten over bakken. De fleste trær og busker lever med hundrevis av endofytiske sopper på seg og de fleste syntes å være svært fordelaktige. Noen produsere giftstoffer som dreper bladlus og andre sugende insekter. Noen forbedrer spireevnen til frø. Og noen produserer antipatogene substanser som øker motstandsdyktighet mot sykdommer.

Parasittsopper og andre patogene sopper holdes i sjakk av en stor og god soppbestand. Fordelaktige sopper konkurrerer om næring og danner sammen med bakteier beskyttende nettverk rundt planterøtter og bladverk som forhindrer parasittsopper og andre patogene sopper å invaderer planten. Listen over parasittsopper og patogene sopper er lang og de utgjør et betydelig landbruksproblem.

Fusarium som forårsaker mytotoksiner i korn, meldugg, gråskimmel , potettøråte, rotråte, canker, skurv er noen av problembarna. De fleste meldugg produserer luftbårne sporer som spirer mellom 15 og 27 grader celsius når det er høy luftfuktighet. Noen fusarium sopper kan overleve flere tiår i dvale i jorda og kommer inn i planter via røttene og invaderer vann-nettverket til planten. Honningsopper kan raskt ta over og bryte ned store trær og i noen tilfelle områder på mange mål med trær fra et enkelt mycelnettverk. Noen sopper kan produsere vitaminer og antibiotika som dreper patogener i jorda, pencilin er et eksempel.

Alger

Det finnes jordbaserte alger som ofte finnes i overflatelaget i jorda, ikke i rotsonen til planter. Alger er primærprodusenter som ikke er avhengig av det organiske stoffet i jorda for å overleve, de henter energi fra sollys og produserer sin egen mat. De hjelper til med å danne jord ved at de produserer karbonsyrer via sitt stoffskifte, noe som bidrar til kjemisk nedbryting av bergarter. Sopp sørger for et fuktig og beskyttende miljø for alger og får til gjengjeld fotosyntetisert mat av algene. Lav bidrar til nitrogen i jorda, via en blågrønn algetype som fikserer nitrogenet via enzymet nitrogenase, omtrent på samme måte som nitrogenfikserende bakterier. Slik kan også risplanter skaffe til veie nitrogen når de vokser i vann. Algenes mer sentrale oppgave er imidlertid som en matkilde til nematoder.

Slimsopper

Slimsopper er ikke sopper og spiser på en helt annen måte enn sopper. De lever i futige miljøer av råtnende ved, blader, gjødsel, sopper og andre organiske stoffer der de spiser bakterier, soppsporer og mindre protozoer. Sopp fordøyer maten eksternt og konsumerer den etter at enzymer har brutt den ned, slimsopper fordøyer den internt og fungerer som mat for insektslarver, meitemark og spesiliserte biller. Slimsopper kan av ukjente grunner sverme og finnes i stort antall på visse steder. De binder næring og bidrar til å binde jordpartikler sammen via slimet sitt – de spiller ellers en mindre sentral rolle.

Protozoer

Amøber er den mest kjente gruppen protozoer. Protozoer kan ikke lage sin egen mat og skaffer næring ved å hovedsaklig innta bakterier, men også i noen tilfelle sopp og andre protozoer. De krever fukt for å leve et aktivt liv.

Det er mer vanlig enn ikke at protozoer danner symbiotiske forhold med særlig bakterier. Et ekssempel er protozoen flagell som bor i magen på termitter. Den fordøyer trefibrene termittene spiser. I tillegg finnes det andre mikrober i magen på termittene som fiksere nitrogen for flagellene.

Protozoer tiltrekkes naturlig nok av miljøer med mye bakterier og de spiser i gjennomsnitt 10000 bakterier daglig. Når områder tømmes for bakterier begynner større protozoer å spise de mindre protozoene som igjen stabiliserer bakteriemengden siden de minste bakteriene er utilgjengelig ved at de kan gjemme seg på steder som er utilgjengelig for de største protozoene. Noen protozoer spiser også nematoder og konkurrerer om den samme maten som nematoder. Patogene nematoder holdes slik i sjakk av en stor og sunn protozo populasjon.

Et annet viktig aspekt ved protozoer er avfallsproduktene de produserer når de inntar bakterier og sopp. Avfallet er mineralisert og inneholder plantetilgjengelig karbon og annen plantetilgjengelig næring. Det anslås at ca 80% av nitrogenet planter trenger, kommer fra avfallet av bakterie- og soppspisende protozer i et naturlig fungerende system.

Ikke alle prtozoer er fordelaktige, noen spiser planterøtter. I et velfungerende system holdes imidlertid disse i sjakk av kanibal protozoer.

Nematoder

Nematoder er blinde rundormer som mineraliserer næringen som finnes i bakterier og sopp. De er betydelig større en protozoer.

I den nevnte teskjeen med jord finnes ca 20 bakteriespisende nematoder, 20 soppspisende nematoder, noen få rovnematoder og noen få plantespisende nematoder. Det viktigste nematoder gjør er mineralisering, det vil si å gjøre næring plantetilgjengelig. Nematoder trenger mindre nitrogen enn protozoer og nematoder som spiser bakterier og sopp frigir derfor mer nitrogen enn protozoer. Men siden de er større, så trenger de mer porøs jord å bevege seg gjennom, slik at de reduseres sterkt i antall om jordstrukturen er feil eller for kompakt. Dette har stor betydning for flyten av nitrogen i et plantesystem.

Nematoder sprer også bakterier ved at bakterier setter seg fast på overflaten til nematoder, slik at nematoder fungerer som taxi til nye matkilder.

Leddyr

De fleste leddyr har tre livsfaser: som egg, larve og ferdig utvokst som en helt annen form. Mange leddyr lever alle tre fasene i jorda, men det finnes også mange med kun 1 eller 2 livsfaser i jorda. De varierer mye i størrelse. Foruten å være en viktig næringskilde til andre i matkjeden i jorda, så fungerer de som oppkuttere av plantemateriale, rovdyr og delager luftekanaler i jorda. Bredden av arter leddyr er enorm der blant annet insekter og edderkoppdyr hører hjemme.

De fleste som lever på jordoverflaten er oppkuttere. De kutter opp planterester i sin søken etter mat. Dette stimulerer til større bakterie- og soppaktivitet siden oppkuttede overflater er lettere for disse å angripe. De fungerer også som taxi for mindre mikrober, men det er oppkuttervirksomheten som er viktigst.

2 vanlige leddyr – midd og spretthaler står for hele 30% av resirkuleringen av løv og treavfall i den tempererte delen av verden. Ved fravær av dødt organisk materiale går ofte leddyr på levende materiale. Noen leddyr spiser bakterier og sopp og frigir større mengder næring der de opptrer.

Midd spiller en dominerende rolle i matjordnettverket. Noen lever av av levende plantemateriale , nematoder og døde spretthaler – men de aller fleste lever av sopp, alger og dødt plantemateriale. Det er på grunn av sitt store antall at de spiller en hovedrolle i resirkulering og nedbryting av organisk materiale. Rovmidd utgjør en betydelig del av rovdyrvirksomheten i jordnettverket. Tilgangen til mat bestemmer antallet, og mat består av omtrent alle typer leddyr.

Mark

Meitemark har en veldig viktig rolle i jordnettverket. De kutter opp planterester og gjør det som leddyr mer tilgjengelig for bakterie- og soppangrep, de lager luftekanaler, gjør jorda mer porøs og flytter organisk materiale og andre organismer gjennom jorda i stor fart. De bidrar til å øke mikrobepopulasjoner og plantevekst. Mark spiser hovedsakelig bakterier, men også sopp, nematoder, protozoer og annet organisk materiale. Det er markens sterke muskler samt andre mekanismer som bryter ting ned til mindre partikler. I markens indre blandes partiklene kalsiumkarbonat i veskeform. Mark har ikke enzymer til å bryte ned materialet – det er det bakterier i marken som gjør. Mark produserer mye avfall i form av plantetilgjengelig næring, og mangedobler mange næringsstoffer i jorda. Uten mark brytes plenavfall og løv ned på ca 2 år, ved hjelp av mark gjøres dette på under 3 måneder.

Snegler

Til tross for at snegler er et betydelig skadeproblem så spiller de en betydelig rolle i resirkulering av næringsstoffer. De spiser også bakterier, sopp, alger,lav og råtnende organisk materiale – mange er istand til å fordøye cellulose. De har mange av de samme funksjonene som leddyr og meitemark.

Levende matjord - Tilstand