Gleba jest jednym z podstawowych elementów wspierających życie na Ziemi. Będąca wierzchnią warstwą skorupy ziemskiej, jest integralnym, wielofunkcyjnym składnikiem wszystkich ekosystemów lądowych, w tym ekosystemów rolniczych, leśnych czy łąkowych.
Większość funkcji i procesów występujących w glebie napędzana jest przez organizmy żywe. Zdrowie gleby, czyli jej jakość, żyzność i urodzajność, zależy od szeregu różnych podziemnych form życia, m.in od bakterii i grzybów po dżdżownice. Gleba należy do skomplikowanych środowisk naturalnych, w których rozwijają się drobnoustroje. Uważa się, że stanowią one około 0,2% ciężaru gleby i zajmują 1,33% jej objętości. W wierzchniej warstwie gleby, na powierzchni jednego hektara, znajduje się od 1,5 tony do 7 ton biomasy, w tym bakterii, grzybów, glonów i pierwotniaków. Szacuje się, że mikroorganizmy odpowiadają w 90% za przebieg procesów katabolicznych w glebie. Mikroorganizmy występujące w glebie można podzielić na dwie grupy: autochtoniczne – typowe dla środowiska glebowego, występujące zawsze nawet w glebach nieuprawianych i allotechniczne, które bytują w glebie okresowo i rozwijają się po wprowadzeniu do gleby substancji organicznej. Źródłem jej mogą być odchody zwierząt i ludzi, ścieki bytowo-gospodarcze, obornik, komposty roślinne i inne. Do autochtonów należą m.in. bakterie z rodzajów: Bacillus, Micrococcus, Bacteroides, Azotobacter, Pseudomonas, Clostridium i inne. Do bakterii allotechnicznych należą bakterie z rodzajów: Bacillus, Pseudomonas, Proteus, Escherichia.
Bogata różnorodność biologiczna jest źródłem korzyści dla żyzności i wartości produkcyjnej gleb. Odgrywa ona kluczową rolę w łagodzeniu zmian klimatu, magazynowaniu i oczyszczaniu wody, dostarczaniu antybiotyków oraz zapobieganiu erozji. Szczególnie ważną rolę w glebie pełnią mikroorganizmy. Środowisko glebowe uważane jest za najbogatszy rezerwuar różnorodnych mikroorganizmów. Mikroorganizmy biorą udział w kształtowaniu i poprawie struktury gleby, a związki humusowe, stwarzają lepsze warunki fizyczne do rozwoju bakterii tlenowych i korzeni roślin, stabilizują glebę, przeciwdziałają erozji, zwiększają przewietrzenie gleby i jej drenaż, zatrzymują wodę i zabezpieczają glebę przez wysychaniem. Ważnym czynnikiem jest również próchnica, która poprawia zasobność gleb, a jej związki mogą magazynować od 4 do 12 razy więcej składników pokarmowych. W proces tworzenia próchnicy zaangażowanych jest wiele grup mikroorganizmów. Różnorodność i bogactwo ich gatunków, wielkość populacji oraz ich aktywność odgrywają istotną rolę w procesach humifikacji. Zapewnienie ciągłości przemian próchnicy jest możliwe przy wysokiej aktywności mikrobiologicznej gleby oraz pod warunkiem cyklicznego dostarczania świeżej materii organicznej.
Rośliny wykształciły szereg mechanizmów tolerancji na stres, m.in. przy udziale grzybów i bakterii ryzosferowych zasiedlających warstwę gleby bezpośrednio przylegającą do korzeni roślin. Najwięcej mikroorganizmów znajduje się w ryzosferze, w tym grzyby z rodzaju: Penicillum, Aspergillus, Trichoderma, Candida oraz bakterie: Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas, Agrobacterium i promieniowce: Streptomyces, Actinomyces i Nocardia. Wśród bakterii ryzosferowych korzystny wpływ na tolerancję metali ciężkich przez rośliny zauważono np. w rodzajach: Achromobacter, Arthrobacter, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter, Pseudomonas, Streptomyces. Bakterie te inaktywują toksyczne jony.
Jedną z kluczowych funkcjonalnych ról różnorodności biologicznej gleby jest jej bezpośredni wkład w tworzenie przestrzennej, gruzełkowatej struktury gleby. Korzyści z poprawy struktury gleby dla wzrostu roślin, obejmują zmniejszone ryzyko erozji oraz lepszą penetrację korzeni i dostęp do wilgotności gleby i składników odżywczych. Nagromadzeniu próchnicy i bioróżnorodności gleb sprzyja stosowanie obornika i nawozów organicznych, w tym bionawozów wzbogacanych pożytecznymi mikroorganizmami. Do najważniejszych funkcji mikroorganizmów, prowadzących do podniesienia żyzności i wartości produkcyjnej gleb należą: rozkład i mineralizacja substancji organicznej, uwalnianie składników pokarmowych z trudno dostępnych źródeł, obieg pierwiastków w środowisku, tworzenie próchnicy w glebie, wspomaganie wzrostu i ochrona roślin oraz detoksykacja i bioremediacja środowiska glebowego, która znalazła największe zastosowanie w przypadku likwidacji skażeń gruntów i wód podziemnych. W przypadku trwałych toksycznych zanieczyszczeń dużą aktywność wykazują także grzyby mykoryzowe. Unieczynniają one zanieczyszczenia pochodzące z rolnictwa, m.in. ze środków ochrony roślin. Podobną do nich rolę spełniają niektóre bakterie z rodzaju Pseudomonas spp, które rozkładają w glebie toksyczne związki ropopochodne.
Na bioróżnorodność środowiska glebowego ma wpływ wiele czynników, do których można zaliczyć między innymi stosowanie różnych systemów uprawy, w tym stosowanie międzyplonów, zmianowania, roślin okrywowych, a także aplikację obornika, kompostów, które są źródłem bogatej gamy mikroorganizmów, wykazujących właściwości antagonistyczne w stosunku do licznych patogenów glebowych. Do takich pożytecznych mikroorganizmów należą między innymi bakterie z rodzaju Pseudomonas, Klebsiella, Enterobacter, Bacillus, , Streptomyces oraz grzyby Penicillium spp., Trichoderma spp. Żeby zachować bogatą bioróżnorodność gleb sprzyjającą rozwojowi pożytecznych mikroorganizmów należy stosować ściółkowanie, którego rolą jest zatrzymywanie ciepła, zabezpieczenie wilgotności, zapobieganie erozji, przykrycie gleby resztkami organicznymi o odpowiednim stopniu rozkładu, które stanowią źródło składników odżywczych i pełnią funkcję przy poprawie struktury gleby, stosowanie płodozmianu, wpływające na ochronę przed szkodnikami i dostarczanie składników pokarmowych oraz zagospodarowanie obrzeży i granic pól w sposób sprzyjający różnorodności biologicznej, np. sadząc żywopłoty i pasy traw, które zapewniają stabilne siedliska i źródło pożywienia dla innych organizmów ważnych w przyrodzie. Warto również wykorzystywać rośliny okrywowe i fitosanitarne, ograniczyć w uprawie gleb orkę na glebach lekkich, a także stosować biologiczne środki ochrony roślin.
Większość mikroorganizmów glebowych uważana jest za mikroorganizmy pożyteczne dla roślin ze względu na współżycie z korzeniami roślin (np. grzyby mykoryzowe),rozkład materii organicznej i zwiększenie dostępności składników pokarmowych dla roślin czy pasożytowanie na mikroorganizmach chorobotwórczych. Zagrożenia dla utraty bioróżnorodności stanowią znaczący problem ostatnich lat. Wśród zagrożeń wymienia się najczęściej zmiany klimatu, erozję, zubożenie zasobów glebowej materii organicznej, intensyfikację rolnictwa czy zmiany użytkowania gruntów.
Konieczność zachowania różnorodności biologicznej ze względów ekonomicznych jest uzasadniona. Ponad połowa światowego PKB jest uzależniona od przyrody, a usługi świadczone w ramach trzech kluczowych sektorów gospodarki – budownictwa, rolnictwa oraz żywności i napojów – są z nią w wysokim stopniu powiązane. Unijna strategia na rzecz bioróżnorodności 2030 stanowi, że istotne jest, aby wzmocnić wysiłki na rzecz ochrony żyzności gleby, ograniczenia erozji gleby i zwiększenia zawartości materii organicznej przez stosowanie praktyk zrównoważonego gospodarowania glebami. Ze względu na to, że bioróżnorodność mikroorganizmów ma kluczowe znaczenie dla funkcji jakie pełni gleba, wpływając na jej żyzność, należy chronić bioróżnorodność ekosystemów glebowych. Gleba to warsztat pracy rolnika, dlatego ochrona i przywrócenie różnorodności biologicznej to jedyny sposób na zachowanie jakości i ciągłości życia ludzkiego na Ziemi.
Prof. dr hab. Lidia Sas-Paszt – Instytut Ogrodnictwa – Państwowy Instytut Badawczy
