I microrganismi sono forme di vita molto piccole che a volte possono vivere come singole cellule, anche se molti formano anche colonie di cellule. Un microscopio è solitamente necessario per vedere le singole cellule di questi organismi. Molti più microrganismi esistono nel topsoil, dove le fonti di cibo sono abbondanti, che nel sottosuolo. Sono particolarmente abbondanti nell’area immediatamente vicina alle radici delle piante (chiamata rizosfera), dove le cellule scorificate e le sostanze chimiche rilasciate dalle radici forniscono pronte fonti di cibo. Questi organismi sono decompositori primari di materia organica, ma fanno altre cose, come fornire azoto attraverso la fissazione per aiutare le piante in crescita, disintossicare le sostanze chimiche nocive (tossine), sopprimere gli organismi di malattia, e produrre prodotti che potrebbero stimolare la crescita delle piante. I microrganismi del suolo hanno avuto un’altra importanza diretta per gli esseri umani: sono la fonte della maggior parte delle medicine antibiotiche che usiamo per combattere le malattie.
Batteri
I batteri vivono in quasi tutti gli habitat. Si trovano nell’apparato digerente degli animali, nell’oceano e nell’acqua dolce, nei cumuli di compost (anche a temperature superiori ai 130°F) e nei terreni. Anche se alcuni tipi di batteri vivono in terreni allagati senza ossigeno, la maggior parte richiede terreni ben aerati. In generale, i batteri tendono a fare meglio in terreni a pH neutro che in terreni acidi.
Oltre ad essere tra i primi organismi ad iniziare a decomporre i residui nel suolo, i batteri beneficiano le piante aumentando la disponibilità di nutrienti. Per esempio, molti batteri dissolvono il fosforo, rendendolo più disponibile per le piante. I batteri sono anche molto utili nel fornire azoto alle piante, di cui hanno bisogno in grandi quantità ma che è spesso carente nei terreni agricoli. Ci si può chiedere come i terreni possano essere carenti di azoto quando ne siamo circondati – il 78% dell’aria che respiriamo è composta da azoto gassoso. Eppure le piante e gli animali affrontano un dilemma simile a quello dell’Antico Marinaio, che era alla deriva in mare senza acqua dolce: “Acqua, acqua, ovunque, né una goccia da bere”. Sfortunatamente, né gli animali né le piante possono usare l’azoto gassoso (N2) per la loro alimentazione. Tuttavia, alcuni tipi di batteri sono in grado di prendere l’azoto gassoso dall’atmosfera e convertirlo in una forma che le piante possono utilizzare per produrre aminoacidi e proteine. Questo processo di conversione è noto come fissazione dell’azoto.
Alcuni batteri che fissano l’azoto formano associazioni reciprocamente benefiche con le piante. Una di queste relazioni simbiotiche, molto importante per l’agricoltura, coinvolge il gruppo di batteri azotofissatori rizobi che vivono all’interno dei noduli formati sulle radici dei legumi. Questi batteri forniscono azoto in una forma che le leguminose possono utilizzare, mentre il legume fornisce ai batteri zuccheri per l’energia.
La gente mangia alcuni legumi o i loro prodotti, come piselli, fagioli secchi e tofu fatto da soia. I semi di soia, l’erba medica e il trifoglio sono usati per l’alimentazione animale. I trifogli e la veccia pelosa sono coltivati come colture di copertura per arricchire il suolo di materia organica e di azoto per il raccolto successivo. In un campo di erba medica, i batteri possono fissare centinaia di libbre di azoto per acro ogni anno. Con i piselli, la quantità di azoto fissata è molto più bassa, circa 30-50 libbre per acro.
Gli attinomiceti, un altro gruppo di batteri, rompono grandi molecole di lignina in dimensioni più piccole. La lignina è una molecola grande e complessa che si trova nei tessuti delle piante, specialmente nei fusti, che è difficile da scomporre per la maggior parte degli organismi. La lignina spesso protegge anche altre molecole come la cellulosa dalla decomposizione. Gli attinomiceti hanno alcune caratteristiche simili a quelle dei funghi, ma a volte vengono raggruppati da soli e messi sullo stesso piano di batteri e funghi.
MISURE RELATIVE DI BATTERI E FUNGHI
Tutti i terreni contengono sia batteri che funghi, ma possono avere quantità relative diverse a seconda delle condizioni del suolo. Le modalità generali di gestione del suolo – la quantità di disturbo, il grado di acidità consentito e i tipi di residui aggiunti – determinano l’abbondanza relativa di questi due grandi gruppi di organismi del suolo. I terreni che sono disturbati regolarmente da una lavorazione intensiva tendono ad avere livelli più alti di batteri che di funghi. Lo stesso vale per i terreni di riso allagati, perché i funghi non possono vivere senza ossigeno, mentre molte specie di batteri sì. I terreni che non sono lavorati tendono ad avere più materia organica fresca in superficie e ad avere livelli più alti di funghi che di batteri. Poiché i funghi sono meno sensibili all’acidità, livelli più alti di funghi rispetto ai batteri possono verificarsi in terreni molto acidi. Nonostante molte affermazioni, si sa poco sul significato agricolo dei batteri rispetto alle comunità microbiche del suolo dominate dai funghi, eccetto che i suoli con prevalenza di batteri sono più caratteristici dei suoli lavorati più intensamente che tendono ad avere anche un’alta disponibilità di nutrienti e livelli di nutrienti aumentati come risultato di una più rapida decomposizione della materia organica.
Funghi
I funghi sono un altro tipo di microrganismo del suolo. Il lievito è un fungo usato nella panificazione e nella produzione di alcol. Altri funghi producono una serie di antibiotici. Tutti noi abbiamo probabilmente lasciato una pagnotta di pane in giro troppo a lungo solo per trovarci sopra dei funghi. Abbiamo visto o mangiato i funghi, le strutture fruttifere di alcuni funghi. Gli agricoltori sanno che i funghi causano molte malattie delle piante, come la peronospora, l’inumidimento, vari tipi di marciume radicale e la ticchiolatura delle mele. I funghi iniziano anche la decomposizione dei residui organici freschi. Aiutano a far partire le cose ammorbidendo i detriti organici e rendendo più facile per altri organismi unirsi al processo di decomposizione. I funghi sono anche i principali decompositori di lignina e sono meno sensibili alle condizioni acide del suolo rispetto ai batteri. Nessuno è in grado di funzionare senza ossigeno. Il basso disturbo del suolo che risulta dai sistemi di lavorazione ridotta tende a promuovere l’accumulo di residui organici in superficie e vicino alla superficie. Questo tende a promuovere la crescita dei funghi, come accade in molti ecosistemi naturali indisturbati.
Molte piante sviluppano una relazione benefica con i funghi che aumenta il contatto delle radici con il suolo. I funghi infettano le radici e inviano strutture simili alle radici chiamate ife (vedi figura 4.2). Le ife di questi funghi micorrizici assorbono acqua e nutrienti che possono poi nutrire la pianta. Le ife sono molto sottili, circa 1/60 del diametro della radice di una pianta, e sono in grado di sfruttare l’acqua e le sostanze nutritive in piccoli spazi nel terreno che potrebbero essere inaccessibili alle radici. Questo è particolarmente importante per la nutrizione al fosforo delle piante in terreni a basso contenuto di fosforo. Le ife aiutano la pianta ad assorbire acqua e nutrienti, e in cambio i funghi ricevono energia sotto forma di zuccheri, che la pianta produce nelle sue foglie e invia alle radici. Questa interdipendenza simbiotica tra funghi e radici è chiamata relazione micorrizica. Tutto sommato, è un buon affare sia per la pianta che per il fungo. Le ife di questi funghi aiutano a sviluppare e stabilizzare gli aggregati più grandi del suolo, secernendo un gel appiccicoso che incolla insieme le particelle minerali e organiche.
FUNGHI MICORRIZIALI
I funghi micorrizici aiutano le piante ad assorbire acqua e nutrienti, migliorano la fissazione dell’azoto da parte dei legumi e aiutano a formare e stabilizzare gli aggregati del suolo. La rotazione delle colture seleziona più tipi di funghi e con migliori prestazioni rispetto alla monocoltura. Alcuni studi indicano che l’uso di colture di copertura, specialmente legumi, tra le colture principali aiuta a mantenere alti livelli di spore e promuove un buon sviluppo micorrizico nella coltura successiva. Le radici che hanno molte micorrize sono in grado di resistere meglio a malattie fungine, nematodi parassiti, siccità, salinità e tossicità dell’alluminio. È stato dimostrato che le associazioni micorriziche stimolano i batteri azotofissatori a vita libera, che a loro volta producono anche sostanze chimiche che stimolano la crescita delle piante.
Alghe
Le alghe, come le piante coltivate, convertono la luce del sole in molecole complesse come gli zuccheri, che possono usare per l’energia e per aiutare a costruire altre molecole di cui hanno bisogno. Le alghe si trovano in abbondanza nei terreni allagati delle paludi e delle risaie, e si possono trovare sulla superficie di terreni mal drenati e nelle depressioni umide. Le alghe possono anche trovarsi in terreni relativamente asciutti, e formano relazioni reciprocamente benefiche con altri organismi. I licheni che si trovano sulle rocce sono un’associazione tra un fungo e un’alga.
Protozoi
I protozoi sono animali unicellulari che usano una varietà di mezzi per muoversi nel suolo. Come i batteri e molti funghi, possono essere visti solo con l’aiuto di un microscopio. Sono principalmente consumatori secondari di materiali organici, nutrendosi di batteri, funghi, altri protozoi e molecole organiche dissolte nell’acqua del suolo. Si ritiene che i protozoi – attraverso il loro pascolo su organismi ricchi di azoto e l’escrezione di rifiuti – siano responsabili della mineralizzazione (rilascio di nutrienti da molecole organiche) di gran parte dell’azoto nei terreni agricoli.