Enzymy środowiska glebowego

field-280856__180Zjawisko katalitycznej działalności gleby sygnalizował już Liebig w 1844 roku. Systematyczne i pogłębione badania nad enzymatyką gleb zapoczątkowali W. Kuprewicz i E. Hofmann w latach pięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Wysnuli oni interesujące koncepcje pochodzenia, rozmieszczenia, trwałości i znaczenia enzymów uwalnianych do środowiska glebowego. Badaczom tym zawdzięczamy opracowanie metod ujawniania i określania aktywności enzymatycznej gleby. Szczególną uwagę poświęcał Hofmann zabiegom pozwalającym na odróżnienie działalności wolnych enzymów od aktualnej działalności biochemicznej żywych drobnoustrojów. W ciągu ostatniego półwiecza enzymatyce gleb poświęcono bardzo wiele prac zmierzających do wyjaśnienia różnych aspektów biologii gleby. Zainteresowanie tymi kierunkami badań wykazują nie tylko biologowie, ale również rolnicy poszukujący mikrobiologicznych i biochemicznych wskaźników pomocnych w prognozowaniu. Mikroorganizmy wydzielają czynnie do gleby bardzo dużo różnych enzymów, ale najważniejszymi w procesach przemian zachodzących w środowisku pól uprawnych są te, które biorą bezpośredni udział w degradacji celulozy i innych składników komórek resztek roślinnych, oraz cyklów przemian azotu, fosforu i siarki. Degradacja polimerów węglowodanowych, azotowych i innych wymaga wieloskładnikowych systemów enzymatycznych produkowanych przez różne grupy zespołu edafonu gleby. Każda komórka i każdy gatunek drobnoustrojów może w ten sposób zmieniać skład chemiczny i właściwości fizyczne własnej niszy ekologicznej.

Gleba w gospodarce

farmer-1014731__180Znamy i umiemy tworzyć sztuczne układy, niczym gleby nie przypominające, w których możemy hodować rośliny na skalę gospodarczo użyteczną i osiągać w kulturach bezglebowych, plony nie ustępujące ilościowo i jakościowo plonom uzyskiwanym w rolnictwie i ogrodnictwie konwencjonalnym. Tą cechą, która w sposób istotny wyróżnia glebę od innych tworów geologicznych i wszelkich sztucznych układów dających plony jest jej zdolność do samoreprodukcji, do spontanicznego odnawiania zasobów substancji koniecznych dla wzrostu i rozwoju roślin oraz innych organizmów glebę zasiedlających. Gleba jest tworem żywym, metabolizującym. Można w niej znaleźć pewne analogie do organizmu. W glebie toczą się złożone przemiany chemiczne i biochemiczne nadające glebie jej przyrodnicze właściwości, czyniące z niej naturalne siedlisko życia roślin, umożliwiające stałą wegetację. Aktywność biologiczna, cecha wyróżniająca glebę od innych tworów geologicznych jest sumą, procesów chemicznych i biologicznych w niej zachodzących. Porównanie gleby do organizmu nie ograniczają się tylko do istniejącego w glebie zjawiska przemiany materii, ale wyrażają się również obecnością określonych powiązań i zależności pomiędzy wielokierunkowymi drogami metabolizmu glebowego. Metabolizm gleby jest oczywiście niemal wyłącznie metabolizmem zawartych w niej organizmów żywych (korzeni roślin, fauny i drobnoustrojów). Gleba zawiera pewien zasób wolnych enzymów. Są one wprawdzie pochodzenia biologicznego przyżyciowo wydalane przez komórki organizmów: egzoenzymy i uwalniane w procesach litycznych: endoenzymy ale działają już niezależnie od komórek macierzystych i aktywność ich regulowana jest stosunkami panującymi w glebie a nie w komórkach. Enzymy pozakomórkowe wydzielane z żywych bądź zamierających komórek mogą być związane z fragmentami komórek ściany i błon komórkowych, fragmentami plazmy lub organelli komórkowych, mogą być akumulowane w glebie, gdzie tworzą labilne połączenia enzym-substrat, są adsorbowane na powierzchni cząstek mineralnych, lub wchodzą w związki kompleksowe z koloidami substancji humusowych, a nawet częściowo i krótkoterminowo w roztworze glebowym.