jordbundsøkologi

Jordbundens organismer er planternes rødder, mikrofloraen og jordbundsfaunaen. Planterødder gennemborer jordbunden, og de har derfor stor betydning for vand- og luftforhold. Omkring rødderne er der stor aktivitet af mikroflora og -fauna. Mikrofloraen er bl.a. repræsenteret ved svampe og bakterier, både fotoautotrofe, kemoautotrofe og heterotrofe. I de allerøverste jordlag findes endvidere fotoautotrofe alger, fx grønalger, og cyanobakterier; længere nede i jorden findes heterotrofe algebestande. Jordbundsdyrene lever af bakterier, svampe, alger, planter, detritus eller andre dyr.

Jordbundsmiljøet er et komplekst system, der omfatter faste bestanddele (mineralske komponenter, dødt organisk materiale), luft- og vandfyldte hulrum samt en mængde faktorer som fx temperatur og surhedsgrad (pH). Mængdeforholdet mellem faste bestanddele og porevolumen varierer mellem jordbundstyper og med dybden i jordbundsprofilet. De mineralske bestanddele grupperes efter kornstørrelse fra det fineste ler (mindre end 0,002 mm i diameter) over sandfraktioner til sten (over 20 mm i diameter). Kornstørrelsesfordelingen (teksturen) har stor betydning for vand- og lufttransporten i jordbunden og for dennes evne til at binde vand og næringssalte.

Det organiske materiale er især tilført som plantedele, fx blade og grene. Denne tilførsel er særlig stor i skovøkosystemer og kan fx i en dansk bøgeskov udgøre 300-500 g tørvægt pr. m² årligt. Nedfaldsløvet aflejres på jordoverfladen som den såkaldte førn (løvlag), der er levested for mange jordbundsdyr, fx tusindben og bænkebidere. Der kommer også dødt organisk materiale fra underjordiske kilder, fx døde rødder, mikroorganismer og jordbundsdyr; mængden af dette tilskud er meget vanskelig at måle. Ved nedbrydningsprocessen omdannes plante- og dyrerester til en række mere eller mindre omsatte fraktioner; den mest omdannede, amorfe fraktion kaldes humus. Hvordan og hvor hurtigt omsætningen i jordbunden sker, afhænger af udgangsmateriale, jordbundsfysiske og -kemiske forhold samt sammensætning af mikroflora og jordbundsfauna. Det resulterer bl.a. i udvikling af forskellige jordbundstyper: mor (råhumus), moder (muldagtig mor, insektmuld) og muld, der dog ikke er skarpt adskilte.

Umiddelbart virker jordbunden kompakt, men den er gennemsat af poresystemer, der kan udgøre op til halvdelen af jordens rumfang. De groveste porer skyldes gravende dyr som fx regnorme, eller de er hulrum efter døde planterødder. Hvor jordbunden er lerholdig, klumpes partiklerne oftest sammen til den såkaldte krummestruktur. Grovere porer mellem krummerne fremmer, at regnvand synker ned, mens de fine porer mellem krummernes enkeltpartikler tilbageholder vand. Når regnvandet er sunket ned gennem en jordbund med veludviklet krummestruktur, vil ca. 60% af jordens porevolumen være vandfyldt, resten er luft.

Vandindholdet i jordbundens poresystem er af vital betydning for jordbundsfaunaen. Mider og springhaler, der er luftåndende, lever i de luftfyldte hulrum. I vandmættet jord bliver der ofte for lidt ilt i disse hulrum. Ved udtørring udsættes den luftåndende fauna for vandtab og risikerer tørkedøden. Mikrofaunaen, der optager ilt fra vandet, lever derimod i vandhinderne i hulrummene. De kan ikke bevæge sig langt og kan ikke flygte, når livsbetingelserne bliver truende. De må overleve i modstandsdygtige stadier, fx cyster eller ægkokoner, eller i en tilsyneladende livløs tilstand (anabiose), hvor de fysiologiske processer er reduceret til et minimum.

Nedfaldsløvet indeholder bl.a. betydelige mængder cellulose og hemicellulose. Kun bakterier og svampe kan nedbryde disse stoffer. De fleste jordbundsdyr mangler de nødvendige enzymer, fx cellulase. Mange jordbundsdyr æder nedfaldsløvet, men de udnytter først og fremmest de bakterier og svampe, der lever på det døde løv. Imidlertid fremskynder jordbundsfaunaen nedbrydningen ved at findele det døde plantemateriale og derved skabe en større overflade, som bakterierne og svampene kan angribe. Når jordbundsdyrene æder mikrofloraen, forhindres denne i at vokse til så store mængder, at udskilte stofskifteprodukter og antibiotika hæmmer yderligere vækst og dermed nedbrydningsprocessen. Mikroorganismerne spredes desuden af jordbundens dyr; regnorme trækker døde blade ned i jorden, hvor bl.a. fugtigheden yderligere fremskynder nedbrydningsprocessen. Jordbundsdyrene påvirker også jordbundens struktur og dermed luftskifte og vandhusholdning. Især har regnorme stor betydning for dannelse af jordbundens krummestruktur.

Læs også om jordbund.

Encellede mikroorganismer, bakterier, svampe og protozoer, findes i stort tal overalt på Jordens faste overflade, hvor de udgør et uhyre vigtigt led i naturens kredsløb, bl.a. ved at nedbryde affaldsstoffer og organisk materiale fra planter og dyr. Herved gør de grundstoffer som kulstof, kvælstof, fosfor og svovl anvendelige til opbygningen af nye organismer. Ligeledes medvirker jordens mikroorganismer, fx på lossepladser, ved nedbrydningen af en lang række spildprodukter hidrørende fra menneskets aktiviteter. Endvidere er bakterier i jorden fødekilde for protozoer, orme og insekter.

Blandt mikroorganismerne i jorden er bakterierne talrigest med repræsentanter for omtrent alle bakteriearter. I de øverste cm af et muldlag findes flere hundrede mio. bakterier pr. g jord, men antallet varierer stærkt efter jordens beskaffenhed. Med dybden falder bakterietallet til ca. ¹/₁₀ for hver 20 cm. Dog findes der under særlige betingelser høje bakteriekoncentrationer i meget dybe sedimentlag, og man har fundet bakterier i boreprøver fra en dybde af over 2 km, hvor temperaturen nærmer sig grænsen for liv. Bakterierne findes som kolonier på jordpartiklernes overflade og i snævre porer med en diameter på få μm, hvor protozoer ikke kan trænge ind og fortære bakterierne. Der er en særlig høj mikrobiel aktivitet i zonen omkring planterødder (rhizosfæren), idet rødderne afgiver organiske stoffer.

Som i atmosfæren er der ca. 20% ilt i luften i tør jord, men iltindholdet falder med stigende vandindhold, således at mosejord ofte vil være iltfri. Pga. den kraftige nedbrydning af dødt materiale som fx cellulose fra planterester er jordens indhold af kuldioxid meget højt, især i våde jorde, hvor kuldioxid kan udgøre op til 10% af luften. I mosejord og sumpe uden ilt danner forskellige arkebakterier luftarten methan ved nedbrydningen af organiske stoffer. I jorden nedbrydes kvælstofholdige organiske stoffer til ammonium, der af andre jordbakterier iltes til nitrit og nitrat (nitrifikation). Visse bakterier udfører en denitrifikation, hvorved nitrat omdannes til frit kvælstof, og andre en kvælstofbinding, hvorved frit kvælstof omdannes til ammonium. Se også nedbrydning og kvælstofkredsløb.

Læs mere om jordbund.