మట్టి జీవశాస్త్రం

This article is about శాస్త్రీయ అధ్యయనం గురించి. For జీవుల గురించి, see మట్టి జీవం.

మట్టి జీవశాస్త్రం (Soil biology) అనేది నేలలోని సూక్ష్మజీవులు, జంతువుల గురించి చేసే అధ్యయనం. ఈ చిత్రం రెండు రకాల జీవులు కలిసి పనిచేయడాన్ని చూపుతుంది.

మట్టి జీవశాస్త్రం (Soil biology) అనేది మట్టిలో నివసించే ప్రాణుల గురించి చేసే అధ్యయనం. నేల లోపల సూక్ష్మజీవులు, జంతువులు ఒకదానితో ఒకటి కలిసి ఎలా జీవిస్తాయో ఇది వివరిస్తుంది. ఈ శాస్త్రం ఆవరణ శాస్త్రం (Ecology) లో ఒక భాగం. భూమి ఆరోగ్యంగా ఉండటానికి, మొక్కలు బాగా పెరగడానికి ఇది ఎలా సహాయపడుతుందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఈ చదువు ఉపయోగపడుతుంది.

మట్టి జీవం (Soil life) అనేది నేలలో ఎక్కువ సమయం గడిపే అన్ని రకాల జీవులను పిలిచే పేరు. ఇవి బ్యాక్టీరియా (Bacteria) లాగా చాలా చిన్నవిగా ఉండవచ్చు లేదా వానపాము (Earthworm) లాగా కొంచెం పెద్దవిగా ఉండవచ్చు. వీటిలో నెమటోడ్లు (Nematodes), శిలీంధ్రాలు (Fungi), ఆర్త్రోపోడాలు (Arthropods) కూడా ఉంటాయి. మోల్స్, ప్రైరీ డాగ్స్, పాములు వంటి పెద్ద జంతువులు కూడా నేలలో రంధ్రాలు చేస్తూ నివసిస్తాయి కాబట్టి, వీటిని కూడా మట్టి జీవంలో భాగంగానే చూస్తారు.

నేలలో ఉండే ఈ జీవులు చాలా ముఖ్యమైనవి. ఇవి చనిపోయిన మొక్కలను, రాలిన ఆకులను కుళ్ళింపజేస్తాయి. ఈ పనిని కుళ్ళిపోవడం (Decomposition) అని పిలుస్తారు. దీనివల్ల నేల సారవంతంగా మారి కొత్త మొక్కలు పెరగడానికి వీలవుతుంది. నేల కర్బన చక్రం (Carbon cycle) లో భాగంగా కార్బన్‌ను పట్టి ఉంచడానికి కూడా ఇది సహాయపడుతుంది, ఇది భూమి వాతావరణానికి చాలా ముఖ్యం. మట్టి జీవశాస్త్రం అనేది ఒక కొత్త శాస్త్రం కావడం వల్ల, శాస్త్రవేత్తలకు ఇంకా తెలియని విషయాలు చాలా ఉన్నాయి.

అవలోకనం (Overview)

భూమి మీద ఉన్న మొత్తం జీవరాశులలో సుమారు 59% రకాలు నేలలోనే నివసిస్తున్నాయని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు. ఈ జీవులు ఒకదానిపై ఒకటి ఆధారపడి జీవించే విధానాన్ని మట్టి ఆహార జాలం (Soil food web) అంటారు. ఇది చాలా సంక్లిష్టమైనది. నేలలోని జీవులు చనిపోయిన పదార్థాలను తిని, వాటిని పోషకాలు (Nutrients) గా మారుస్తాయి. మొక్కలు బలంగా, ఆరోగ్యంగా పెరగడానికి ఈ పోషకాలు ఎంతో అవసరం.

నేలలో జీవం గనక లేకపోతే, భూమి పైన చనిపోయిన ఆకులు, కొమ్మలు పేరుకుపోయి ఎప్పటికీ అలాగే ఉండిపోతాయి. నేలకు మేలు చేసే నల్లని పదార్థం అయిన హ్యూమస్ (Humus) కూడా తయారవ్వదు. నేల కొట్టుకుపోకుండా ఉండటానికి కూడా ఈ జీవులు సహాయపడతాయి. ఉదాహరణకు, వానపాములు మట్టిని అటు ఇటు కదుపుతూ ఉంటాయి. దీనిని బయోటర్బేషన్ (Bioturbation) అంటారు. దీనివల్ల గాలి, నీరు నేల లోపలికి సులభంగా వెళ్తాయి.

నేల జీవుల పరిమాణాలు (Sizes of Soil Life)

నేలలో నివసించే జంతువులు, సూక్ష్మజీవులు వేర్వేరు పరిమాణాల్లో ఉంటాయి:

మెగాఫౌనా (Megafauna): ఇవి అన్నిటికంటే పెద్దవి. వీటి పరిమాణం 20 మిల్లీమీటర్ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు మోల్స్, కుందేలులు.

మాక్రోఫౌనా (Macrofauna): ఇవి 2 నుండి 20 మిల్లీమీటర్ల మధ్యలో ఉంటాయి. ఉదాహరణకు వానపాములు, మిడతలు, నత్తలు.

మీసోఫౌనా (Mesofauna): ఇవి చాలా చిన్నవి, 0.1 నుండి 2 మిల్లీమీటర్ల వరకు ఉంటాయి. ఉదాహరణకు టార్డిగ్రేడ్స్ (నీటి ఎలుగుబంట్లు), చిన్న పురుగులు (Mites).

మైక్రోఫౌనా మరియు మైక్రోఫ్లోరా (Microfauna and Microflora): ఇవి మైక్రోస్కోప్ లేకుండా కనిపించవు. ఉదాహరణకు బ్యాక్టీరియా, శిలీంధ్రాలు.

నేలలో బ్యాక్టీరియా (Bacteria in the Soil)

బ్యాక్టీరియా అనేది ఒకే ఒక కణంతో తయారైన అతి చిన్న జీవి. ఇవి నేలలో ప్రతిచోటా ఉంటాయి. ఒక చిన్న టీస్పూన్ మంచి మట్టిలో బిలియన్ల సంఖ్యలో బ్యాక్టీరియా ఉండవచ్చు. ఇవి రెండుగా విడిపోతూ చాలా వేగంగా పెరుగుతాయి.

చాలా వరకు మట్టి బ్యాక్టీరియా మొక్కల వేర్ల దగ్గర నివసిస్తాయి. ఈ భాగాన్ని రైజోస్పియర్ (Rhizosphere) అని పిలుస్తారు. ఈ బ్యాక్టీరియా మొక్కల ఎదుగుదలకు తోడ్పడుతుంది. కొన్ని బ్యాక్టీరియా బ్రతకడానికి గాలి అవసరం, వీటిని ఏరోబిక్ (Aerobic) బ్యాక్టీరియా అంటారు. గాలి అవసరం లేని వాటిని అనేరోబిక్ (Anaerobic) బ్యాక్టీరియా అంటారు.

బ్యాక్టీరియా నేలలో చేసే కొన్ని ముఖ్యమైన పనులు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

నైట్రిఫికేషన్ (Nitrification): బ్యాక్టీరియా అమ్మోనియంను నైట్రేట్‌గా మారుస్తుంది. మొక్కలు పెరగడానికి ఈ నైట్రేట్ చాలా అవసరం.

నత్రజని స్థాపన (Nitrogen Fixation): కొన్ని బ్యాక్టీరియా గాలిలోని నత్రజని (Nitrogen) ని తీసుకుని మొక్కలకు ఆహారంగా మారుస్తాయి. ఇవి చిక్కుడు గింజలు, బఠానీలు వంటి లెగ్యూమ్ జాతి మొక్కల వేర్లపై ఉంటాయి.

డీనైట్రిఫికేషన్ (Denitrification): ఈ ప్రక్రియ నేలలోని నత్రజనిని తిరిగి వాయువుగా మార్చి గాలిలోకి పంపుతుంది. ఇది మరీ ఎక్కువగా జరిగితే నేల తన సారవంతాన్ని కోల్పోయే అవకాశం ఉంది.

నత్రజని చక్రం (Nitrogen Cycle) గాలి, మట్టి, జీవుల మధ్య నత్రజని ఎలా మారుతుందో చూపిస్తుంది.

నేలలో శిలీంధ్రాలు (Fungi in the Soil)

శిలీంధ్రాలు (Fungi) కూడా నేలకు చాలా ముఖ్యమైనవి. ఇవి సూర్యకాంతి నుండి ఆహారాన్ని తయారు చేసుకోలేవు కాబట్టి వీటిని మొక్కలు అని పిలవలేము. ఇవి చనిపోయిన మొక్కలను, జంతువులను తింటాయి. దీనివల్ల పరిసరాలు శుభ్రపడటమే కాకుండా హ్యూమస్ కూడా తయారవుతుంది.

శిలీంధ్రాలు పొడవాటి, సన్నని దారాల లాంటి భాగాలను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని హైఫే (Hyphae) అంటారు. ఈ దారాలన్నీ కలిసి ఉన్న భాగాన్ని మైసీలియం (Mycelium) అంటారు. పాత ఆకులు లేదా కంపోస్ట్ ఎరువులో తెల్లని బూజులాగా వీటిని చూడవచ్చు. శిలీంధ్రాల నుండి పుట్టగొడుగులు వస్తాయి, ఇవి బీజకణాలు (Spores) విడుదల చేస్తాయి. ఈ బీజకణాలు గాలి ద్వారా వేరే చోట్లకు వెళ్లి కొత్త శిలీంధ్రాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

మైకోరైజా (Mycorrhizae)

చాలా శిలీంధ్రాలకు మొక్కలతో ఒక ప్రత్యేకమైన స్నేహం ఉంటుంది. ఈ సంబంధాన్ని మైకోరైజా (Mycorrhiza) అని పిలుస్తారు. శిలీంధ్రం మొక్క వేర్ల మీద లేదా లోపల నివసిస్తుంది. మొక్క తన దగ్గర ఉన్న కార్బోహైడ్రేట్లు (చక్కెర) ను శిలీంధ్రానికి ఇస్తుంది. దానికి బదులుగా, శిలీంధ్రం మొక్కకు కావలసిన నీరు, భాస్వరం (Phosphorus) వంటి పోషకాలను అందిస్తుంది. దీనివల్ల చెట్లు, పూల మొక్కలు చాలా ఆరోగ్యంగా పెరుగుతాయి.

నేలలోని జంతువులు (Animals in the Soil)

వెన్నెముక లేని జంతువులు అంటే అకశేరుకాలు (Invertebrates) నేలలో చాలా పనులు చేస్తాయి. వానపాములు నేలను తవ్వడంలో చాలా ప్రసిద్ధి చెందాయి. ఈ రంధ్రాల వల్ల గాలి, నీరు మొక్కల వేర్లకు అందుతాయి. వానపాములు పాత ఆకులను తిన్నప్పుడు, అవి వాటిని సారవంతమైన మట్టిగా మారుస్తాయి.

చీమలు, చెదపురుగులు కూడా చాలా ముఖ్యమైనవి. వీటిని "నేల ఇంజనీర్లు" అని పిలుస్తారు. ఇవి పెద్ద పెద్ద గూళ్లు కడతాయి, మట్టిని చాలా వరకు కదిలిస్తాయి. దీనివల్ల నేల బాగా కలిసిపోయి, లోపల ఉన్న పోషకాలు పైకి వస్తాయి. ఇది పంటలకు చాలా మేలు చేస్తుంది.

వెన్నెముక ఉన్న పెద్ద జంతువులు అంటే సకశేరుకాలు (Vertebrates) కూడా నేలలో నివసిస్తాయి. గొఫర్స్ (Gophers), మోల్స్ వంటివి సొరంగాలు తవ్వుతాయి. ఈ సొరంగాలు వర్షం నీరు నేల పైనుండి పారిపోకుండా లోపలికి ఇంకేలా చేస్తాయి. దీనివల్ల నేల కోత (Soil erosion) తగ్గుతుంది.

తను చేసిన రంధ్రం నుండి బయటకు చూస్తున్న గొఫర్. ఇలా నేలను తవ్వే జంతువులు నేలను ఆరోగ్యంగా ఉంచడంలో సహాయపడతాయి.

నేల జీవుల పట్టిక (Table of Soil Organisms)

ఈ పట్టిక నేలలో కనిపించే కొన్ని సాధారణ జీవులను చూపిస్తుంది. వాటిని శాస్త్రీయ నామాల ఆధారంగా విభజించడం జరిగింది.

సమూహం (Group)	రాజ్యం (Kingdom)	ఉదాహరణలు	ముఖ్యమైన పని
ప్రోకార్యోట్	బ్యాక్టీరియా	నైట్రోసోమోనాస్	మొక్కల కోసం నత్రజనిని మారుస్తుంది
ప్రోకార్యోట్	బ్యాక్టీరియా	రైజోబియం	వేర్లలో నత్రజనిని స్థాపిస్తుంది
ప్రోకార్యోట్	బ్యాక్టీరియా	ఆక్టినోమైసెటోటా	కట్టెలను, ఆకులను కుళ్ళింపజేస్తుంది
యూకార్యోట్	శిలీంధ్రాలు	పెన్సిలియమ్	చనిపోయిన పదార్థాలను కుళ్ళింపజేస్తుంది
యూకార్యోట్	శిలీంధ్రాలు	మైకోరైజా	మొక్కల వేర్లు పెరగడానికి తోడ్పడుతుంది
యూకార్యోట్	జంతు సామ్రాజ్యం	నెమటోడా	బ్యాక్టీరియాను తినే చిన్న పురుగులు
యూకార్యోట్	జంతు సామ్రాజ్యం	ఆర్త్రోపోడా	మట్టిని కదిలించే కీటకాలు, పురుగులు
యూకార్యోట్	జంతు సామ్రాజ్యం	లుంబ్రిసిడే	నేలలో గాలి ఆడేలా చేసే వానపాములు
యూకార్యోట్	జంతు సామ్రాజ్యం	మొలస్కా	నత్తలు, స్లగ్స్
యూకార్యోట్	జంతు సామ్రాజ్యం	ఎలుకలు (Rodents)	మట్టిని తవ్వడం, కలపడం

శాస్త్రీయ అధ్యయనం (Scientific Study)

మట్టి జీవశాస్త్రం అనేది చాలా లోతైన శాస్త్రం. నేలను అధ్యయనం చేయడానికి ఇది రకరకాల పద్ధతులను వాడుతుంది. శాస్త్రవేత్తలు సూక్ష్మజీవుల DNAను చూడటానికి మాలిక్యులర్ బయాలజీని ఉపయోగిస్తారు. అలాగే, ఒక పెద్ద ప్రాంతంలో నేల ఎలా మారుతుందో చూడటానికి ల్యాండ్‌స్కేప్ ఎకాలజీని వాడుతారు.

అధ్యయనం చేసే కొన్ని ముఖ్యమైన అంశాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

మోడలింగ్ (Modeling): నేల జీవరాశులు ఎలా పెరుగుతాయో కంప్యూటర్ల ద్వారా అంచనా వేయడం.

నేల భౌతిక శాస్త్రం (Soil Physics): నేల రేణువుల ఆకారం అక్కడ నివసించే జీవులపై ఎలా ప్రభావం చూపుతుందో చూడటం.

జనాభా గతిశీలత (Population Dynamics): నేలలో ఎన్ని జంతువులు ఉంటున్నాయి, వాటి సంఖ్య ఎందుకు మారుతుందో చదవడం.

బయోజియోకెమికల్ సైక్లింగ్ (Biogeochemical Cycling): కార్బన్, నత్రజని వంటి మూలకాలు భూమిలో ఎలా తిరుగుతాయో అర్థం చేసుకోవడం.

మట్టి జీవశాస్త్రం ఎందుకు ముఖ్యం? (Why Soil Biology Matters)

మట్టి జీవశాస్త్రం గురించి తెలుసుకోవడం వ్యవసాయం, పర్యావరణానికి చాలా ముఖ్యం. సేంద్రియ వ్యవసాయం (Organic gardening) చేసే రైతులు నేలలోని జీవరాశులను ఆరోగ్యంగా ఉంచడానికి ప్రయత్నిస్తారు. ఉపయోగకరమైన బ్యాక్టీరియా, శిలీంధ్రాలను చంపేసే రసాయనాలను వాడకుండా ఉండటానికి వారు మొగ్గు చూపుతారు. నేల ఆహార జాలం ఆరోగ్యంగా ఉంటే, కృత్రిమ ఎరువులు వాడకుండానే మొక్కలు బాగా పెరుగుతాయి.

అలాగే, నేల జీవం వాతావరణ మార్పు (Climate change) ను ఎదుర్కోవడానికి సహాయపడుతుంది. చనిపోయిన పదార్థాలను కుళ్ళింపజేసి, వాటిని గ్లోమాలిన్ లేదా హ్యూమస్ రూపంలో దాచడం ద్వారా, మట్టి కార్బన్‌ను గాలిలోకి వెళ్లకుండా పట్టి ఉంచుతుంది. దీనివల్ల పర్యావరణాన్ని కాపాడటంలో భూమిలోని మట్టి ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

ఇవి కూడా చూడండి (See also)

వ్యవసాయ నేల విజ్ఞానం

అగ్రోకాలజీ

బయోజియోకెమికల్ చక్రం

కంపోస్ట్

నైట్రిఫికేషన్

నత్రజని చక్రం

కుండీలలో వాడే మట్టి

మట్టి ఆహార జాలం

మట్టి సూక్ష్మజీవశాస్త్రం

మట్టి విజ్ఞానం

గ్రంథ సూచిక (Bibliography)

Alexander, M. (1977). Introduction to Soil Microbiology. John Wiley.

Bardgett, R.D. (2005). The Biology of Soil: A Community and Ecosystem Approach. Oxford University Press.

Coleman, D.C. et al. (2004). Fundamentals of Soil Ecology. Academic Press.

Paul, P.A. and Clark, F.E. (1996). Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press.

Tate, R.L. (2000). Soil Microbiology. John Wiley.

బాహ్య లింకులు (External links)

న్యూ సౌత్ వేల్స్ ప్రభుత్వం - మట్టి జీవశాస్త్ర మార్గదర్శి

USDA-NRCS మట్టి జీవశాస్త్ర ప్రాథమిక సమాచారం

Soil-Net.com - మట్టి గురించి విద్యాపరమైన వెబ్‌సైట్