Przejdź do sekcji głównej Przejdź do głównego menu Przejdź do stopki
  • Zarejestruj
  • Zaloguj
  • Język
    • English
    • Język Polski
  • Menu
  • Strona domowa
  • Aktualny numer
  • Archiwum
  • O czasopiśmie
    • O czasopiśmie
    • Przesyłanie tekstów
    • Zespół redakcyjny
    • Polityka prywatności
    • Kontakt
  • Zarejestruj
  • Zaloguj
  • Język:
  • English
  • Język Polski

KOSMOS

Biologiczne skorupy glebowe – niewidoczni inżynierowie ekosystemów
  • Strona domowa
  • /
  • Biologiczne skorupy glebowe – niewidoczni inżynierowie ekosystemów
  1. Strona domowa /
  2. Archiwum /
  3. Tom 74 Nr 1 (345) (2025): Varia /
  4. Artykuły

Biologiczne skorupy glebowe – niewidoczni inżynierowie ekosystemów

Autor

  • Kinga Szafrańska Instytut Botaniki, Wydział Biologii, Uniwersytet Jagielloński i Szkoła Doktorska Nauk Ścisłych i Przyrodniczych, Uniwersytet Jagielloński https://orcid.org/0009-0003-5227-8389
  • Karolina Chowaniec Instytut Botaniki, Wydział Biologii, Uniwersytet Jagielloński https://orcid.org/0000-0001-7532-856X
  • Kaja Skubała Instytut Botaniki, Wydział Biologii, Uniwersytet Jagielloński https://orcid.org/0000-0003-2241-1081

DOI:

https://doi.org/10.12775/KOSMOS.2025.010

Słowa kluczowe

biologiczne skorupy glebowe, obszary suche, gleba, sukcesja ekologiczna, wskaźniki funkcjonalne

Abstrakt

Biologiczne skorupy glebowe (bioskorupy) to asocjacje sinic (cyjanobakterii), glonów, porostów, mszaków i mikroorganizmów heterotroficznych ściśle związanych z cząstkami gleby i tworzących miniaturowy ekosystem na jej powierzchni. Rozwijają się w szerokim spektrum warunków klimatycznych, ale najpowszechniej występują w klimatach suchych i półsuchych, pokrywając około 12% powierzchni lądowych Ziemi. Wraz z postępem sukcesji bioskorupy stają się bardziej złożone pod względem struktury i funkcji, co wiąże się ze wzrostem ich różnorodności biologicznej oraz zdolności do pełnienia kluczowych ról w ekosystemie. Bioskorupy stabilizują powierzchnię gleby, ograniczają erozję, wspomagają retencję wody, uczestniczą w obiegu kluczowych pierwiastków oraz tworzą warunki sprzyjające kolonizacji przez inne organizmy, wspierając w ten sposób regenerację i funkcjonowanie całych ekosystemów. Jednocześnie są one bardzo wrażliwe na zaburzenia środowiskowe, zarówno naturalne, jak i spowodowane działalnością człowieka. W świetle rosnących zagrożeń związanych z pustynnieniem i degradacją gleb, dalsze badania nad bioskorupami oraz rozwój metod ich ochrony i wykorzystania w rekultywacji terenów zdegradowanych, zwłaszcza w suchych regionach, mogą znacząco przyczynić się do zrównoważonego zarządzania zasobami naturalnymi i tworzenia praktycznych rozwiązań wspierających ochronę środowiska.

Bibliografia

Adessi A., Cruz de Carvalho R., De Philippis R., Branquinho C., Marques da Silva J., 2018. Microbial extracellular polymeric substances improve water retention in dryland biological soil crusts. Soil Biology and Biochemistry 116, 67–69. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2017.10.002

Antoninka A., Faist A., Rodriguez-Caballero E., Young K. E., Chaudhary V. B., i in., 2020. Biological soil crusts in ecological restoration: emerging research and perspectives. Restoration Ecology 28(S1), S3–S8. https://doi.org/10.1111/rec.13201

Belnap J, Eldridge D, 2001. Disturbance and recovery of Biological Soil crusts, w: Belnap J, Lange OL (Red.), Biological Soil crusts: structure, function, and management. Ecological Studies, vol. 150. Springer, Berlin, Heidelberg, s. 363–383. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-56475-8_27

Belnap J., Büdel B., Lange O. L., 2003. Biological soil crusts: characteristics and distribution, w: Belnap J., Lange O. L. (Red.), Biological soil crusts: structure, function and management. Ecological Studies 150, Springer, Berlin, 3–30. https://doi.org/10.1007/978-3-642-56475-8_1

Belnap J., Phillips S. L., Miller M. E., 2004. Response of desert biological soil crusts to alterations in precipitation frequency. Oecologia 141, 306–316. https://doi.org/10.1007/s00442-003-1438-6

Belnap J., Phillips S. L., Witwicki D. L., Miller M. E., 2008. Visually assessing the level of development and soil surface stability of cyanobacterially dominated biological soil crusts. Journal of Arid Environments 72(7), 1257–1264. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2008.02.019

Belnap J., Weber B., Büdel B., 2016. Biological soil crusts as an organizing principle in drylands, w: Weber B., Büdel B., Belnap J. (Red.), Biological soil crusts: an organizing principle in drylands. Springer, Cham, 3–13. https://doi.org/10.1007/978-3-319-30214-0_1

Beraldi-Campesi H., Hartnett H. E., Anbar A., Gordon G. W., Garcia-Pichel F., 2009. Effect of biological soil crusts on soil elemental concentrations: implications for biogeochemistry and as traceable biosignatures of ancient life on land. Geobiology 7(3), 348–359. https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2009.00204.x

Bowker M. A., Belnap J., Rosentreter R., Graham B., 2004. Wildfire-resistant biological soil crusts and fire-induced loss of soil stability in Palouse prairies, USA. Applied Soil Ecology 26(1), 41–52. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2003.10.005

Chowaniec K., Zubek S., Skubała K., 2025. Exopolysaccharides in biological soil crusts are important contributors to carbon and nutrient storage after the restoration of inland sand dunes. Plant and Soil 1–14. https://doi.org/10.1007/s11104-025-07258-0

Corbin J. D., Thiet R. K., 2020. Temperate biocrusts: Mesic counterparts to their better-known dryland cousins. Frontiers in Ecology and the Environment 18, 456–464. https://doi.org/10.1002/fee.2234

Eldridge DJ, Bowker MA, Maestre FT, Alonso P, Mau RL, Papadopoulos J, Escudero A, 2010. Interactive effects of three ecosystem engineers on infiltration in a semi-arid Mediterranean grassland. Ecosystems 13, 495–510. https://doi.org/10.1007/s10021-010-9335-4

Ferrenberg S., Reed S. C., Belnap J., 2015. Climate change and physical disturbance cause similar community shifts in biological soil crusts. Proceedings of the National Academy of Sciences 112(39), 12116–12121. https://doi.org/10.1073/pnas.1509150112

Furtak K., Gajda A. M., 2017. Activity of dehydrogenases as an indicator of soil environment quality. Polish Journal of Soil Science 50(1), 33–40. http://dx.doi.org/10.17951/pjss.2017.50.1.33

Gall C., Nebel M., Quandt D., Scholten T., Seitz S., 2022. Pioneer biocrust communities prevent soil erosion in temperate forests after disturbances. Biogeosciences 19(13), 3225–3245. https://doi.org/10.5194/bg-19-3225-2022

Garcia-Pichel F., Castenholz R. W., 1991. Characterization and biological implications of scytonemin, a cyanobacterial sheath pigment. Journal of Phycology 27(3), 395–409. https://doi.org/10.1111/j.0022-3646.1991.00395.x

Garcia-Pichel F., Wojciechowski M. F., 2009. The evolution of a capacity to build supra-cellular ropes enabled filamentous cyanobacteria to colonize highly erodible substrates. PLoS One 4(11), e7801. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007801

Garcia-Pichel F., 2023. The microbiology of biological soil crusts. Annual Review of Microbiology 77(1), 149–171. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-032521-015202

Hansen J., Nazarenko L., 2004. Soot climate forcing via snow and ice albedos. Proceedings of the National Academy of Sciences 101(2), 423–428. https://doi.org/10.1073/pnas.2237157100

Herrick J. E., Whitford W. G., De Soyza A. G., Van Zee J. W., Havstad K. M., i in., 2001. Field soil aggregate stability kit for soil quality and rangeland health evaluations. Catena 44(1), 27–35. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(00)00173-9

Housman D. C., Powers H. H., Collins A. D., Belnap J., 2006. Carbon and nitrogen fixation differ between successional stages of biological soil crusts in the Colorado Plateau and Chihuahuan Desert. Journal of Arid Environments 66(4), 620–634. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2005.11.014

IPCC, 2023. Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001

Jech S. D., Havrilla C. A., Barger N. N., 2023. The influence of disturbance scale on the natural recovery of biological soil crusts on the Colorado Plateau. Frontiers in Microbiology 14, 1176760. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1176760

Johnson S. L., i in., 2012. Increased temperature and altered summer precipitation have differential effects on biological soil crusts in a dryland ecosystem. Glob Change Biol 18(8), 2583–2593. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2012.02709.x

Kaur J., Kaur G., 2021. Dehydrogenase activity as a biological indicator of soil health. Chemical Science Review and Letters 10(39), 326–329. DOI:10.37273/chesci.cs205205338

Lan S., Wu L., Zhang D., Hu C., 2012. Successional stages of biological soil crusts and their microstructure variability in Shapotou region (China). Environmental Earth Sciences 65, 77–88. https://doi.org/10.1007/s12665-011-1066-0

Lan S., Thomas A. D., Rakes J. B., Garcia‐Pichel F., Wu L., Hu C., 2021. Cyanobacterial community composition and their functional shifts associated with biocrust succession in the Gurbantunggut Desert. Environmental Microbiology Reports 13, 884–898. https://doi.org/10.1111/1758-2229.13011

Lange O. L., 2003. Photosynthesis of soil-crust biota as dependent on environmental factors, w: Belnap J., Lange O. L. (Red.), Biological soil crusts: structure, function, and management. Springer, Berlin, Heidelberg, 217–240. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-56475-8_18

Langhans T. M., Storm C., Schwabe A., 2009. Community assembly of biological soil crusts of different successional stages in a temperate sand ecosystem, as assessed by direct determination and enrichment techniques. Microbial Ecology 58(2), 394–407. https://doi.org/10.1007/s00248-009-9532-x

Li X., He M., Duan Z., Xiao H., Jia X., 2007. Recovery of topsoil physicochemical properties in revegetated sites in the sand-burial ecosystems of the Tengger Desert, Northern China. Geomorphology 88, 254–265. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.11.009

Li S. L., Xiao B., Sun F. H., Kidron G. J., 2021. Moss-dominated biocrusts enhance water vapor sorption capacity of surface soil and increase non-rainfall water deposition in drylands. Geoderma 388, 114930. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.114930

Maestre F. T., Escolar C., de Guevara M. L., Quero J. L., Lázaro R., Delgado-Baquerizo M., i in., 2013. Changes in biocrust cover drive carbon cycle responses to climate change in drylands. Glob Change Biol 19(12), 3835–3847. https://doi.org/10.1111/gcb.12306

Mager D., 2010. Carbohydrates in cyanobacterial soil crusts as a source of carbon in the southwest Kalahari, Botswana. Soil Biology and Biochemistry 42, 313–318. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.11.009

Mallen-Cooper M., Bowker M. A., Antoninka A. J., Eldridge D. J., 2019. A practical guide to measuring functional indicators and traits in biocrusts. Restoration Ecology 28(S1), S56–S66. https://doi.org/10.1111/rec.12974

Qiu D., Xiao B., Kidron G. J., 2023. Ecohydrological influences of biocrusts and their pathways in a desert steppe ecosystem. Ecohydrology 16(8), e2581. https://doi.org/10.1002/eco.2581

Quilchano C., Marañón T., 2002. Dehydrogenase activity in Mediterranean forest soils. Biology and Fertility of Soils 35, 102–107. https://doi.org/10.1007/s00374-002-0446-8

Rao B., Liu Y., Lan S., Wu P., Wang W., Li D., 2012. Effects of sand burial stress on the early developments of cyanobacterial crusts in the field. European Journal of Soil Biology 48, 48–55. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2011.07.009

Rastogi R. P., Sonani R. R., Madamwar D., 2015. Cyanobacterial sunscreen scytonemin: role in photoprotection and biomedical research. Applied Biochemistry and Biotechnology 176, 1551–1563. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1676-1

Reed S. C., i in., 2012. Changes to dryland rainfall result in rapid moss mortality and altered soil fertility. Nat Clim Chang 2(10), 752–755. https://doi.org/10.1038/nclimate1596

Riveras-Muñoz N., Seitz S., Witzgall K., Rodríguez V., Kühn P., i in., 2022. Biocrust-linked changes in soil aggregate stability along a climatic gradient in the Chilean Coastal Range. Soil Discussions 2022, 1–28. https://doi.org/10.5194/soil-8-717-2022

Rodriguez-Caballero E., Belnap J., Büdel B., Crutzen P. J., Andreae M. O., i in., 2018. Dryland photoautotrophic soil surface communities endangered by global change. Nature Geoscience 11, 185–189. https://doi.org/10.1038/s41561-018-0072-1

Root H. T., Brinda J. C., Dodson E. K., 2017. Recovery of biological soil crust richness and cover 12–16 years after wildfires in Idaho, USA. Biogeosciences 14(17), 3957–3969. https://doi.org/10.5194/bg-14-3957-2017

Rossi F., De Philippis R., 2015. Role of cyanobacterial exopolysaccharides in phototrophic biofilms and in complex microbial mats. Life 5(2), 1218–1238. https://doi.org/10.3390/life5021218

Rossi F., Mugnai G., De Philippis R., 2018. Complex role of the polymeric matrix in biological soil crust. Plant and Soil 429(1), 19–34. https://doi.org/10.1007/s11104-017-3441-4

Sun F., Xiao B., Kidron G. J., Heitman J., 2024. Biocrusts critical regulation of soil water vapor transport (diffusion, sorption, and late-stage evaporation) in drylands. Water Resources Research 60(7), e2023WR036520. https://doi.org/10.1029/2023WR036520

Tamm A., Caesar J., Kunz N., Colesie C., Reichenberger H., i in., 2018. Ecophysiological properties of three biological soil crust types and their photoautotrophs from the Succulent Karoo, South Africa. Plant and Soil 429, 127–146. https://doi.org/10.1007/s11104-018-3635-4

Thomas A. D., Dougill A. J., 2006. Distribution and characteristics of cyanobacterial soil crusts in the Molopo Basin, South Africa. Journal of Arid Environments 64(2), 270–283. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2005.04.011

Weber B., Belnap J., Büdel B., Antoninka A. J., Barger N. N., i in., 2022. What is a biocrust? A refined, contemporary definition for a broadening research community. Biological Reviews 97, 1768–1785. https://doi.org/10.1111/brv.12862

Wolińska A., Stępniewska Z., Canuto R. A., 2012. Dehydrogenase activity in the soil environment, w: Dehydrogenases. InTech Publishers, London, UK, 183–210.

Xiao B., Bowker M. A., 2020. Moss-biocrusts strongly decrease soil surface albedo, altering land-surface energy balance in a dryland ecosystem. Science of the Total Environment 741, 140425. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140425

Yeager C. M., Kornosky J. L., Morgan R. E., Cain E. C., Garcia-Pichel F., i in., 2007. Three distinct clades of cultured heterocystous cyanobacteria constitute the dominant N₂-fixing members of biological soil crusts of the Colorado Plateau, USA. FEMS Microbiology Ecology 60(1), 85–97. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2006.00265.x

Zaady E., Eldridge D. J., Bowker M. A., 2016. Effects of local-scale disturbance on biocrusts, w: Weber B., Büdel B., Belnap J. (Red.), Biological soil crusts: an organizing principle in drylands. Springer, Cham, 429–449. https://doi.org/10.1007/978-3-319-30214-0_21

KOSMOS

Pobrania

  • PDF

Opublikowane

2025-03-30

Numer

Tom 74 Nr 1 (345) (2025): Varia

Dział

Artykuły

Licencja

Prawa autorskie (c) 2025 KOSMOS

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Statystyki

Liczba wyświetleń i pobrań: 39
Liczba cytowań: 0

W górę

Akademicka Platforma Czasopism

Najlepsze czasopisma naukowe i akademickie w jednym miejscu

apcz.umk.pl

Partnerzy platformy czasopism

  • Akademia Ignatianum w Krakowie
  • Akademickie Towarzystwo Andragogiczne
  • Fundacja Copernicus na rzecz Rozwoju Badań Naukowych
  • Instytut Historii im. Tadeusza Manteuffla Polskiej Akademii Nauk
  • Instytut Kultur Śródziemnomorskich i Orientalnych PAN
  • Instytut Tomistyczny
  • Karmelitański Instytut Duchowości w Krakowie
  • Ministerstwo Kultury i Dziedzictwa Narodowego
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych w Krośnie
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych we Włocławku
  • Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie
  • Polska Fundacja Przemysłu Kosmicznego
  • Polskie Towarzystwo Ekonomiczne
  • Polskie Towarzystwo Ludoznawcze
  • Towarzystwo Miłośników Torunia
  • Towarzystwo Naukowe w Toruniu
  • Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
  • Uniwersytet Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie
  • Uniwersytet Mikołaja Kopernika
  • Uniwersytet w Białymstoku
  • Uniwersytet Warszawski
  • Wojewódzka Biblioteka Publiczna - Książnica Kopernikańska
  • Wyższe Seminarium Duchowne w Pelplinie / Wydawnictwo Diecezjalne „Bernardinum" w Pelplinie

© 2021- Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Deklaracja dostępności Sklep wydawnictwa