Выделяют 3 группы почвенных биологических процессов

- деятельность высших растений, обусловливающих круговорот химических элементов в системе почвы – растения и синтез органического вещества почвы;

- деятельность почвенных животных, разрушающих и преобразующих мертвое органическое вещество и определяющее физические и химические свойства почвы;  

- деятельность почвенных микроорганизмов, осуществляющих глубокое преобразование органического и частично минерального вещества почвы. 

1. Для оценки динамики органического вещества в системе растение-почва применяются следующие показатели. Биологическая масса (биомасса) – общееколичество живого органического вещества растительных сообществ. Важное значение имеет соотношение органического вещества в надземной и подземной составляющей. Так, например, масса корней трав в почвах степей может быть равна или даже больше надземной массы трав.

Мертвое органическое вещество – это количество органического вещества, содержащегося в отмерших частях растений, а также в накопившихся на почве продуктах опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт).

Годовой прирост – масса органического вещества, нарастающая в подземных и надземных частях растений за год. 

Опад – количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (обычно в центрах на га), но для научных целей определяется в граммах на определенную площадь. 

Большая часть биомассы лесов сконцентрирована над землей, органическое вещество корней составляет около 20% от всего количества органического вещества. В травянистых сообществах степей, а также в тундровой растительности, наоборот, основная часть биомассы заключена в почве. Корни тундровой растительности составляют 70-83%, степной - 68-85, пустынной - более 80% биомассы (табл.1). Чрезвычайно большое значение имеет годовой прирост. Можно было бы ожидать, что наибольший прирост дают растительные сообщества с наибольшей биомассой - леса. Действительно максимальный прирост приходится на растительность постоянно влажных тропических лесов (325 ц/га), однако прирост лесов умеренного и особенно бореального климата значительно меньше. Весьма велик прирост растительности луговых степей (137 ц/га, или более 50% их биомассы). Наименьшим приростом отличаются пустыни (10 ц/га) и тундра (10—25 ц/га).

Высшие растения являются концентраторами зольных элементов и азота. Основные химические элементы всех органических веществ – углерод, кислород, водород составляют около 90 % массы сухого вещества растений. Эти элементы растения получают из атмосферы и воды.

В составе растений имеются азот, фосфор, калий, кальций, натрий, магний, хлор, сера и многие другие, т. е. почти все известные химические элементы. Они не являются случайными примесями и загрязнениями, а имеют определенное физиологическое значение. В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота, большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе, и поэтому называются зольными элементами. Зола, или остаток, получаемый после удаления органических веществ из фитомассы, содержит целый ряд нелетучих оксидов так называемых зольных элементов (калий, кальций, железо, магний, хлор, сера). Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующими водами. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе почва – растительность – почва, называется биологическим круговоротом.  

Количество химических элементов в биомассе растительности необязательно пропорционально их ежегодному возврату с опадом в почву. Больше всего азота и зольных элементов поступает с опадом тропических лесов (около 1500 кг на га.). Второе место занимают степи. В луговых степях в почву поступает с опадом азота в 3 раза больше, чем в широколиственных, и в 4 раза больше, чем в хвойных лесах. 

В процессе длительной эволюции у различных групп растений выработалась способность поглощать определенные химические элементы, поэтому химический состав золы различных растений имеет существенные различия. Так, например, в золе злаков обнаружено повышенное содержание кремния, в золе зонтичных и бобовых – калия, в золе лебедовых – натрия и хлора. Неодинаковый химический состав золы растений обусловливает различия в составе зольных элементов опада основных растительных сообществ. Зольные элементы в опаде тундровой растительности находятся в меньшем количестве, чем азот, а в золе преобладает кальций и калий. В опаде таежной растительности содержание азота уступает зольным, а именно кальцию, калию и кремнию.  

Как ни важно для почвообразования перераспределение химических элементов в системе биологического круговорота, не меньшую роль растительность играет в регулировании почвенного стока, противодействии эрозии почв. Совершенно особый фактор почвообразования – время. Так как природные условия с течением времени не остаются постоянными, то происходит эволюция почв во времени. Следует отметить, что сложившиеся в настоящее время границы распространения растительных сообществ еще в недавнее геологическое время были другими, а в более отдаленные эпохи состав растительности был совершенно иным. Следовательно, образование современных или близких к ним типов почв можно представить лишь с момента возникновения современных растительных группировок. Это дает основание предполагать относительную молодость почвенного покрова большей части суши земного шара. 

  Появление живых организмов на Земле повлекло засобой глубокое изменение состава наружных оболочек планеты. Основной функцией почвенных животных является измельчение и преобразование органического вещества. Этот процесс осуществляется благодаря сложившимся системам пищевых цепей, Количество зоомассы на Земле значительно меньше количества фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн. 

Все почвенные животные делятся на три группы: геобионты – постоянные обитатели почв (дождевые черви, многоножки, ногохвостки); геофилы – живущие в почве лишь на протяжении части жизненного цикла (личинки хрущей и щелкунов); - геоксены – временно укрывающиеся в почве (вредная черепашка, некоторые насекомые).

Размеры почвенных животных также варьируют широко. По размеру особей представителей почвенной фауны делят на следующие группы:

Микрофауна - менее 0,2 мм, это простейшие, нематоды, ризоподы, эхинококки, обитающие во влажной среде внутри агрегатов.

Мезофауна - от 0,2 до 4 мм, самая многочисленная часть почвенных животных, состоящая из видов: микроартроподы, мельчайшие насекомые, некоторые мириаподы и черви, обитающие во внутриагрегатных и межагрегатных влажных порах.   Размеры макрофауны – от 4 до 80 мм, это земляные черви, моллюски, мириаподы, насекомые (муравьи, термиты и др.). Насекомые и их личинки исчисляются тысячами экземпляров на 1 м².  

Мегафауна- это животные размером более 80 мм - крупные насекомые, крабы, скорпионы, кроты, змеи, черепахи, мелкие и крупные грызуны, лисы, барсуки и другие животные, роющие в почвах ходы и норы. составляют менее 1% суммарной зоомассы в силу малочисленности.

В частности, в почвах южной части дальневосточной России обитает 808 различных видов беспозвоночных животных. Основными их представителями являются: кольчатые черви – олигохеты, наземные брюхоногие моллюски, многоножки сапрофитовые (диплоподы) и хищные (литобииды, геофилиды), пауки, кожистокрылые уховертки, насекомые (личинки мух и жуков).

Самые мелкие животные организмы выделяют в особую группу - нанофауну. Нанофауну образуют одноклеточные простейшие, живущие в почвенной воде. Геохимический эффект физиологической деятельности организмов обратно пропорционален размерам, и наиболее значимой оказывается деятельность прокариотов - бактерий и цианобактерий.

Простейшие – это микроскопические одноклеточные организмы, к которым относятся жгутиковые, амебы, корненожки и инфузории. Они питаются бактериями, водорослями и более мелкими видами простейших.

Большинство простейших живут в поверхностном 15-сантиметровом слое в аэробных условиях и участвуют в разложении органического вещества. К примеру, численность инфузорий огромнейшая. Этот класс одноклеточных животных объединяет свыше 3000 видов. По форме они очень многообразны: удлиненные, грушевидные, туфелькообразные, комковидные, кувшинообразные, листовидные, колокольчиковидные и т.д. При неблагоприятных условиях все инфузории округляются, покрываются защитной оболочкой и превращаются в покоящиеся формы-цисты. Свою жизненную способность они могут сохранять очень долго, до нескольких лет.

Инфузории называют геогоидробионтами, поскольку эти маленькие существа построить жилище не могут, а их домом являются разнообразные формы почвенной воды. В различных почвах оптимальное содержание влажности, необходимое для функционирования инфузорий, резко колеблется. Так, в песчаных почвах они более активны при влажности 18 %, в глинистых – от 35 до 40 %. На Дальнем Востоке в осенний период у увеличения влажности численность инфузорий превышает 1500 экз/га.

В водном почвенном доме живет существо, которое не имеет определенной формы. При передвижении оно постоянно меняется и становится то круглым, то лапковидным (по краям появляются разнообразные выступы). Эти обитатели называются амебами, что значит «бесформенные». Как и все живые существа, амеба дышит. Но легких у нее нет. Этот маленький живой комочек поглощает кислород всем телом. Также амеба и питается - водоросль сразу же попадает в ее тело.

Беспозвоночные животные (дождевые черви, членистоногие: клещи, ногохвостки и др.) принимают активное участие в почвообразовании. Дождевые черви улучшают физические свойства почвы: проделывают многочисленные ходы, повышают пористость, аэрацию и водопроницаемость почвы, снижают кислотность. Продукты их жизнедеятельности (копролиты) увеличивают содержание гумуса и емкость поглощения почвы. Даже если червей не очень много (50-150 особей на 1 м²), то и в этом случае они ежегодно выносят на поверхность из нижних горизонтов, обогащенных различными компонентами, 10-30 т почвы с каждого гектара земли.

Черви ведут работу не только в почвах естественного сложения, но и так называемых «запечатанных» - под бетонными, асфальтовыми и другими покрытиями. Когда почва находится в таком изолированном виде, на ее поверхность не поступает необходимого количества органического вещества в виде опада. В связи с этим земные обитатели вынуждены изощряться, чтобы добыть себе пищу. Для этого они затаскивают в свои подземные лабиринты листочки и веточки через зазоры и трещины, существующие в покрытиях. Если поверхность листа шире самой щели, через которую его необходимо втянуть в норку, то червь втаскивает лист черешком вниз. Часто, особенно по утрам, можно наблюдать, как по трещинам строго вертикально, словно приклеенные, стоят опавшие листья. Почвенные частички – это мельчайшие, раздробленные минералы и кусочки пород, которые, попадая в кишечник червя, подвергаются своего рода особому разрушению – «пищеварительному выветриванию». При этом образуются растворимые формы элементов, необходимые для роста и развития растений. Таковыми являются калий, магний, кальций, фосфор. Все компоненты, вышедшие из кишечника червя, обогащены аммиаком. Слизь, которую выделяют черви своей поверхностью, также обогащена аммиаком. В результате взаимодействия этих выделений с окружающей почвой реакция среды приближается к оптимальной для развития корневой системы растений - слабокислой или нейтральной.

Насекомые (жуки, муравьи) разрыхляют почву, улучшают физические свойства, участвуют в переработке растительных остатков и обогащают почву гумусом. 

Позвоночные животные (кроты, суслики, мыши) проделывают в земле различные ходы, смешивают растительные остатки с породой и почвой. Растительность, переработанная в пищеварительных органах животных, попадая в почву, превращается в гумус.    

Прекрасных землекопов, населяющих почву, огромное множество, однако равных кроту нет. Кроты, непрерывно работая под землей, практически никогда не покидая ее, с одной стороны, осуществляют поиск пищи, а с другой – рыхлят почву. Излюбленное лакомство крота – дождевые черви, однако главное- это то, что он уничтожает медведок и личинок майского жука. 

Млекопитающие - бобер является с одной стороны замечательным копателем, с другой стороны – мудрым строителем. Подземный вход жилища скрыт под водой и находится так глубоко, насколько необходимо, чтобы он не оказался выше поверхности воды, а также в зимнюю стужу лед не смог заковать входа. Само жилище напоминает снежные иглу эскимосов. Высота дома со сводом достигает без малого 1 м в высоту и около 2 м в ширину. Это обусловлено постоянным укреплением его ветвями.

Ондатра строит жилье по принципу ряда соединенных тоннелей длиной 10-15 м, простирающихся в разных направлениях и поднимающихся к верху и достигающих 1,-1,5 м в высоту. 

Экологические группы почвенных животных выделяются не только своими размерами, но и по типам питания. Среди животных выделяют следующие трофические группы.  

  Фитофаги питаются тканями корней живых растений, нанося ущерб сельскому и лесному хозяйству. Например, личинка майского хруща подгрызает корни молодых сеянцев сосны. Свекловичная нематода внедряется в корни сахарной свеклы до образования корнеплода и вызывает значительные потери урожая. Вирусы, поражающие бактерии, называют бактериофагами. Вирусы, паразитирующие в клетках бактерий, называют фагами (бактериофагами). Особенность вирусов в том, что размножаться они могут только в живых клетках

Зоофаги поедают других животных, являются хищниками или паразитами. Некрофаги используют в пищу трупы животных, выступая в роли санитаров в природных экосистемах. Сапрофаги – наиболее многочисленная и важная по значимости группа почвенных животных. Они перерабатывают мертвые остатки растений, опад как на поверхности почвы в подстилке, так и в зоне корневых систем. К ним относятся черви, многоножки, мокрицы, личинки насекомых. Эта экологическая группировка представляет собой наибольший интерес для изучения роли животных в преобразовании органических веществ в почве.