Другими опасными загрязнителями почв в сельском хозяйстве являются минеральные удобрения при использовании в неумеренном количестве, при неправильном хранении и транспортировке. Сельскохозяйственных вредителей предложили уничтожать отходами от производства пива.
Роль и значение бактерий-сапротрофов в природе
У зерновых — семена, корни всходов. Может также питаться и дикорастущими злаками — пырей, мятлик, тимофеевка и т. Личинки выползают по ночам, обгрызают листья и втягивают их в норку, чтобы питаться и днем. Поврежденные листья выглядят измочаленными, бесформенными комками волокон.
Десятилетиями люди боролись с такими организмами в основном агрохимией. Однако безудержная, ведущаяся по старинке химизация сельского хозяйства уже сыграла злую шутку и с экосистемой в целом, и с самим человеком. Сегодня требуются новые препараты, которые будут успешно бороться с вредителями, оставаясь безопасными для окружающей среды.
Почвенные бактерии образуют три основных класса А.
Красильников : Actinomycetae, Eubacteriae и Myxobacteriae, которые включают в себя различные по форме и функциям микроорганизмы. Микроскопические организмы почвы выполняют множество различных функций. Например, они в анаеробных условиях активно ферментируют комплексные органические соединения, преобразуя их в простые молекулярные соединения, которые легко усваиваются растениями. Важное значение в повышении урожайности растений и улучшении плодородия почвы имеют микробы-антагонисты. Это особая группа бактерий, грибов, дрожжей и других микроорганизмов, которая вырабатывает различные биологически активные вещества БАВ , в первую очередь антибиотические вещества, подавляющие рост и развитие патогенной микрофлоры. Микроорганизмы в почве образуют сложный биоценоз, в котором различные их группы находятся между собой в сложных отношениях. Одни из них успешно сосуществуют, а другие являются антагонистами.
Цель ЭМ-технологии заключается в создании оптимальных условий для развития полезной микрофлоры приводящей к оздоровлению почвы, повышению её плодородия и урожайности возделываемых культур. Микроорганизмы участвуют также в изменениях структуры и химического состава органической фракции почвы. Так, все процессы образования новых веществ и биологической минерализации идут благодаря длинной цепи последовательных и тесно переплетающимися между собой реакций, осуществляемых микроорганизмами. При этом минеральные элементы могут переходить из окисленного состояния в восстановленное, и обратно. Часть веществ вовлекается в состав резервных веществ почвы — гумусовых кислот. Обычно биологические реакции обратимы. Как правило, они образуют цепи повторяющихся биологических процессов.
Соотношения между разными физиологическими группами микроорганизмов в разных типах почв и в зависимости от антропогенной нагрузки неодинаковы и могут быстро изменяться под действием тех или иных факторов, что может служить диагностикой состояния почвы. В результате антропогенной нагрузки на почвы в связи с их хозяйственным использованием меняются условия обитания микроорганизмов, а, следовательно, изменяется соотношение основных физиологических групп микроорганизмов. Наряду с полезными формами микроорганизмов имеются и вредные, которые уменьшают запасы питательных веществ, разрушают в почве азот или же поражают корневую систему. Активность развития микроорганизмов зависит прежде всего от наличия в почве органических остатков, температуры и влажности почвы, доступа кислорода воздуха и других факторов. Не все почвы содержат большие количества микроорганизмов.
В своем большинстве бактерии почвенные являются хемосинтетиками, т. В процессе своей жизнедеятельности они производят вещества, необходимые для роста и развития других микроорганизмов. Семейство почвенных микроорганизмов достаточно разнообразно. Здесь присутствуют такие бактерии, как: Азотфиксаторы, которые способны усваивать молекулы азота и синтезировать его в органические соединения.
Почвенные бактерии гниения, которые способствуют распаду сложных веществ на простые. Эти микробы играют важную почвообразовательную роль. Бактерии, способствующие восстановлению тяжелых металлов. Бактерии брожения — масляно-, молочно- и уксуснокислые. Болезнетворные микроорганизмы. Азотофиксаторы Уникальной способностью этой группы почвенных бактерий является умение усваивать молекулы азота из воздуха, что невозможно для растений. Однако в результате синтеза, произведенного азотофиксаторами, азот может усваиваться растениями. По образу существования эти бактерии делятся на свободноживущих и симбионтов, то есть тех, которым необходимо взаимодействовать с другими микроорганизмами. Клубеньковые азотфиксаторы — симбионты, имеющие продолговатую овальную или палочкообразную форму.
Обычно они вступают во взаимодействие с бобовыми культурами, такими как горох, чечевица, люцерна и т. Поселившись в корневой системе, они образуют шарообразные узелки, которые видны даже невооруженным глазом, и живут внутри них. Симбиоз бактерий и растения приносит обоюдную выгоду. Данный вид микроорганизмов поставляет в корневища азот, в то время как питание почвенных бактерий происходит за счет переработки продуктов, получаемых непосредственно из растения и его отмерших частиц. Для многих растений клубеньковые уплотнения — единственный источник азотсодержащих соединений. Однако в средах с повышенным содержанием азота клубеньковые микроорганизмы прекращают вступать во взаимодействие с некоторыми растениями. Они очень избирательны и активируются только в определенных видах и сортах. Сегодня принято делить фиксирующие азотные соединения организмы на две группы. Первая группа — это микробы, способные вступить в симбиоз с растениями.
К их числу относят такие виды, как Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium и Azorhizobium, которые могут жить и свободно, не вступая во взаимосвязь. Вторая группа почвенных ассоциативных азотфиксаторов — это более приспособленные к свободному существованию в почве. В качестве примера почвенных бактерий можно назвать Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter, Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia и другие роды. Бактерии гниения Сапрофиты бактерии гниения обычно живут на поверхности грунта. Они обитают в верхних слоях почвы, на отмерших частях корневых систем растений, на поверхности погибших личинок. В качестве источника своей жизнедеятельности используют органическую мертвую ткань: в огромных количествах обнаруживаются на останках животных, упавших листьях и плодах растений. Результатом их жизнедеятельности является быстрое разложение и утилизация мертвых тканей. Они в значительной степени улучшают состав почвы, наполняя ее питательными веществами. К семейству сапрофитов относится большая часть представителей почвенных бактерий.
Существует два вида подобных микроорганизмов. Одни из них живут в бескислородных средах, а другим для полноценной жизнедеятельности обязательно нужен воздух. Это свободноживущие организмы, которые никогда не вступают в симбиоз. К питательным органическим соединениям сапрофиты достаточно требовательны. Любой перерабатываемый ими продукт должен содержать определенные компоненты, что влияет на процесс их роста, развития и жизнедеятельности. Обязательные питательные соединения - это: азотосодержащие соединения или определенный набор аминокислот; витамины, белковые и углеводные соединения; пептиды, нуклеотиды. Как происходит процесс Гниение органики происходит благодаря тому, что микроорганизмы, способствующие разложению материи, обладают метаболизмом. В результате этого процесса разрушаются химические связи молекул ткани, содержащей соединения азота. Питание микроорганизмов осуществляется вследствие захвата элементов, содержащих белок и аминокислоты.
В результате ферментации продуктов, поступающих в организм бактерии, из белковых соединений высвобождается аммиак и сероводород. Таким образом микроорганизмы получают энергию для своего дальнейшего существования. В природе бактерии гниения играют первостепенную роль в восстановлении и минерализации почвы. Отсюда и часто встречающееся название бактерий этого типа — редуцент. В процессе своей жизнедеятельности редуценты превращают органические вещества и биомассы в простейшие соединения СО2, Н2О, NH3 и другие. Среди гнилостных бактерий широко распространены аммонифицирующие микроорганизмы - неспорообразующие энтеробактерии, бациллы, спорообразующие клостридии. Бактерии брожения Способ питания почвенных бактерий брожения заключен в переработке органических сахаров. В естественной природной среде они обычно встречаются на поверхности растений, плодов и ягод, в молочных продуктах и в различных слоях эпителия птиц, животных, рыб и человека. В результате их жизнедеятельности происходит скисание продуктов с образованием молочной кислоты.
Благодаря такому свойству их повсеместно используют в приготовлении всевозможных заквасок и кисломолочных продуктов. Молочнокислые бактерии также являются первостепенными участниками при заготовительном силосовании растительных кормов для сельскохозяйственных животных. Почвенные молочнокислые микроорганизмы преимущественно имеют две формы — могут быть вытянуты в виде палочки или иметь сферическую форму. Болезнетворные бактерии Далеко не все микроорганизмы, обитающие в грунте, полезны для человека или животных. Существуют некоторые крайне опасные виды. Чаще всего это паразитирующие симбионты. Вред почвенных бактерий может быть проявлен в виде возникновения самых тяжелых заболеваний, таких как тиф, холера, туберкулез, сибирская язва и другие болезни. Болезнетворные микроорганизмы могут обнаруживаться на абсолютно любых поверхностях. Излюбленное место обитания в природе - застойные водоемы, организмы животных, птиц и рыб.
Бактерии гниения сапрофиты и другие условно патогенные микробы, попавшие в организм человека из окружающей среды, при наличии определенных условий могут вызвать тяжелые заболевания как у людей, так и у животных. Особенно подвержены такому воздействию люди с ослабленным иммунитетом и пациенты, страдающие от авитаминоза, неврозов и постоянного переутомления. Бывают случаи, когда вызванные резидентной микрофлорой заболевания заканчиваются летальным исходом. Сапрофитные микроорганизмы, попав в организм человека, могут вызвать бактериальный шок, развивающийся вследствие поступления в кровь большого количества условно патогенных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Обычно подобное явление происходит на фоне длительных очаговых инфекций.
Загрязнение почвы
Важнейшими микроорганизмами второй группы являются бактерии рода ризобиум, развивающиеся в клубеньках на корнях преимущественно бобовых растений. Основной отраслью сельского хозяйства является. благодаря специальному механизму, который они приобретают в процессе эволюции. Многие бактерии в почве участвуют в защите растений от других патогенных микроорганизмов. Другими опасными загрязнителями почв в сельском хозяйстве являются минеральные удобрения при использовании в неумеренном количестве, при неправильном хранении и транспортировке.
Почвенные микроорганизмы: враги, друзья и помощники
Почва является основным средством производства в сельском хозяйстве. Б. Почвенные бактерии гниения являются вредителями сельского хозяйства. Пожалуй, главные враги сельского хозяйства – болезнетворные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы).
Бактерии гниения живущие в почве
Преимущества микроорганизмов. Первое преимущество — В микробиотехнологии используют практически только трансгенные высоковирулентные микроорганизмы, или полученные путем искусственного мутагенеза и с последующей селекцией их штаммов, так называемые сверхсинтетики, которые продуцируют нужные человеку вещества в огромных количествах, значительно превышающих собственные потребности микроорганизма. Так, бактерия рода Bacillus subtilis из препарата Фитоспорин производит антибиотики сдерживающие болезнетворные микроорганизмы в организме растений, а также из пробиотических препаратов в организме человека и животных. Второе преимущество — облегчает культивирование микроорганизмов, причем можно подобрать микроорганизмы для сред почти с любыми характеристиками. При этом выращивание микроорганизмов в средах с предельными значениями температуры и рН позволяет снизить загрязнение производства вредными для него микроорганизмами, которые не выносят данных условий. Третье преимущество — связано в основном с малыми размерами микроорганизмов, что облегчает и ускоряет обмен веществ с окружающей средой и темпы роста биомассы, обуславливает удобство их применения в сельском хозяйстве, а так же хранения и т. Микроорганизмы культивируют в ферментаторах биореакторах , где создают для них все необходимые условия питательная среда, аэрация или анаэробные условия, температура, рН, удаление продуктов метаболизма, отсутствие конкурентов, паразитов и хищников. Ферментер для производства культур микроорганизмов Микроорганизмы используют субстраты питательной среды, синтезируют вещества метаболиты , растут и размножаются. В зависимости от целей культивирования конечным продуктом может быть биомасса клеток или какой-либо внеклеточный метаболит. Тогда в первом случае продуктом будет жидкая часть культуральной среды, а во втором — клетки. Минеральные азотные удобрения дороги около трети всех затрат энергии в растениеводстве падает на их производство , к тому же их неграмотное использование может привести к нитратному загрязнению продукции и среды, цветению водоемов, гибели животных.
Хорошим дополнением минеральным удобрениям является биологический азот, то есть усиление деятельности азотфиксирующих микроорганизмов почвы. Микроорганизмы, фиксирующие азот, разделяются на симбиотические и несимбиотические свободноживущие. Микроорганизмы в симбиозе с высшими растениями фиксируют за год 100—300 кг азота на гектар. К ним относятся прежде всего клубеньковые бактерии рода Rhizobium — симбионты бобовых, актиномицеты рода Frankia, образующие клубеньки на корнях ольхи, облепихи, лоха, цианобактерии Anaboena azollae, обитающие в полостях листьев водного папоротника Azolla pinnata, и ассоциативные бактерии, живущие на корнях травянистых растений. Все эти микроорганизмы используют для создания препаратов, улучшающих азотное питание соответствующих растений. Первым таким препаратом был Нитрагин, созданный в Германии в 1896 году для бобовых. Во Франции аналогичный препарат называется N-germ, в Чехии — Нитразон. Для каждого бобового растения готовят свой препарат, ибо Rhizobium обладает видовой специфичностью к хозяину. Для производства препаратов необходимо использовать штаммы Rhizobium с высокой вирулентностью способностью образовывать клубеньки и активностью азотфиксации, превышающими показатели диких почвенных Rhizobium. В результате нитрогенизации повышаются урожай и содержание белка в зеленой массе и зерне.
Бобовые увеличивают содержание азота в почве люцерна, например, оставляет в почве около трети накопленного азота , благодаря чему бобовые растения называют зелеными удобрениями — сидеральными культурами. Однако применение Ризоторфина ограничивается только бобовыми, так как эти бактерии не образуют клубеньков на корнях растений других семейств. В настоящее время все больший интерес вызывают ассоциативные азотфиксирующие бактерии, не образующие клубеньков и питающиеся корневыми выделениями травянистых растений. Производительность их азотфиксации невелика 30—40 кг азота на 1 га в год , что окупается широким кругом растений-хозяев. Сейчас найдены ассоциативные симбионты более чем у 110 видов растений, в том числе пищевых и кормовых злаков и овощей. Препарат ассоциативных азотфиксирующих бактерий Флавобактерин повышает урожай зерновых на 0,3—0,5 т на 1 га, кормовых трав — на 1,4— 1,8 т на 1 га, сахарной свеклы — на 6—7 т на 1 га, овощных культур — на 1,7—6 т на 1 га при расходе 300 г препарата на гектарную норму семян. Ризоэнтерин повышает урожай риса, озимой пшеницы и озимой ржи на 200—500 кг на 1 га и содержание белка в зерне. Оба препарата улучшают минеральный и водный обмен растений за счет усиления поглотительной способности корней, стимулируют рост растений, повышают их устойчивость к заболеваниям, так как являются антагонистами микроорганизмов фитопатогенов. Ризоэнтерин, Флавобактерин и подобные им препараты: Агрофил, Ризоагрин, Alcoligenes paradoxus 207 - не полностью удовлетворяют потребность растений в азоте, но заменяют 40—60 кг минерального азота, что позволяет сократить дозы внесения удобрений в почву и снизить степень нитратного загрязнения среды и затраты. Еще более перспективным представляется совместное использование двух видов микробных землеудобрительных препаратов — ассоциативных азотфиксирующих бактерий и микоризных грибов.
В этом тройном взаимовыгодном симбиозе бактерия снабжает всех партнеров азотом, гриб-санитар убивает болезнетворные микроорганизмы на корнях и помогает растению поглощать влагу и минеральные вещества, а растение кормит микроорганизмы продуктами фотосинтеза. Примером подобного сожительства может служить искусственно создаваемый симбиоз: пшеница, флавобактерии и гриб Glomus fasciolatum, при этом урожай биомассы пшеница увеличивается более чем наполовину. В Юго-Восточной Азии для азотного удобрения рисовых полей активно используют симбиоз цианобактерии Anaboena azollae и водного папоротника Azolla.
Поэтому существует настоятельная необходимость использования функционального потенциала микробиома, связанного с растениями, и его внедрения в растениеводство. Кроме того, новые научные методики, позволяющие отслеживать прохождение питательных веществ через растение, его резидентный микробиом и окружающую почву, откроют новые возможности для разработки более эффективных микробных консорциумов. В настоящее время все больше признается, что разнообразие микробного инокулята так же важно, как и его способность стимулировать рост растений. Неудивительно, что результаты таких исследований микробиома растений и почвы привели к смене парадигмы с отдельных, специфических почвенных микробов на более целостный микробиомный подход для повышения продуктивности культур и восстановления здоровья почвы. В данном обзоре мы рассмотрели эту смену парадигмы и обсудили различные аспекты доброкачественных подходов на основе микробиома для устойчивого сельского хозяйства. С начала 1800-х годов Министерство сельского хозяйства США рекомендовало использовать определенные ризобактерии для улучшения азотного плодородия бобовых культур Schneider, 1892. С тех пор было проведено множество исследований, посвященных взаимоотношениям между бобовыми культурами и этими бактериями, которые теперь называются ризобиями и обитают в уникальных структурах - узелках, образующихся на корнях.
Ризобии, заражающие эти узелки, способны к "биологической фиксации азота", при которой ди-азот фиксируется в формы, которые могут быть использованы растением. Симбиотически бактерии обменивают эти азотистые соединения с растением-хозяином в обмен на фотосинтетически полученный углерод. Многое еще предстоит узнать о функциональном и таксономическом разнообразии этих симбиотических бактерий и их растений-хозяев, о роли, которую они играют в глобальном азотном цикле, и, в конечном счете, о том, как их лучше использовать для повышения продуктивности растений. Это особенно актуально для маргинальных земель, которые не подходят для выращивания традиционных культур, но должны быть включены в глобальные подходы к производству продовольствия и кормов в будущем.
Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей. Полезные статьи - раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ. Красивые высказывания - цитаты, афоризмы, статусы для социальных сетей. Мы собрали полный сборник высказываний всех народов мира и отсортировали его по соответствующим рубрикам.
Вы можете свободно поделиться любой цитатой с нашего сайта в социальных сетях без предварительного уведомления администрации.
Вощинную огневку, как и муху дрозофилу, широко используют по всему миру как объект лабораторных исследований. Механизмы сопротивляемости этих насекомых были изучены ранее, а в этом исследовании ученые выясняли, какую стратегию выберут бактерии, которые преодолели защитные барьеры устойчивых насекомых и привели к гибели организм хозяина. Специалисты заражали восприимчивых неустойчивых и резистентных устойчивых насекомых бактериями B. Затем исследователи сравнивали иммунный ответ. В течение 48 часов большая часть особей, устойчивых к B.
Это подтвердило предположение о том, что уровень таких пептидов повышается у насекомых в ответ на воздействие B. Однако оказалось, что часть бактерий способна пережить усиленную иммунную защиту насекомых и привести к гибели хозяина. Такие субпопуляции продолжают развиваться и размножаться внутри трупа, конкурируя с микробиомом его средней кишки за питательные вещества.
Другие статьи в литературном дневнике:
- Интенсификация сельского хозяйства стала причиной массового исчезновения энтомофагов
- чем заключается причина появления у микроорганизмов, вредителей сельского хозяйства и...
- Топ вопросов за вчера в категории Биология
- Специальные программы
- Бактерии почвенные. Среда обитания почвенных бактерий
Вирусы – вредители сельского хозяйства
Почва является основным средством производства в сельском хозяйстве. Почва является основным средством производства в сельском хозяйстве. Основной отраслью сельского хозяйства является. Сельскохозяйственных вредителей предложили уничтожать отходами от производства пива. Это явление носит название "Естественный отбор". В процессе естественного отбора закрепляются мутации, увеличивающие приспособленность организмов. Выделяют следующие группы бактерий: бактерии гниения, почвенные бактерии, молочнокислые и болезнетворные бактерии.
Навигация по записям
- Стратегия бактерий Bacillus thuringiensis поможет контролировать сельскохозяйственных вредителей
- Добро пожаловать!
- Бактерии почвенные. Среда обитания почвенных бактерий
- Бактерии гниения : 1) Среда обитания 2) Значение в природе 3) Значение в жизни человека
Бактерии почвенные. Среда обитания почвенных бактерий
В результате ферментации продуктов, поступающих в организм бактерии, из белковых соединений высвобождается аммиак и сероводород. Таким образом микроорганизмы получают энергию для своего дальнейшего существования. В природе бактерии гниения играют первостепенную роль в восстановлении и минерализации почвы. Отсюда и часто встречающееся название бактерий этого типа — редуцент.
В процессе своей жизнедеятельности редуценты превращают органические вещества и биомассы в простейшие соединения СО2, Н2О, NH3 и другие. Среди гнилостных бактерий широко распространены аммонифицирующие микроорганизмы - неспорообразующие энтеробактерии, бациллы, спорообразующие клостридии. Бактерии брожения Способ питания почвенных бактерий брожения заключен в переработке органических сахаров.
В естественной природной среде они обычно встречаются на поверхности растений, плодов и ягод, в молочных продуктах и в различных слоях эпителия птиц, животных, рыб и человека. В результате их жизнедеятельности происходит скисание продуктов с образованием молочной кислоты. Благодаря такому свойству их повсеместно используют в приготовлении всевозможных заквасок и кисломолочных продуктов.
Молочнокислые бактерии также являются первостепенными участниками при заготовительном силосовании растительных кормов для сельскохозяйственных животных. Почвенные молочнокислые микроорганизмы преимущественно имеют две формы — могут быть вытянуты в виде палочки или иметь сферическую форму. Болезнетворные бактерии Далеко не все микроорганизмы, обитающие в грунте, полезны для человека или животных.
Существуют некоторые крайне опасные виды. Чаще всего это паразитирующие симбионты. Вред почвенных бактерий может быть проявлен в виде возникновения самых тяжелых заболеваний, таких как тиф, холера, туберкулез, сибирская язва и другие болезни.
Болезнетворные микроорганизмы могут обнаруживаться на абсолютно любых поверхностях. Излюбленное место обитания в природе - застойные водоемы, организмы животных, птиц и рыб. Бактерии гниения сапрофиты и другие условно патогенные микробы, попавшие в организм человека из окружающей среды, при наличии определенных условий могут вызвать тяжелые заболевания как у людей, так и у животных.
Особенно подвержены такому воздействию люди с ослабленным иммунитетом и пациенты, страдающие от авитаминоза, неврозов и постоянного переутомления. Бывают случаи, когда вызванные резидентной микрофлорой заболевания заканчиваются летальным исходом. Сапрофитные микроорганизмы, попав в организм человека, могут вызвать бактериальный шок, развивающийся вследствие поступления в кровь большого количества условно патогенных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности.
Обычно подобное явление происходит на фоне длительных очаговых инфекций. Нередко представители резидентной почвенной микрофлоры способствуют возникновению гнойно-воспалительных процессов и абсцессов в организме. Однако отрицательное воздействие условно патогенные микроорганизмы на организм живых существ могут оказать лишь при появлении благоприятных для их жизнедеятельности факторов.
Для улучшения земельных почв, их обогащения и минерализации такая микрофлора необходима. Ведь без нее земли вовсе перестанут быть плодородными, а это, несомненно, станет негативным фактором для естественного круговорота жизни на Земле. Борьба с вредоносными гостями Хорошо известно, что сапрофиты, попав в продукты питания, вызывают их порчу.
Эти бактерии способствуют здоровью растений, ограничивая рост грибов и оомицетов в корнях. Более того, нескольких отдельных бактерий было достаточно для защитной активности. Выводы авторов могут способствовать рациональному проектированию пробиотических бактерий или бактериальных сообществ, которые гарантируют здоровье сельскохозяйственных культур. В настоящее время группа ученых исследует, какие гены участвуют в этой защитной функции бактерий.
Потенциал микробиологии в сельском хозяйстве Детальное изучение микроорганизмов, которые живут внутри, на поверхности и вокруг растений, становится важным направлением исследований во многих странах. Параллельно ведутся исследования, создаются новые микробные препараты. Ограничение применения пестицидов, рост сегмента органических продуктов, экологические требования являются основными факторами, способствующими росту этого рынка во всем мире. Сам рынок микробиологических препаратов уже давно сегментирован на препараты, полученные посредством использования бактерий, грибов, вирусов и простейших организмов.
Микроорганизмы энергично изменяют не только органическую, но и минеральную часть почвы. Жизнедеятельность их зависит от комплекса почвенных условий, которые могут или способствовать, или задерживать развитие микробов. Количество микроорганизмов в почве достигает огромных величин. В 1 г целинных почв насчитывается 0,5 — 2, в окультуренных — 2 — 3 и более миллиардов микробов. Больше всего микроорганизмов в поверхностных горизонтах почвы 10 см. Книзу количество их убывает; на глубине нескольких метров почва относительно стерильна. Наиболее благоприятна для микробиологических процессов температура от 20 до 40о. В хорошо обработанной окультуренной почве микроорганизмов больше, чем в необработанной; их больше в пресных нейтральных и известковых почвах и меньше в засоленных. Черви и личинки перемешивают почву, вынося землю наверх из глубоких слоев и обогащают ее органическим веществом. Почвенная масса, прошедшая через кишечник дождевых червей, обогащается азотом и кальцием, приобретает большую емкость поглощения.
Следовательно, дождевые черви улучшают химические и физические свойства почвы, увеличивая пористость, аэрацию и влагоемкость ее. В сильно кислых и щелочных, заболоченных или очень сухих почвах дождевых червей нет. Наконец, почву населяют позвоночные животные, главным образом грызуны суслики, байбаки, сурки, хомяки, хорьки, мыши, слепыши, кроты , образующие местами многочисленные норы. Заполненные норы землероев, имеющие на почвенном разрезе вид овальных пятен разного диаметра, известны под названием котловин. Перерытость почвы чаще отрицательно влияет на ее свойства, увеличивая карбонатность и водопроницаемость до очень большой потери воды на фильтрацию. Глубокая обработка почвы и выравнивание поверхности уменьшают вредное действие землероев. Бактерии Бактерии низшие растения Бактерии - наиболее широко распространенная в природе группа микроорганизмов. Бактериальная клетка невелика. Клетки наиболее мелких шаровидных бактерий имеют в диаметре менее 0,1 мкм. Подавляющее большинство бактерий имеют форму палочек, прямых или изогнутых, толщина которых не превышает 0,5-1 мкм, а длина 2-3 мкм.
Очень редко встречаются бактерии-"гиганты", клетки которых имеют в диаметре-5-10 мкм, а в длину достигают 30-100 мкм. Палочки, имеющие форму спирали, называются спириллы, изогнутые - вибрионы. Бактерии, имеющие форму шара,- кокки. Некоторые бактерии имеют булавовидную форму, ветвятся. Все бактерии представлены особым типом клеток, лишенных истинного ядра, окруженного ядерной мембраной, т. В клетках бактерий отсутствуют митохондрии, хлоропласты. По способу окраски, впервые предложенного в 1884 г. Кристианом Грамом, бактерии делят на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Строение Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Клетка бактерий одета плотной оболочкой - клеточной стенкой.
Она выполняет защитную и опорную функции и придает клетке постоянную, характерную для нее форму. Толщина клеточной стенки - 0,01 - 0,04 мкм. Основным структурным компонентом стенок является муреин. У грамположительных бактерий в состав клеточных стенок входят полисахариды, тейхоевые кислоты, связанные с каркасом стенок - муреином. В стенках грамотрицательных бактерий содержатся липопротеиды и липополисахариды, муреина меньше. Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизистого вещества - капсулой, толщина которой может во много раз превосходить диаметр клетки, иногда она очень тонкая. Капсула - не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы обычно свободные, некоторые связаны с мембранами и большое количество мембранных структур, выполняющих у бактерий самые различные функции аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи. Однако их нельзя рассматривать как постоянный признак. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода крахмала, гликогена, гранулезы, волютина, полиметафосфатов.
В бактериальной, клетке встречаются и капельки жира. В центральной части клетки локализовано ядерное вещество - дезоксирибонуклеиновая кислота ДНК , не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра - нуклеоид. Бактериальная ДНК не связана с основными белками - гистонами - и в нуклеоиде расположена в виде пучка фибрилл. Многие бактерии неподвижны. У бактерий, отличающихся подвижностью, последняя обеспечивается жгутиками. У бактерий может быть один, два или много жгутиков, расположенных на одном-двух концах клетки, по всей поверхности. Диаметр их 0,01-0,03 мкм, длина может во много раз превосходить длину клетки. Бактериальные жгутики имеют сложное строение и состоят из белка флагеллина. Внутри бактериальной клетки образуются споры.
Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий бациллам, клостридиуму. Споры - не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в среду или пигментированием клеток. Некоторые пигменты бактериальных клеток имеют антибиотические свойства, поэтому значительное количество пигментированных микроорганизмов являются продуцентами антибиотиков. Питание Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах - аминокислотах, углеводах, витаминах, - которые должны присутствовать в среде, так как сами они не могут их синтезировать. В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают: сапрофитные формы - питаются мертвым органическим веществом молочнокислые бактерии, бактерии гниения и др. Многие формы обладают способностью и к паразитическому, и к сапрофитному образу жизни палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллеза и др. Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счет неорганических соединений. Среди них различают: фотосинтезирующие бактерии синтезируют органические вещества за счет солнечной энергии - цианобактерии, пурпурные бактерии и зеленые бактерии ; хемосинтетики синтезируют органические вещества за счет химической энергии окисления серы - серобактерии, аммония и нитрита - нитрифицирующие бактерии, железа - железобактерии, водорода - водородные бактерии ; метилотрофы синтезируют органическое вещество за счет химической энергии метаболизма углеродных соединений, содержащих метильную группу, простейшими из которых является метан.
Размножение Бактерии размножаются двойным бинарным делением. После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определенных условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы: у шарообразных бактерий пары клеток - диплококки, цепочки - стрептококки, пластинки, пакеты - сарцины. Палочкообразные бактерии также могут образовывать пары и цепочки. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жесткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа - растения, животные и люди - постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы - аборигены нашей планеты, первопоселенцы, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты. Микрофлора почвы. Количество бактерий в почве чрезвычайно велико - сотни миллионов и миллиардов особей в 1 г табл. Таблица 1.
Мишустину Почва Количество микроорганизмов, млн. Виноградскому, бедные микрофлорой почвы содержат 200-500 млн. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоев табл. Часто они развиваются в толще сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков. Среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и неспоровые формы. Микрофлора - один из факторов образования почв. Областью активного развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Ее называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней,- ризосферной микрофлорой. Микрофлора водоемов. Вода - природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы.
Фактор, определяющий количество бактерий в воде,- наличие в ней питательных веществ. Очень богаты бактериями открытые водоемы, реки. Очень загрязнена вода в пригородной полосе за счет стоков. Со сточными водами в водоемы попадают патогенные микроорганизмы: бруцеллезная палочка, палочка туляремии, вирус полиомиелита, ящура, возбудители кишечных инфекций палочки брюшного тифа, паратифа, дизентерийная палочка, холерный вибрион и др. Бактерии долго сохраняются в воде, поэтому она может быть источником инфекционных заболеваний. Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл, а загрязненная - 100-300 тыс. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном его слое, где бактерии образуют пленку. В этой пленке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. Есть нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии. По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но в воде встречаются и специфические бактерии Вас.
Микрофлора воздуха. Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязненности пылью и др. Каждая пылинка является носителем микроорганизмов, поэтому их очень много в закрытых помещениях от 5 до 300 тыс. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными городами. Воздух сельских местностей чище. Микробиологическому исследованию воздуха уделяется очень большое внимание, поскольку воздушно-капельным путем могут распространяться инфекционные болезни грипп, скарлатина, дифтерия, туберкулез, ангина и др. Микрофлора организма человека. Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. Количество микробов на коже одного человека составляет 85 млн.
На руках обнаруживают кишечные палочки, стафиллококки. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками - прекрасная среда для развития микроорганизмов. Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нем гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т. Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой мозг, сердце, кровь, печень, мочевой пузырь и др. У микроорганизмы, вызывающие инфекционные заболевания, называются болезнетворными, или патогенными табл. Они способны проникать в ткани и выделять вещества, которые разрушают защитный барьер организма. Факторы проницаемости высокоактивны, действуют в малых дозах, обладают ферментными свойствами. Они усиливают местное действие болезнетворных микроорганизмов, поражают соединительную ткань, способствуют развитию общей инфекции. Это инвазионные свойства микроорганизмов.
Вещества, угнетающие защитнце силы организма и усиливающие патогенное действие возбудителей, называются агрессинами. Болезнетворные микроорганизмы выделяют также токсины - ядовитые продукты жизнедеятельности. Наиболее сильные яды, выделяемые бактериями в окружающую среду, называются экзотоксинами. Их образуют дифтерийная и столбнячная палочки, стафиллококк, стрептококк и др. У большинства бактерий токсины выделяются из клеток только после их смерти и разрушения. Такие токсины называются эндотоксинами. Их образует туберкулезная палочка, холерный вибрион, пневмококки, возбудитель сибирской язвы и др. Есть бактерии, которые называются условнопатогенными, потому что в обычных условиях они живут как сапрофиты, но при ослаблении сопротивляемости организма человека или животного могут вызвать серьезные заболевания. Пастер Луи 1822-1895 - французский микробиолог и химик. Основоположник микробиологии и иммунологии.
Предложил метод предохранительных прививок вакцинами, которые спасли и спасают миллионы людей от инфекционных заболеваний. Например, кишечная палочка - обычный сапрофит кишечника - при неблагоприятных условиях может вызывать воспалительные процессы в почках, мочевом пузыре, кишечнике и других органах. Большой вклад в борьбу с инфекционными болезнями животных и человека внес Луи Пастер. Симбиоз клубеньковых бактерий и бобовых растений Из 13 000 видов 550 родов бобовых растений клубеньки выявлены пока только у 1300 видов 243 рода. Из этих растений более 200 видов - сельскохозяйственные растения. Благодаря клубенькам бобовые растения приобретают способность усваивать атмосферный азот. Бактерии, вызывающие образование клубеньков у бобовых клубеньковые бактерии , принадлежат к роду ризобиум. Эти бактерии свободно живут в почве, но фиксацию молекулярного азота способны осуществлять лишь в симбиозе с растением. Комплекс растение - ризобиум является примером настоящего симбиоза. Растение обеспечивает бактерии питательными веществами и создает для них оптимальные условия существования, а бактерии снабжают растение азотом.
Растение реагирует на бактерии уродливым разрастанием ткани, а в случае недостатка некоторых элементов питания например, бора бактерия может стать настоящим паразитом растения. В условиях обильного снабжения углеводами клубеньковая бактерия интенсивно фиксирует азот атмосферы. Для клубеньковых бактерий характерно поразительное разнообразие форм - полиморфность. Они могут быть палочковидными, овальными, в форме кокков подвижных и неподвижных. Клубеньковые бактерии - микроаэрофилы развиваются при незначительном количестве кислорода в среде , однако предпочитают аэробные условия. В качестве источников углерода в питательных средах используют углеводы и органические кислоты, источников азота - разнообразные минеральные и органические азотосодержащие соединения. Клубеньковые бактерии обладают строгой специфичностью. Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз: 1 инфицирование корневых волосков; 2 процесс образования клубеньков. В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножаясь, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Реакция почвы - нейтральные значения pH.
Степень обеспеченности бобовых растений доступными формами минеральных соединений азота, фосфрра, калия, кальция, магния, серы, железа, микроэлементов. Биологические факторы - ризосферная микрофлора, насекомые. Корневые клубеньки распространены не только у бобовых растений. Имеется около 200 видов различных растений, связывающих азот в симбиозе с микроорганизмами, образующими клубеньки на их корнях или листьях. Изучены клубеньки на корнях ольхи, якорцев из семейства парнолистниковых , вейника лесного. Обнаружены клубеньки на корнях капусты, редьки семейство крестоцветных. Клубеньки на листьях образуют бактерии филлосферы, которые также участвуют в азотном питании растений. Нитрагин - бактериальное удобрение, состоящее из нескольких штаммов клубеньковых бактерий. Роль бактерий в природе Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Круговорот азота.
Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Подсчитано, что количество азота, участвующего в круговороте, составляет 108-109 т в год. Биологическая фиксация азота осуществляется свободноживущими бактериями несимбиотическая фиксация азота и бактериями, существующими в сообществе с растениями симбиотическая фиксация азота. К первой группе относятся цианобактерии, азотобактер, фотосинтезирующие бактерии, некоторые виды клостридиум. Важнейшими микроорганизмами второй группы являются бактерии рода ризобиум, развивающиеся в клубеньках на корнях преимущественно бобовых растений. Проблема фиксированного азота имеет большое, значение для сельского хозяйства. Превращение органического азота и образование аммиака. Значительное количество азота, запасенного в органических соединениях живых организмов, сохраняется в растительных и животных тканях и освобождается лишь после смерти этих организмов. Разложение органического азота с образованием аммиака бсуществляется микроорганизмами. Аммонификация - гидролиз сложных органических соединений белков, нуклеиновых кислот до более простых аминокислот, органических азотистых оснований , которые затем расщепляются в результате дыхания и брожения.
Осуществляется микроорганизмами рода бациллюс картофельная, сенная, чудесная палочки. Разложение белка в анаэробных условиях - гниение - обычно не приводит к освобождению всего аминного азота в виде аммиака. Гнилостное разложение характерно для деятельности анаэробных бактерий рода клостридиум. Нитрификация - превращение аммиака в нитрат, осуществляется в природе двумя высокоспециализированными группами аэробных бактерий. Происходит в два этапа: на первом аммиак окисляется до нитрита с помощью бактерий нитрозомонас и нитрозоцистис; на втором нитрит окисляется до нитрата с участием нитробактера. В результате совместной деятельности этих бактерий образуется нитрат - основное азотистое вещество почвы, используемое растениями в процессе роста. Денитрификация - процесс восстановления нитрата до нитрита и газообразного азота. В ходе этого процесса связанный азот удаляется из почвы и воды с освобождением газообразного азота в атмосферу. В этом процессе участвуют бактерии родов псевдомонас и бациллюс, а также кишечная палочка, способная восстанавливать нитраты до нитритов. Круговорот углерода.
Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии псевдомонады, бациллы, актиномицеты осуществляют полное окисление органических веществ. В анаэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путем сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода нитрат, сульфат или С02. Брожение молочнокислое аэробный процесс - разложение углеводов лактозы, мальтозы, сахарозы, глюкозы до молочной кислоты. Осуществляется бактериями семейства лактобактерий болгарская палочка, молочный стрептококк. Используется в пищевой получение молочнокислых продуктов, квашение овощей , хлебопекарной промышленности, при силосовании кормов. Брожение пропионовокислое анаэробный процесс - разложение углеводов и солей молочной кислоты до пропионовой, уксусной кислот, углекислого газа, воды. Осуществляется бактериями рода пропионибактериум, некоторыми видами клостридиум Clos. Используется в молочно-сыроварных производствах. Брожение маслянокислое анаэробный процесс - разложение углеводов, белков с образованием масляной кислоты, углекислого газа, водорода.
Осуществляется бактериями рода клостридиум Clos, pasteurianum; Clos. Брожение пектиновых веществ анаэробный процесс - разложение пектиновых веществ до масляной, уксусной кислот, углекислого газа, воды. Осуществляется бактериями рода клостридиум Clos. Используется при первичной обработке волокнистых растений. Окисление целлюлозы - гидролиз целлюлозы до глюкозы или целлобиозы, а затем окисление продуктов гидролиза. Осуществляется бактерией цельвибрио. Используется при росяном замачивании льна и других волокнистых культур. Окисление сахаров или этилового спирта уксуснокислое брожение - окисление сахаров или этилового спирта до уксусной кислоты, которая затем может окисляться до углекислого газа. Осуществляется бактериями рода ацетобактер. Используется в производстве уксуса.
Круговорот серы. Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы. Прямое образование сероводорода из сульфата. Сероводород образуется из сульфата за счет деятельности сульфатредуцирующих бактерий, относящихся к родам спирилум и споровибрио Spirillum desulfuricans vibrio; Sporovibrio desulfuricans. Роль этих бактерий в круговороте серы можно сравнить с ролью нитратредуцирующих бактерий в круговороте азота. Деятельность этих бактерий особенно заметна в иле на дне прудов и ручьев, в болотах и вдоль побережья моря образование лечебных грязей. Окисление сероводорода и серы осуществляется фотосинтезирующими и хемоавтотрофными бактериями. Может происходить в аэробных условиях под действием бесцветных серобактерий Beggiatoa, Thiothrix, Thiobaciilus и в анаэробных под действием фотосинтезирующих пурпурных и зеленых серобактерий Chromatium, Thiospirillum. Такие окислительные реакции вызывают местное закисление почвы, поэтому серу обычно добавляют к щелочным почвам, чтобы увеличить их кислотность. Круговорот железа.
Он может вызвать заболевания дыхательной системы, провоцировать головные боли и тошноту, а также отрицательно влиять на плодородие почвы и водные экосистемы, в которые попадает. Помимо аммиака и сероводорода, в процессе гниения выделяются и другие опасные вещества, такие как метан и углекислый газ. Эти газы являются главными причинами парникового эффекта и способствуют ухудшению климатической ситуации на планете. В целом, разрушение почвенного слоя бактериями гниения может привести к утрате плодородности почвы, загрязнению водных и воздушных ресурсов, а также ухудшению качества жизни человека и других видов, зависящих от этих экосистем. Экологическое значение бактерий гниения и методы сохранения почвенного биоразнообразия Бактерии гниения играют ключевую роль в поддержании экологического баланса и функционировании почвенной системы. Они осуществляют разложение органических веществ в почве, что способствует образованию плодородного гумуса и обогащению ее минеральными элементами. Экологическое значение бактерий гниения проявляется в нескольких аспектах. Во-первых, они участвуют в круговороте органического вещества, переводя его из остатков растений и животных в доступную для других организмов форму. Таким образом, бактерии гниения являются основными декомпозерами в природных экосистемах. Во-вторых, бактерии гниения способны дезинтегрировать токсические вещества, такие как пестициды или нефтепродукты, что помогает очищать почву и окружающую среду от загрязнений.
Однако, почвенное биоразнообразие стало нарушаться из-за антропогенного воздействия на окружающую среду. Изменение химического состава почвы, в результате использования удобрений и пестицидов, может иметь негативные последствия для бактерий гниения. Сохранение почвенного биоразнообразия может быть достигнуто с помощью ряда методов. Одним из них является органическое земледелие, основанное на использовании натуральных удобрений и отказе от пестицидов. Это позволяет сохранить естественное сообщество бактерий гниения и поддерживать их важную роль в почвенной экосистеме.