Бактерии и их значение в жизни растений

Взаимоотношения растений и микроорганизмов [1969 Германов Н.И. – Микробиология]

Бактерии и их значение в жизни растений

НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

В природных условиях высшие растения и микроорганизмы тесно взаимосвязаны, между ними существуют различные формы взаимоотношений и взаимного влияния. Здесь, конечно, в первую очередь необходимо отметить тесный симбиоз бобовых растений и клубеньковых бактерий, описанный нами в разделе о круговороте азота.

Корни растений в процессе жизнедеятельности выделяют некоторое количество органических соединений: кислоты, сахара, спирты и иногда даже аминокислоты. На поверхности корней и в почве, непосредственно примыкающей к корням растений, содержится много питательных веществ, и микроорганизмы здесь усиленно развиваются. Слой почвы, примыкающий к корням и находящийся под влиянием деятельности корневой системы растений, называется ризосферой. В ризосфере различают три зоны: 1) поверхность корней, наиболее богатую микробами; 2) непосредственно прилегающий к поверхности корней тончайший слой почвы; 3) зону собственно ризосферы, расположенную на расстоянии 0,5-1 мм от поверхности корня. В ризосфере имеется гораздо больше питательных для микробов веществ, чем вне ризосферы.

В районе ризосферы микробов содержится в десятки, сотни раз больше, чем вне зоны деятельности корней. Даже такие автотрофные бактерии, как нитрифицирующие, в ризосфере встречаются в гораздо большем количестве, чем в остальной почве. Количество микроорганизмов в ризосфере изменяется в зависимости от фазы развития растения. Общее количество их возрастает от начала прорастания семени до цветения. Во время цветения число их падает. Но разные группы и виды микроорганизмов имеют свой максимум развития на корнях. Так, грибы, актиномицеты и клетчаткоразлагающие бактерии в большом числе встречаются во втором периоде развития растения.

В ризосфере обычно больше бесспоровых бактерий, а из них преобладают различные виды псевдомонас, радиобактеров, микобактерий и др. В ризосфере различных растений может наблюдаться специфическая микрофлора, т. е. преобладание одних видов микробов над другими.

Микробы ризосферы, питаясь корневыми выделениями, сами подготовляют питательные вещества для растений путем разложения растительных остатков, гумуса, выделения различных физиологически активных веществ.

Свою микрофлору имеют и наземные части растений – листья, стебли. На них также приспособились существовать особые виды микробов, например: Bact. herbicola, имеющая желтый пигмент, молочнокислые и флюоресцирующие бактерии, дрожжи, плесени. Пищей им служат некоторые вещества, выделяемые растениями на поверхность эпидермиса.

Обратите внимание

Эти микроорганизмы, называемые эпифитными, размножаются на семенах. Правильно сохраняющиеся семена с нормальной всхожестью имеют определенный состав эпифитной микрофлоры, так что по эпифитной микрофлоре можно определить качество посевных семян.

Ризосферная и эпифитная микрофлора живет на поверхности растительных покровов за счет выделений клеток растений. В отличие от них паразитарные микроорганизмы нарушают целостность покровов, внедряются в организм и вызывают его заболевание. Рис. 41. Эктотрофная (1-4) и эндотрофная (5-7) микориза: 1 – корень без микоризы с корневыми волосками и корневым чехликом; 2 – корень бука с микоризой; 3 и 4 – продольные разрезы покрытого микоризой корня граба; 5 – эндотрофная микориза подбела, болотного кустарника из семейства вересковых, часть корня (увеличено); 6 – поперечный разрез того же корня; 7 – продольный разрез того же корня видны клетки, наполненные грибными гифами

Между грибами и корнями растений также имеются особые симбиотические взаимоотношения. У подавляющего большинства растений – древесных, злаковых и других – на корнях имеются микоризы. Микориза (грибокорень) представляет собой грибной мицелий, развившийся на корнях растения. Микоризообразующие грибы имеются среди фикомицетов, аскомицетов и базидиальных грибов.

Микориза – очень распространенное явление, и такой симбиоз имеет важное значение в жизни растения и гриба, представляя собой микотрофный тип питания.

Различают наружную (экто) и внутреннюю (эндо) микоризу. Наружная микориза окутывает корень плотным чехлом мицелия, который проникает в корень на небольшую глубину, главным образом в межклетники коровой паренхимы. От грибного чехла во все стороны почвы отходит густая сеть гиф мицелия. Корневые волоски отмирают.

При эндотрофной микоризе сплошного оплетения мицелием корней не происходит. Только часть гиф выходит в почву. Волоски корней сохраняются. Мицелий эндомикоризы размещается главным образом между клетками коровой паренхимы. Мицелий проникает внутрь клеток, образуя в них клубки гиф. Но клетки корня остаются живыми, они постепенно переваривают проникший в них мицелий. Наблюдается еще экто-эндотрофная микориза, совмещающая в себе признаки, свойственные обеим формам микоризы.

Значение микоризного симбиоза высшего растения с грибом многообразно. Грибной мицелий увеличивает рабочую поверхность корня и таким образом усиливает всасывание воды и различных питательных веществ. Гриб также усиливает питание растения за счет растворения труднорастворимых неорганических и органических соединений, снабжает растение азотистым питанием в виде аммиака при минерализации органических остатков. Особенно большое значение имеет снабжение растения витаминами, ростовыми веществами.

Основное значение высшего растения для гриба заключается в снабжении его глюкозой и специальными метаболитами корневой системы. Энергия, заложенная в глюкозе, дает возможность грибу усваивать труднорастворимые соединения фосфора и разлагать органические вещества, например торф.

Важно

Особенно тесная взаимосвязь с грибом существует у орхидных растений. Микориза у орхидей эндотрофная. Прорастание семян орхидных растений без микоризы происходит с трудом или совсем не происходит. Оказалось, что у этих растений очень понижен синтез витаминов: никотиновой кислоты (РР), витамина B1 и др. Когда эти витамины прибавляли к семенам, то они быстрее прорастали. Тропические орхидеи хорошо растут в стерильных условиях без гриба, но при наличии витаминов. Выявившееся значение витаминов для орхидных открывает новую сторону микоризного питания.

Эктотрофную микоризу имеет большинство древесных пород. По Н. В. Лобанову, высокомикотрофными являются сосна, дуб, ель, лиственница, слабомикотрофными – береза, липа, осина, тополь. Немикотрофными являются бересклет, боярышник, бузина и др.

При полезащитных лесонасаждениях в степных районах рекомендуется применять искусственную микоризацию путем внесения в лунку с семенами лесной земли, богатой микоризой.

Микотрофный способ питания имеется у некоторых однолетних сельскохозяйственных растений, например твердой пшеницы, проса. Но бесспорных доказательств, что грибы при этом играют важную роль в питании растений, еще нет.

Микроорганизмы вырабатывают особые физиологически активные вещества. Сюда относятся различные факторы роста, витамины, ферменты, ауксины, антибиотики, гиббереллины, некоторые аминокислоты. Растения сами могут образовывать их, но не всегда в достаточном количестве. Так, ауксины (стимуляторы роста) синтезируются самими растениями. Но все же дополнительное внесение стимуляторов оказывает очень большое влияние на растения. Гетероауксины в настоящее время получаются синтетически, но в естественных условиях растения получают их дополнительно от микроорганизмов ризосферы.

Биотические вещества образуются бактериями, грибами, дрожжами, актиномицетами, водорослями. По способности образовывать биотические вещества микробы можно разделить на две группы. Одни образуют все необходимые для роста вещества сами и поэтому могут развиваться на синтетических средах без витаминов. Сюда относятся хемосинтезирующие бактерии, например нитрификаторы, Thiobacillus thiooxydans и др. Энергично образует витамины группа бактерий, не усваивающих углекислоту, по развивающихся на синтетических средах, не содержащих витаминов, как, например, большинство почвенных бактерий: азотобактер, клубеньковые бактерии, псевдомонас и др. Избыток витаминов они выделяют в почву. По подсчетам М. Н. Мейселя, в одном гектаре плодородной почвы накапливается за год 400 г витамина B1, 300 г витамина В6, 1 кг никотиновой кислоты. Физиологически активные вещества могут находиться в адсорбированном состоянии длительное время, до 50-60 дней, не теряя активности. Часто недостаток витаминов испытывают корни, поставщиками витаминов для которых является микрофлора ризосферы и эндотрофная микориза.

Среди почвенных микробов особенно много образующих антибиотические вещества. В растениеводстве установлено, что под влиянием различных антибиотиков лучше прорастают семена, усиливается рост корней. Они очень перспективны для лечения некоторых бактериальных и грибных болезней растений. Они не ядовиты для человека и животных, поэтому имеют преимущество перед химическими средствами и могут оказывать не только антибиотическое, но и стимулирующее действие. Эффективность их действия в растениеводстве еще слабо изучена.

Гиббереллины выделены впервые из аскомицетного гриба Gibberella. Теперь такие вещества найдены и у микробов, актиномицетов и дрожжей. Они увеличивают во много раз вегетативную массу растений. В минимальных количествах, измеряемых микрограммами, гиббереллиновая кислота увеличивает высоту капусты, кукурузы, размеры плодов томатов, картофеля, гороха и др. в несколько раз.

Совет

Физиологически активные вещества влияют положительно только при определенном оптимальном количестве. Как при недостатке, так и при избытке их растения повреждаются. В больших концентрациях они уже губят растения. Поэтому некоторые из них используются как гербициды для уничтожения сорняков.

Здесь необходимо также отметить, что найдены в последнее время микроорганизмы – сильные антагонисты насекомых – вредителей сельскохозяйственных культур и лесов. Так, найдены бактерии, которые оказались очень патогенными для гусениц сибирского шелкопряда (Вас. dendrolimus, Bact. tuviensis) – этого бича сибирских лесов. Обработка лесов культурами этих бактерий путем опрыскивания с самолетов губит до 95% гусениц и куколок шелкопряда. Дальнейшие поиски подобных микроорганизмов, несомненно, приведут к открытию новых способов уничтожения других вредителей сельскохозяйственных растений.

Источник: http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st044.shtml

Значение бактерий в природе и жизни человека. Материалы для урока в 6 классе

Образование 9 марта 2015

Бактерии, по данным ученых, – самые древние жители Земли. Они появились на планете в незапамятные времена и долгое время были единственными на ней. Их строение примитивно.

Это одноклеточные организмы, многие из которых и сейчас сохраняют основные черты своих предков, заселивших Землю в давние времена. Значение бактерий в природе и жизни человека даже трудно объективно оценить.

Множество

Со времени изобретения первого мощного микроскопа (17 век), позволяющего рассмотреть этих мелких обитателей моря и суши, их было открыто множество. В науке они были выделены в отдельную группу, которая так и называется – «бактерии». Перед тем как говорить про значение бактерий в природе и жизни человека, несколько слов о них самих.

Немного о бактериях

Они могут иметь различную форму. Кокки – шарообразную, бациллы – палочковидную, вибрионы – как запятые, спириллы – спиралевидную, стрептококки – цепочка, стафилококки – грозди, диплококки – округлые парные. Все они способны передвигаться при помощи жгутиков или другими способами.

Бактерии обнаруживаются везде: даже в каплях самой чистой воды, в почве, в воздухе, на камнях и поверхности кожи. Они также найдены внутри некоторых других организмов, например, у человека. Всего лишь в одном грамме чернозема могут проживать миллионы бактерий.

Читайте также:  Польза и вред бактерий-симбионтов для живых организмов

Они неприхотливы и крайне жизнеспособны: выдерживают нагревание до 90 градусов, не гибнут при заморозке, поднимаются в атмосферу до 30 км, опускаются вглубь почвы на километры, живут в глубинах океана – настоящие хозяева нашей планеты!

Видео по теме

Значение бактерий в природе и жизни человека

  1. Преобразование биомассы. Бактерии усердно перерабатывают и утилизируют погибшие организмы животных и растений. В результате они превращаются в удобрения и почвенные слои, поддерживая круговорот биоматериала в природе.

    К примеру, листья, опавшие с дерева осенью на землю, к следующему сезону будут превращены бактериями в качественный перегной, удобряющий почву, помогающий дереву питаться.

  2. Поглощение и фиксация азота. Только лишь этим организмам под силу ассимиляция азота.

    Специальные ферменты позволяют бактериям усваивать азот из атмосферы и соединять его с минералами, превращая в удобрения для растений.

  3. Производство кислорода. Скорее всего, без бактерий мы бы с вами задохнулись.

    Потому что львиную долю кислорода для земной атмосферы производят мириады этих маленьких существ. В этом, пожалуй, основное значение бактерий в природе и жизни человека.

  4. Производство кисломолочных продуктов.

    Без этих маленьких организмов не было бы кислого молока, а, значит, и йогуртов, кефира, сыров и других привычных нам продуктов.

  5. На ферме. А в сельском хозяйстве бактерии помогают фермеру бороться с вредителями и сорными растениями при помощи введения в почву бактериальных удобрений.

Значение бактерий в природе и жизни человека. Плюсы и минусы

Однако эти микроскопические организмы являются не только нашими помощниками. От них бывает и вред для природы и человека. Бактерии переносят некоторые опасные заболевания: например, холеру, туберкулез и многие другие.

Они способны вызывать эпидемии, которые могут погубить человечество. Создано даже различное смертельное бактериологическое оружие, ныне запрещенное в мире. Поэтому человеку необходимо держать их под постоянным контролем.

Данные материалы могут быть использованы для урока “Значение бактерий в природе и жизни человека” (6 класс).

Источник: fb.ru

Источник: https://monateka.com/article/187084/

Значение бактерий в природе и жизни человека

В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, выполняя роль разрушителей органического вещества – остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы и биологический круговорот.

И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью.

Встречаются бактерии – симбионты (от лат. «сим» – вместе, «биос» – жизнь), которые живут в организмах растений и животных и приносят им определенную пользу.

Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корешках некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха и таким образом снабжают эти растения азотом, необходимым для жизнедеятельности.

Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий.

Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот.

Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч.

«патос» – болезнь и «генезис» – происхождение) бактерии – источник различных заболеваний человека и животных, таких, как воспаление легких, туберкулез, аппендицит, сальмонеллезы, чума, холера и др.

Поражают бактерии и растения.

Водоросли

Разделение водорослей на систематические группы высшего ранга в основном совпадает с характером их окраски, связанной конечно, с особенностями строения. Водоросли разделены по 10 отделам:

1. сине – зелёные водоросли;

2. пирофитовые водоросли;

3. золотистые водоросли;

4. диатомовые водоросли;

5. жёлто – зелёные водоросли;

6. бурые водоросли;

7. красные водоросли;

8. эвшеновые водоросли;

9. зелёные водоросли;

10. хоровые водоросли.

II. Способы питания водорослей.

Обратите внимание

Несмотря на удивительное многообразие жизненных форм растений, большинство из них объединяет уникальная способность, которая определяется способом их питания.

В отличие от животных организмов и многих бактерий, использующих для своей жизнедеятельности готовые органические соединения, у растений выработалась в ходе эволюции способность использовать для питания такие полностью окислённые вещества, как углекислота и вода, и создавать на их основе органические соединения. Этот процесс в природе осуществляется за счёт энергии солнечного света и сопровождается выделением кислорода. Использование световой энергии для биологических синтезов стало возможным благодаря появлению у растений комплекса поглощающих свет пигментов, важнейшим из которых является хлорофилл.

Водоросли, уже простейшие из них – сине – зелёные, являются первыми организмами, у которых появилась в процессе эволюции способность осуществлять фотосинтез с использованием воды в качестве источника водорода и выделением свободного кислорода, то есть процесс, свойственный всем другим водорослям, а за ними и высшим растениям.

Осуществляемый растениями в грандиозном масштабе процесс преобразования энергии света в химическую энергию продуктов фотосинтеза является практически единственным ''руслом'', через которое ''вливается'' в биологически приемлемой форме энергия, необходимая для поддержания жизни и круговорота веществ в биосфере нашей планеты. Именно поэтому выдающийся русский естествоиспытатель К.А. Тимирязев говорил о «космической роли зелёных растений». О размерах фотосинтетической деятельности растений в планетарном масштабе можно судить по тому, что весь кислород атмосферы Земли имеет, как сейчас доказано, фотосинтетическое происхождение. Залежи каменного угля представляют собой своеобразный ''запас'' некогда преобразованной в результате фотосинтеза растений солнечной энергии, складированный в определённые геологические эпохи.

Второй особенностью питания водорослей и других растений, не менее важной, хотя и не такой специфичной, как фотосинтез, является их способность усваивать азот, серу фосфор, калий и другие минеральные элементы в виде ионов минеральных солей и использовать их для синтеза таких важнейших компонентов живой клетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, макроэргические соединения, вещества вторичного обмена. Среди сине – зелёных водорослей имеются формы, способные осуществлять процесс фиксации свободного азота атмосферы и превращать его в органические азотные вещества своего тела.

III. Клетка водоросли.

Клетка – основная структурная единица тела водорослей, представленных либо одноклеточными, либо многоклеточными формами.

Особенность одноклеточных форм определяется тем, что здесь организмы состоят всего из одной клетки, поэтому в её строении и физиологии сочетаются клеточные и организменные черты.

Мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль выполняет роль своеобразной фабрики, которая добывает сырьё, его перерабатывает и производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры.

Кроме того, важным продуктом её деятельности считается кислород. Таким образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе.

Важно

Одноклеточные водоросли иногда образуют временные или постоянные скопления в виде колоний.

Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма.

При знакомстве с водорослями бросается в глаза чрезвычайное разнообразие как форм, так и размеров их клеток. Наибольшая пестрота картин обнаруживается у свободноживущих одноклеточных водорослей.

У водорослей, в отличие от высших растений, встречаются клетки, содержимое которых окружено лишь тонкой мембраной. Такие клетки обычно называют голыми. Они не способны сохранять свою форму и постоянно находятся в амёбоидном состоянии. Подобного рода клетки встречаются как среди одноклеточных, так и многоклеточных водорослей, чаще всего на стадии гамет и зооспор.

Клетки некоторых водорослей (эвгленовых, жёлто – зелёных) помимо плазмалеммы, окружены кожистым, эластичным слоем. Этот слой получил название пелликулы, или перипласта. Он состоит из фибриллярного вещества и имеет сложную, многослойную организацию. Клетки с такой пелликулой обычно очень изменчивы по форме.

Только толстая, похожая на панцирь пелликула может прочно её зафиксировать. На поверхности пелликулы иногда возникают складки, выросты в виде зубцов или утолщения, называемые чешуйками. Эти структуры в различных сочетаниях образуют самые причудливые узоры, придавая организму неповторимый облик.

Но главная их функция – повышение прочности клеточного покрова.

Последующим развитием растительной клетки следует признать появление на её поверхности покрова в виде оболочки – сначала пектиновой, а затем и целлюлозной. Преимущество этого образования состоит в том, что оно удачно сочетает в себе защитную и опорную функции с возможностью ростовых процессов и проницаемостью.

Клеточные оболочки водорослей весьма разнообразны как по своему строению, так и по химическому составу. Толщина оболочки варьируется не только от вида к виду, но и даже в пределах одного вида в зависимости от возраста клетки.

Совет

По времени заложения и особенностям роста различают первичные и вторичные оболочки. В активно делящихся клетках обычно образуется только первичная оболочка. Её рост идёт в двух направлениях: увеличивается поверхность и толщина.

Вторичная оболочка подвергается гидратации, становится эластичной и получает возможность растягиваться.

Оболочки многих водорослей снабжаются разного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек. Их роль для клетки неоднозначна: в одних случаях они выполняют защитную функцию, а в других обеспечивают оптимальные условия жизни.

В любой клетке различают два тесно связанных друг с другом компонента: ядро и цитоплазму, причём от степени их развития зависит уровень организации клетки в целом.

Водоросли – единственная группа растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной организации: прокариотическая – у сине – зелёных водорослей, мезакариотическая – у панцирных жгутиковых, эукариотическая – у водорослей остальных отделов.

У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро, а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклеоид.

У большинства водорослей в клетке присутствует всего одно ядро, но известны случаи, когда их бывает два-три и больше. Клетки с несколькими десятками или сотнями ядер называют цепоидными. Примечательно, что эти водоросли возвращаются к одноядерному состоянию при образовании специализированных клеток бесполого и полового размножения.

Форма, размеры и местоположение ядра в клетке сильно варьируется у разных водорослей, а также в зависимости от фазы развития, на которой находится тот или иной организм.

Очень мелкие ядра характерны для большинства одноклеточных водорослей.

Обратите внимание

В ядре у водорослей выявлены те же самые структуры, что и в ядре других эукариотов: оболочка, ядерный сок, ядрышко и включения хромотина.

Второй компонент клетки – цитоплазма – состоит из гомогеного основного вещества и погружённых в него телец различного размера и формы: митохондрий, диктиосом, эндоплазматической сети. Этот основной набор органелл присущ клеткам не только растений, но и животных.

В интенсивно растущих клетках, помимо перечисленных органелл, можно наблюдать хорошо развитую систему пузырьков, или вакуолей.

Также у водорослей имеются хлоропласты. Они могут быть чашевидными, лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми. Как правило, в подвижных клетках у зелёных водорослей присутствует всего один хлоропласт, у водорослей из других отделов их бывает два и больше, у молодых эвиленовых от 50 до 80, а в старых 200 – 300.

Хлоропласты занимают в клетке либо центральное, либо постенное положение. В строении хлоропласта, помимо пластичных структур, выявлены более плотные зоны, представляющие собой скопление ДНК, многочисленных рассеяных мелких частиц – рибосом, глобул различного размера, формы и состава, которые образуются в ходе фотосинтеза.

Существуют подвижные и неподвижные клетки. Перемещение в жидкой среде осуществляется при участии особых структур, представляющих собой либо временные, либо постоянные выросты клетки.

Ресничками называют многочисленные короткие образования, совершающие энергичные колебательные движения. Псевдоусики или ложные реснички, имеют вид длинных, очень тонких, неподвижных волосков, которые обнаруживаются чаще всего только после подкраски.

Под жгутиками понимают длинные малочисленные образования, с меньшей, чем у ресничек частотой биений и с волнообразным характером движения.

Важно

Перечисленные образования – единственные клеточные структуры, расположенные за пределами самой клетки.

Среди водорослей чаще всего встречаются формы двух- или одножгутиковые, реже четырёх-, восьмижгутиковые и совсем единичные с большим числом жгутиков. У некоторых золотистых водорослей между двумя подвижными жгутиками располагается третий – неподвижный жгутик. С его помощью клетка прикрепляется к субстрату.

Жгутики бывают гладкими или опушёнными. Опушённым обычно оказывается двигательный жгутик. Причём бывает, что у некоторых водорослей жгутики одновременно несут чешуйки, но чаще имеется какой-то один тип образований.

В настоящее время не вызывает сомнения, что водоросли дали начало наземным растениям, проложив им дорогу на сушу.

Этот акт подготавливался во время всего хода развития водорослей, в котором решающая роль, по-видимому, принадлежит клетке.

Большое разнообразие строения, состава и свойств отдельных клеточных компонентов свидетельствует о том, что здесь шел интенсивный формообразовательный процесс.

Источник: https://stydopedia.ru/4×5048.html

Клубеньковые бактерии на клубнях бобовых – взаимодействие с растением и польза для почвы

Первые почвенные бактерии, которые заметило человечество – клубеньковые. Из 13 тыс. растений формируют клубенек около 1300, а в сельском хозяйстве используются 200. Из них все обладают функцией фиксировать атмосферный азот. В почве на клубеньке поселяются и размножаются микроорганизмы – симбионты, которые заменяют удобрения.

Больше 2 тыс. лет назад земледельцы заметили, что бедные, выработавшие ресурс почвы дают урожаи после возделывания на них бобовых культур. Следующие попытки раскрыть секрет были в 1838 г.: Ж.-Б.

Буссенго решил, что листья бобовых фиксируют азот, однако опыты с неблагоприятной водной средой не подтвердили это. В 1901 г. была открыта Azotobacter chroococcum (6 видов из рода азотобактер).

Первый препарат на основе «земляных» бактерий Нитрагин был создан в 1897-м.

Совет

Все клубеньковые бактерии – это микроаэрофилы. Им свойственна палочковидная/овальная форма. Относятся Rhizobium (Rhizobiales) к способным переводить газообразную форму азота в усвояемую растениями – растворимую. Факты:

  1. По тому, насколько влияют микроорганизмы на урожай, их разделяют на активные (эффективно обогащают почву), малоактивные и неактивные (неэффективные).
  2. Когда нет влаги, они не размножаются, поэтому при засушливом климате специально зараженные растения вводят в почву глубже.
  3. Оптимальная температура для размножения всех представителей азотфиксирующих – 20-30°С, но рост продолжается и при 0-35°С. Лучшая среда (pH) – нейтральная, порядка 6,5-7,1, а вот кислая вызывает гибель колоний.
  4. Благодаря опытам Московской сельхозакадемии выяснилось, что даже при условии отсутствия «доноров» бактериальный материал не покидает почву до 50 лет.
  5. Микроорганизмы способны пережить даже условия после атомного взрыва, выдержать гамма-излучение и ультрафиолет, солнечную радиацию, но не могут обитать при высокой температуре.
  6. Максимальное значение микроорганизмы имеют для развития корня.

Помимо фиксации атмосферного азота роль клубеньковых бактерий в природе очень велика. В процессе размножения они «занимаются» синтезом витаминов, природных антибиотиков, способствуют развитию сначала корня, а затем и ботвы. Польза заключается в том, что почвенные бактерии азотфиксирующего типа за счет симбиоза с растениями:

  • являются частью круговорота вещества – азота;
  • синтезируют фитогормоны, стимулируя рост растений;
  • могут использоваться как способ самоочищения загрязненных тяжелыми металлами почв при минерализующих факторах (природных/предприятиях);
  • разлагают некоторые хлорсодержащие соединения.

Бобовые растения и клубеньковые бактерии

Как взаимодействуют бобовые растения и клубеньковые бактерии? После заражения растения продуценты усваивают азот из воздуха, преобразуя его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и для «хозяина». Есть несколько теорий о том, как отдельные элементы образуют бактериальные клубеньки. Происходит заражение растений:

  • через повреждение тканей;
  • проникновением через корневые волоски;
  • внедрением через молодые верхушки корня;
  • благодаря бактериям-спутницам.

Симбиотические бактерии рода Ризобиум, проникнув в корень, перемещаются в его ткани, легко преодолевая межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще же клетка при размножении образовывают инфекционные нити (тяжи, колонии). Их количество различается по типам растений. Часто встречаются общие нити заражения, формирующие один клубенек.

Фиксация азота бактериями

Ценность, которую представляет фиксация азота бактериями, огромна: это не только восстанавливает почву, но и позволяет получать более богатые урожаи, чем на перегное или химических удобрениях. Происходит взаимодействие вещества и азотфиксатора:

  • у Azotobacter («автономных», не требующих наличия растения) – ферментами, за счет кислорода в клетке;
  • у Rhizobium (клубеньковые бактерии) – только в присутствии магния, серы, железа.

Азотфиксирующие растения

По растениям группируются виды, на которые подразделяются азотфиксирующие бактерии. В сельском хозяйстве учитывают, что бобовые – не единственные «хозяева» природных удобрений, помогающих усваивать атмосферный азот. Другие привлекательные для азотфиксирующих растения – это, как пример:

  • донник;
  • люцерна;
  • клевер;
  • фасоль, горох (не только пищевой, но и коровий), вика, чина;
  • соя;
  • люпин и сераделла.

Видео: клубеньковые растения

Источник: https://sovets.net/9743-klubenkovye-bakterii.html

Почвенные бактерии и их ценность :

Почвы, которые сегодня присутствуют на Земле, были образованы в результате жизнедеятельности бактерий.

Перерабатывая минеральные частицы горных пород и смешивая их с продуктами переработки отмерших органических соединений и результатом собственной жизнедеятельности, микроорганизмы постепенно превратили безжизненные скалистые долины нашей планеты в плодородные земли.

Живые микроорганизмы и бактерии – важнейший элемент цепи естественного круговорота в природе. Считается, что именно они являются двигателем этого процесса.

В природе их очень много: всего в одном грамме лесного грунта содержатся десятки и даже сотни миллионов почвенных бактерий разных видов и подвидов.

Естественный круговорот

В процессе роста растения воспроизводят сложнейшие органические вещества из простых веществ: воды, минеральных солей и углекислого газа.

Микроорганизмы, живущие в почве, в результате своей жизнедеятельности перерабатывают отмершие части растений и погибшие организмы в перегной, разлагая тем самым сложные вещества на простые.

Эти компоненты растения могут снова использовать для своего развития и роста.

Распространение почвенных микроорганизмов

Бактерий вокруг нас великое множество и распространены они почти везде. Их нет разве что в кратерах действующих вулканов и на небольших участках испытательных полигонов, где проводятся взрывы атомного оружия. Никакие другие жесткие условия окружающей среды не мешают существованию бактерий.

Они спокойно переносят ледники Антарктики и живут в воде обжигающих кипящих источников, спокойно приспосабливаются к раскаленным пескам жарких пустынь и живут на скалистых склонах горных вершин. Их настолько много, что вполне возможно, что некоторые названия почвенных бактерий мы еще даже не знаем.

На Земле все живые существа постоянно взаимодействуют с микрофлорой, часто выполняя при этом роль ее хранителя и распространителя.

Микрофлора почвы очень богата и разнообразна. Всего в одном кубическом сантиметре может встречаться до миллиарда бактерий. Однако популяция почвенных микроорганизмов может изменяться. Это зависит от типа и состава почвы, ее состояния, а также глубины изучаемого слоя.

Как питаются бактерии

Почвенные микроорганизмы могут получать энергию несколькими способами.

Некоторые из бактерий этой группы являются автотрофными, то есть могут самостоятельно вырабатывать собственные вещества для питания, а какие-то из них в качестве питания используют в пищу органические соединения.

Именно последняя группа, представляющая гетеротрофные бактерии, и заслуживает отдельного внимания. Среди гетеротрофных представителей царства микроорганизмов, выделяют три основные группы бактерий:

  • Симбионты.
  • Паразиты.
  • Сапрофиты.

У каждой из этих категорий не только различный способ питания, но и образ жизни совершенно разный.

Какие-то виды могут существовать только в воздушной или кисломолочной среде, каким-то микроорганизмам для полноценного существования нужен процесс гниения и разложения, а какие-то представители могут прекрасно чувствовать себя в безвоздушном пространстве. Такие бактерии могут встречаться абсолютно везде на нашей планете.

Почвенные бактерии

Среда обитания таких бактерий – почва. Они представляют собой мельчайшие одноклеточные микроорганизмы. Обитают эти существа в тончайших водных пленках в почве вокруг корневых систем различных растений.

Благодаря своим небольшим размерам, они могут расти, развиваться и адаптироваться к быстро изменяющимся условиям окружающей среды гораздо быстрее, чем другие более крупные и сложные микроорганизмы.

Особенности их формы позволяют этим бактериям прекрасно приспосабливаться к среде обитания, поэтому их строение за всю историю эволюции осталось в неизменном виде. Обычно такие микроорганизмы имеют форму шара, палочки или имеют изогнутую геометрию.

Обратите внимание

В своем большинстве бактерии почвенные являются хемосинтетиками, т. е. питаются продуктами, полученными в результате окислительно-восстановительных реакций при участии углекислого газа. 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. д.

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.

Важно

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.

Совет

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.

Обратите внимание

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. Как правило, такой процесс сопровожден большим выделением ядовитых для человека веществ, сероводорода и аммиака. Субстрат может нагреваться, доходя порой до самовозгорания.

Поэтому человек создает условия, в которых микроорганизмы, вызывающие гниение и разложение, теряют способность к размножению или вовсе погибают.

К подобным мерам относится пастеризация, стерилизацию, соление, копчение, кипячение, засахаривание или высушивание продуктов.

Функции и значение бактерий

Почвенные микроорганизмы способствуют быстрому разложению неживой органической субстанции, образуя при этом высококачественный гумус в различных слоях грунта, необходимый для нормального развития растений. Некоторые бактерии способны ассимилировать почвенные источники азота, фосфора и железа.

Они могут трансформировать или перераспределять метаболиты между частями растения. Эндорфитные микроорганизмы, живущие во внутренних слоях корневой системы растений, оказывают положительное влияние на их рост и развитие. Данная группа бактерий не только борется с патогенными микроорганизмами, но даже способна продуцировать для растения витамины и гормоны.

Поэтому важность почвенной микрофлоры сложно переоценить.

Источник: https://www.syl.ru/article/353372/pochvennyie-bakterii-i-ih-tsennost

Значение растений | Биология

Растения широко распространены на Земле. Они встречаются в подавляющем большинстве мест, пригодных для жизни.

При этом для каждого места обитания и климатической зоны характерна своя растительность. Растениям нужна жидкая вода, поэтому их много там, где выпадает достаточное количество осадков и нет морозов круглый год. В таких климатических зонах формируются леса и луга. В более сухих местах мы встречаем степи. Но даже в пустынях и в условиях вечной мерзлоты растут некоторые растения.

Человек для своих нужд выращивает многие виды растений, в том числе завезенные из далеких мест обитания. Культурные растения растут на полях, в садах, в теплицах, где создаются условия, при которых растения могут расти и плодоносить круглый год. Человек выращивает много декоративных растений.

Важно

В природе растения играют очень важную роль, ведь благодаря им возможна жизнь животных.

Во-первых, растения производят органические вещества из неорганических. Животные этого делать не умеют, им приходится питаться готовыми органическими веществами, т. е. поедать растения или других животных, которые питаются растительностью. Без растений животные умерли бы от голода.

Сначала растения синтезируют органическое вещество глюкозу, потом ее превращают в другие органические вещества, в основном в крахмал. Для синтеза глюкозы растениям нужны в основном два неорганических вещества — это вода и углекислый газ. Воду растения всасывают по большей части из почвы, а углекислый газ поглощают из воздуха.

Для синтеза органического вещества растениям необходима энергия. Они ее получают от лучей Солнца. Процесс такого синтеза называется фотосинтезом.

Как известно, углекислый газ выделяется в процессе дыхания. Если бы его не поглощали растения, то он бы накопился в атмосфере. Это бы привело к плачевным последствиям (проблемам с дыханием у животных, парниковому эффекту). Поэтому второе важное значение растений — это поглощение углекислого газа.

В процессе фотосинтеза выделяется побочный продукт — кислород. Именно кислородом дышат все живые организмы (они его поглощают из атмосферы). Поэтому третье важное значение растений в природе — это обогащение атмосферы кислородом.

Четвертым значение растений можно считать то, что они создают среду обитания для животных.

Велика роль растений и в жизнедеятельности человека. Люди используют их в пищу, кормят ими домашних животных, строят из растений дома, мебель и многие другие вещи. Из растений получают бумагу, различные вещества (ткани, лекарства и др.). Растения используются как топливо.

Совет

При этом используется не только древесина, но также торф и каменный уголь, представляющие собой остатки древних растений. Можно сказать, природа за свой долгий путь развития сумела сделать энергетический запас для человека.

Благодаря этой запасенной энергии, человеческое общество получило шанс на быстрое развитие.

В пищевом рационе человека присутствуют разные растения. У одних съедобными являются плоды, у других — семена, у третьих — зеленые части, а у многих — подземные части (клубни, корни и др.).

Люди перерабатывают растения и получают из них многие пищевые продукты: муку, каши, сахар и другое.

Велика эстетическая роль растений. У многих из них расцветают красивые цветы, другие выращиваются как комнатные растения.

К сожалению влияние человека на растительный мир во многом отрицательно. Из-за хозяйственной деятельности исчезли многие виды растений, а другие находятся под угрозой вымирания. Часто человек изменяет места обитания растений, в результате они уже не могут расти.

Источник: https://biology.su/botany/plants-value

Ссылка на основную публикацию