Биология 

Нодулни бактерии – значение в природата. Функции на азотфиксиращите бактерии и тяхното взаимодействие с растенията

Кирил Сисоев

Мазолестите ръце не познават скуката!

Първите почвени бактерии, които човечеството забеляза, бяха нодулни бактерии. От 13 хиляди растения около 1300 образуват възли, а в селското стопанство се използват 200. Всички те имат функцията да фиксират атмосферния азот. В почвата върху възела се заселват и размножават микроорганизми - симбионти, които заместват торовете.

Какво представляват нодулните бактерии

Преди повече от 2000 години фермерите забелязали, че лошата, изтощена почва дава реколта, след като култивират бобови растения върху нея. Следващите опити за разкриване на тайната са през 1838 г.: J.-B. Boussengo реши, че листата на бобовите растения фиксират азота, но експериментите с неблагоприятна водна среда не потвърдиха това. През 1901 г. е открит Azotobacter chroococcum (6 вида от род Azotobacter). Първото лекарство на базата на "земни" бактерии Nitragin е създадено през 1897 г.

Всички нодулни бактерии са микроаерофилни. Имат пръчковидна/овална форма. Rhizobium (Rhizobiales) принадлежат към тези, способни да превръщат газообразната форма на азота в усвоима от растенията - разтворима. Данни:

  1. Според степента на въздействие върху културата микроорганизмите се разделят на активни (ефективно обогатяват почвата), неактивни и неактивни (неефективни).
  2. Когато няма влага, те не се възпроизвеждат, следователно в сух климат специално заразените растения се въвеждат по-дълбоко в почвата.
  3. Оптималната температура за размножаване на всички представители на азотфиксиращите организми е 20-30°C, но растежът продължава при 0-35°C. Най-добрата среда (pH) е неутрална, около 6,5-7,1, но киселата причинява смъртта на колониите.
  4. Благодарение на експериментите на Московската селскостопанска академия се оказа, че дори при липса на „донори“ бактериалният материал не напуска почвата до 50 години.
  5. Микроорганизмите са в състояние да оцелеят дори в условията след атомна експлозия, да издържат на гама и ултравиолетова, слънчева радиация, но не могат да живеят при високи температури.
  6. Микроорганизмите са от най-голямо значение за развитието на корените.

Ролята на нодулните бактерии в природата

В допълнение към фиксацията на атмосферния азот, ролята на нодулните бактерии в природата е много голяма. В процеса на възпроизвеждане те се "включват" в синтеза на витамини, естествени антибиотици и допринасят за развитието първо на корена, а след това на върховете. Ползата се крие във факта, че почвените бактерии от азотфиксиращ тип поради симбиоза с растения:

  • са част от кръговрата на материята – азот;
  • синтезират фитохормони, стимулиращи растежа на растенията;
  • може да се използва като начин за самопречистване на почви, замърсени с тежки метали при минерализиращи фактори (природни / предприятия);
  • разграждат някои хлорсъдържащи съединения.

Бобови растения и нодулни бактерии

  • чрез увреждане на тъканите
  • проникване през кореновите косми;
  • проникване през младите върхове на корените;
  • благодарение на придружаващите бактерии.

Симбиотичните бактерии от рода Rhizobium, проникнали в корена, се придвижват в тъканите му, лесно преодолявайки междуклетъчното пространство в групи или единични клетки (като при лупина). По-често по време на репродукцията клетката образува инфекциозни нишки (нишки, колонии). Броят им варира според вида на растението. Често има общи нишки на инфекция, образуващи единичен възел.

Фиксиране на азот от бактерии

Стойността, която фиксацията на азот от бактерии представлява, е огромна: тя не само възстановява почвата, но също така ви позволява да получите по-богати култури, отколкото с хумус или химически торове. Има взаимодействие между веществото и азотфиксатора:

  • в Azotobacter („автономен“, неизискващ присъствието на растение) - чрез ензими, поради кислорода в клетката;
  • в Rhizobium (нодулни бактерии) - само при наличие на магнезий, сяра, желязо.

азотфиксиращи инсталации

Според растенията се групират видове, в които се разделят азотфиксиращите бактерии. В селското стопанство те вземат предвид, че бобовите растения не са единствените „домакини“ на естествени торове, които помагат за усвояването на атмосферния азот. Други атрактивни растения за фиксиране на азот са например:

  • сладка детелина;
  • люцерна;
  • детелина;
  • боб, грах (не само храна, но и крава), фий, ранг;
  • лупина и серадела.