В чем заключается польза клубеньковых бактерий для человека

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Наверняка вы слышали, что для питания растениям нужен азот, при этом азот повсюду: на 80 % наша атмосфера состоит из азота. Возникает вопрос: почему аграриям приходится ежегодно вносить на поля дорогостоящие азотные удобрения?

Все просто: азот в воздухе находится в недоступной для растений форме для того, чтобы культурные растения смогли питаться атмосферным азотом, его нужно зафиксировать, т.е перевести, так сказать, в съедобное для растений состояние. В этом растениям помогают микроорганизмы, которые свободно обитают в почве, но вклад их в фиксацию азота не значительный. Однако есть и другие бактерии, которые гораздо эффективнее способны кормить растения, они поселяются на корнях и снабжают растения азотом, а за это получают питательные вещества. Это взаимовыгодное сожительство называется – симбиоз, а бактерии симбиотическими.

Говоря откровенно, эта связь – одно из удивительных явлений на земле. Почему-то только растения из семейства бобовых и еще дерево (названия которого я не помню) смогли создать эффективный и взаимовыгодный союз с бактериями. Хотя, скорее всего, все растения когда-то создали эффективный союз с бактериями, если интересно о чем это я, почитайте про симбиогинез.

Очевидно, что вокруг корней растений в почве обитает множество бактерий, но бактерий из рода ризобиум растение пускает в свой организм, не воспринимая как что-то чужеродное. Впрочем, ученые разгадали эту загадку, между корнем растения и бактерией идет обмен паролями: свой-чужой, только происходит это не с помощью радиосигналов или электрических импульсов, а с помощью химических веществ. Получив правильный ответ на химический запрос, бактерия встраивается в организм растения.

В почве обитают бактерии из рода ризобиум, однако для получения гарантированного результата, аграрии специально заражают семена бобовых культур шумами бактерий азотофиксаторов.

Если вы выращиваете на участке горох, то летом, можете аккуратно подкопать растение и извлечь его из почвы вместе с корнем, стараясь не повредить последний. Скорее всего вы обнаружите маленькие круглые наросты на корнях, если их разрезать, внутри они будут окрашены в красно-кровавый цвет, который говорит о хорошей фиксации азота. Если клубеньки внутри серые, то скорее всего бактерия погибла и уже не подкармливает растение азотом.

Это может случится по нескольким причинам, погодные условия (засуха) или азотная подкормка, т.к. как только растение чувствует, что получает азот в достаточном количестве без участия бактерий, оно убивает азотофиксатора, так сказать, выходит из союза в одностороннем порядке. Ведь вся эта история с симбиозом очень затратна для растения с точки зрения энергии.

Но как правило азота в достаточном количестве в поле не бывает, поэтому аграрии с удовольствием используют этот метод почти бесплатного получения азотного питания для своих культур.

Производителей таких препаратов много, но не забудьте, что для сои, гороха или люпина, т.е. для каждой культуры существует свой специальный штамм азотофиксирующих бактерий, обращайте на это внимание при покупке.

О тонкостях применяя поговорим в следующий раз.

Чтобы не пропускать новые посты, вступай в группу в ВК и присоединяйся в FB, и Telegram

Содержание:

1. Клубеньковые бактерии живут на корнях
2. Функции клубеньковых бактерий
3. Клубеньковые бактерии: примеры пользы
4. Питание клубеньковых бактерий

Такие бактериальные формы – микроорганизмы, ведущие свою жизнедеятельность, внедряясь в корни посадок. Они относятся к группе симбионтов, так как флора тоже получает выгоду от такого взаимодействия. Растительные культуры получают азотные соединения, которые накапливают бактериальные клетки, а вторые, в свою очередь, питаются минеральными веществами, а также углеводными соединениями. 

Существует несколько растений, корневища которых являются благоприятной средой для обитания таких микроорганизмов. К ним относятся:

• представители семейства бобовых;
• люцерна;
• донник;
• клевер;
• гороха;
• чин;
• кормовые бобы;
• соя;
• люпин;
• сераделла;
• фасоль;
• арахис;
• вигна;
• коровий горох;
• ольха;
• лесной вейник.

Интересно, что эти микроорганизмы полиморфны, то есть их форма может быть абсолютно разнообразной: от овальной до нитевидной. Также они могут быть подвижными, а могут и утрачивать эту способность. В основном молодые представители характеризуются формой палочки, которая со временем деформируется. Такие изменения обуславливаются накоплением большого количества питательных веществ. 

Клубеньковые бактерии живут на корнях

Эти микроорганизмы имеют возможность вступать в симбиотические отношения только с некоторыми видами флоры, поселяясь у них в корневищах. Существует несколько гипотез об их проникновении в корни.

Согласно одной из них, они проникают в корневую структуру через механические повреждения.
А другая теория гласит, что они проникают через корневые волоски.
Согласно третьей – ауксинной гипотезы, они оснащены клетками-спутниками, которые оказывают помощь во время их внедрения в корневую систему. 

Внедряются бактериальные формы в корни растения в две фазы. Сначала происходит инфицирование волосков корневой системы, а только потом формируются клубеньки. Длительность фаз может отличаться в зависимости от качества почвы и вида посадки. Также они могут удлиняться из-за формирования неблагоприятных окружающих условий среды. 

При отсутствии хозяев эти симбионты способны длительный период времени просто жить в почве. Однако в такой ситуации, микроорганизмы теряют свою способность, заключающуюся в фиксации азота. При посадке подходящих видов флоры они активно начинают проникать в ее корни, а потом и создавать клубеньки. 

Функции клубеньковых бактерий

Учеными установлен целый список функций, которые выполняются этими микроорганизмами:

• ассимиляция различных углеводных соединений;
• ассимиляция органических кислот;
• ассимиляция многоатомных спиртов;
• ассимиляция молекулярного азота в симбиозе с растениями;
• повышение урожайности бобовых;
• выделение веществ, способствующих активизации разрастания корневой системы;
• повышение показателя плодородия почвы.

В этом видео рассказано о клубеньковых бактериях. 

Активность выполнения перечисленных функций зависит от ряда причин, среди которых выделяют: 

• температурные показатели окружающей среды – при повышенных температурах они прекращают свою активную жизнедеятельность;
• освещения;
• кислотно-щелочного баланса почвы;
• наличия достаточного количества кислорода;
• наличия в земле большого количества питательных микроэлементов. 

Фиксация прокариотами атмосферного азота зависит от влияния внешних условий. Например, при большом содержании в почве азотнокислых и аммиачных солей, скорость азотной фиксации угасает, а при их дефиците, наоборот, увеличивается. Это обусловлено тем, что находящиеся в растении и почве азотистые соединения блокируют притяжение их новых «порций» из атмосферы. Также на эту способность оказывает влияние и молибден: при его добавлении в почву процесс азотного притяжения активизируется. Это объясняется тем, что молибден является составляющей ферментов, которые осуществляют фиксацию атмосферного азота. 

Клубеньковые бактерии: примеры пользы

Этот вид бактериальных форм способен скапливать азот, что очень важно не только для самого растения, но и для сельского хозяйства в целом. Симбиоз посадки и прокариот значительно увеличивает урожайность. Также многие фермеры и дачники дополнительно подкармливают посадки, изготавливая из бактериальных форм, формирующих клубеньки, удобрения. Оно используется для обрабатывания семян бобовых культур. Такая обработка позволяет активизировать процесс дальнейшего инфицирования корневищ. 

Еще один пример пользы таких прокариот – участие в круговороте азотистых соединений в природе. Такой вывод обуславливается тем, что по статистике, на 1 гектар высаженных бобовых, достигших плодоносящего периода и вступивших в симбиоз с прокариотами такого типа, связывает в среднем 100-400 килограмм азота. 

В процессе своего размножения они синтезирую витамины, антибиотические вещества природного происхождения, что способствует ускоренному развитию корневой системы. Также они ускоряют рост посадки, синтезируя фитогормоны. 

Питание клубеньковых бактерий

Эти бактериальные формы питаются соединениями, которые вырабатываются флорой взамен на то, что они улавливают азот из воздуха и формируют его в форму, пригодную для поглощения растительными культурами. Так, из корневой системы они добывают углеводные соединения. Помимо углеводов, они могут поглощать сахара, аминокислоты и иные вещества, которые выделяются корневой системой. 

Благодаря такому сожительству вокруг корневой системы формируется ризосфера – слой почвы, который насыщен полезными и питательными веществами, переработанными из отмерших участков флоры. Такие полезные вещества доступны для питания растительных культур и самих бактериальных клеток, что подтверждает факт взаимополезного бактериально-растительного симбиоза. 

Доломитовая мука: использование в огороде, советы и подсказки.

Теплицы из поликарбоната с отоплением: советы и подсказки.

В этом видео рассказано о симбиозе клубеньковых бактерий и сои. Не забывайте оставлять свои вопросы, пожелания и комментарии к статье.