Фото бактерии в почве – Бактериоз растений. Бактериальные болезни растений. Болезни и вредители. Борьба. Фото. — Ботаничка.ru

Почвенные микроорганизмы — Википедия

В структуре наземных биоценозов значительную роль играет почвенная микрофлора. Микроорганизмы способствуют разложению мертвых органических веществ до минеральных, т. е. участвуют в процессе, без которого нормальное существование биоценозов было бы невозможным^[1].

Согласно исследованиям С.Н. Виноградского (1952) микрофлору почвы можно разделить на метаболически активные организмы (R-стратеги), которые ассимилируют неорганические, низкомолекулярные органические вещества и быстро ферментируют высокомолекулярные органические соединения — белки, целлюлозу, пектин, хитин («зимогенная» микрофлора), и метаболически малоактивные организмы (k-стратеги), способные к деструкции и синтезу гумусовых веществ («аутохтонная» микрофлора)^[2]. С.П. Костычевым подразумевалось, что растения служат источником питательных субстратов для микрофлоры, которая является биологически активным окружением растения, поставляющим генетические ресурсы для эволюции симбиотически специализированных форм

[3].

Существуют две основные группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов — вступающие в симбиоз с высшими растениями (роды бактерий Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium, Azorhizobium)^[4] и свободноживущие. Ко второй группе относятся ассоциативные азотфиксаторы (роды бактерий Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter и др.) и микроорганизмы, более приспособленные к свободному существованию в почве (роды бактерий Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia и др.; азотфиксирующие фототрофные бактерии, цианобактерии)^[5].

По выражению В. И. Вернадского: «Почва пропитана жизнью». Жизнеспособные микроорганизмы могут давать в сутки несколько поколений себе подобных. В 1г почвы численность бактерий достигает миллиарда^[6].

На большое количество микроорганизмов в биосфере указывают исследования Д.И. Никитина, по их подсчетам микробная биомасса в почве превышает ежегодно синтезируемую высшими растениями фитомассу

[7].

Исследования П.А. Кожевина количества микробной биомассы дерново-подзолистой и серой лесной почв, а также чернозема показали, что на долю чистой микробной массы в среднем приходится около 0,1% массы почвы. Им рассмотрены механизмы регуляции численности микроорганизмов и подходы к управлению желательной или нежелательной микрофлорой в почве^[8].

Почвенная микрофлора разлагает органические субстанции и разрабатывает ценные формы гумуса в глубинных слоях земли. Жизненные процессы в почве играют ключевую роль для ее строения, плодородия, роста и развития растений. В садовой почве с глубиной пахотного слоя до 0,2 м количество микроорганизмов может составлять 7%, что означает 42 кг органической массы на каждые 100 квадратных метров^[9].

Изучение микрофлоры почвы показало, что концепция микробиома, изначально предложенная J. Lederberg с соавт. для характеристики совокупного генома кишечной микрофлоры человека, может быть частично распространена на микробные сообщества растений. Основные функции эндофитных сообществ заключаются в контроле патогенов и вредителей, а также в освобождении растений от поступающих извне ксенобиотиков, а возможно, и от собственных токсичных метаболитов. Некоторые клубеньковые бактерии способны к фиксации азота. Такие бактерии вступают в симбиоз с бобовыми культурами, проникают в их корни и вызывают образование «клубеньков», в которых они размножаются. Эти микроорганизмы способны фиксировать азот, а образующийся при этом аммиак используется растением для собственного роста

[10]^[11].

Некоторые виды микробного сообщества почвы могут выполнять такие функции как: ассимиляция почвенных источников азота, фосфора и железа, а также трансформация и перераспределение метаболитов между частями растения, что в определенной степени компенсирует отсутствие у него пищеварительных органов. Важной функцией эндофитов, особенно в условиях стрессов, может быть регуляция развития растений посредством активации синтеза гормонов, витаминов и других биологически активных веществ

[12].

Обнаружено два пути диссимиляционной нитратредукции у различных представителей почвенной микрофлоры. При развитии в естественной среде обитания денитрифицирующие псевдомонады осуществляют оба процесса в равной мере, у спороносных бактерий доминирует восстановление нитрата до аммонийного азота. В результате осуществления процессов денитрификации у этих микроорганизмов обнаружены значительные потери азота из среды^[13].

Микроскопические грибы отличаются наиболее активным и совершенным энергетическим обменом по сравнению с другими почвенными микроорганизмами. Коэффициент использования субстрата у них может достигать 50 — 60%. У актиномицетов и бактерий этот показатель несколько ниже. Преобладание грибов в микробном сообществе, осуществляющем разложение растительных остатков, объясняется не только высокой проникающей способностью нитей грибного мицелия (гифов), но и биохимическими особенностями. При распаде целлюлозы, крахмала и пектинов почвы образуется большое количество органических кислот, которые повышает кислотность почвы, а это неблагоприятно сказывается на ее заселении бактериями. Большинство микроорганизмов предпочитают нейтральную реакцию среды

[14].

Биомасса грибов может активно развиваться как в верхних слоях почвы, так и при дефиците кислорода, например Fusarium (F. culmorum, F. oxysporum), Trichoderma viride и некоторые виды Aspergillus и Penicillium развиваются в глубинных слоях почвы. По сравнению с остальными почвенными организмами грибы имеют экономный обмен веществ, так как они используют большое количество углерода и азота из разлагаемых ими соединений для построения собственного тела. До 60% расщепляемых грибами веществ переходит в слоевища грибов, то есть они также осуществляет фиксацию азота

[15].

Разработка препаратов на основе почвенной микрофлоры[править | править код]

Почвенные микроорганизмы значительно отличаются друг от друга по морфологии, размерам клеток, отношению к кислороду, потребностям к ростовым факторам, способности ассимилировать различные субстраты. В почве насчитывается свыше 100000 видов микроорганизмов, но в промышленности используется около 100 из них^[16].

Одна из важнейших задач сельскохозяйственной микробиологии — выяснение роли микроорганизмов в агроландшафте, вычленение наиболее значимых видов, изучение их функций, селекции и интродукции в окружающую среду, что впоследствии позволит направленно регулировать почвенно- микробиологические процессы. Сельскохозяйственная микробиология превратилась в наиболее актуальное направление по причинам непредвиденных последствий применения минеральных удобрений, пестицидов и регуляторов роста растений. В большинстве случаев это привело к непредсказуемым изменениям климата и утрате как биологического разнообразия растений и животных, так и изменению микромира почвенного плодородного слоя. Необходимость использования биологических возможностей растений и микроорганизмов для частичной или полной замены агрохимикатов позволяет успешно решить проблему обеспечения питательными веществами и защиты растений от болезней и вредителей

[17].

При определении продуктивности взаимодействия «растение-микроорганизм» необходима оценка совместимости метаболических систем, к примеру, путей транспортировки азота и углерода, а также отсутствие активных защитных реакций у растений в ответ на присутствие или проникновение микроорганизмов. Расположенные в ризосфере или «клубеньках» бактерии могут синтезировать вещества, как стимулирующие (фитогормоны, витамины), так и угнетающие (ризобиотоксины) развитие растения^[18].

В настоящее время производятся продукты следующих классов:

• Вещества, синтезированные теми или иными почвенными микроорганизмами, например фитогормоны.
  [19]
• Препараты искусственно размноженных почвенных микроорганизмов определённых штаммов. Например, сенной палочки (Bacillus subtilis), или грибов-эндофитов.
• Препараты искусственно подобранных и искусственно воспроизводимых сообществ микроорганизмов, например «эффективные микроорганизмы».
• Препараты естественных сообществ микроорганизмов естественных и искусственных почв, например концентрированный почвенный раствор (КПР).

Таким образом, почвенная микрофлора отличается как видовым, так и функциональным многообразием. Интенсивность исследований в этой области, позволяет с оптимизмом смотреть на будущее сельскохозяйственной микробиологии. В зависимости от целей почвенную микрофлору можно с успехом применять как при выращивании растений и переработки различных субстратов, так и в смежных областях решая актуальные задачи биотехнологии.

1. ↑ Основы лесной биогеоценологии / Под ред. В.Н. Сукачева и Н.В. Дылиса. М.: Наука, 1964. 574 с.
2. ↑ Виноградский С.Н. Микробиология почвы. М., 1952.
3. ↑ Костычев С.П. Новейшие исследования по биодинамике почв // Природа. 1927. № 5.
4. ↑ Новикова Н. И. Современные представления о филогении и систематике клубеньковых бактерий // Микробиология. — 1996. —Т. 65, № 4. — С. 437–450.
5. ↑ Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями / Под ред. Спайнка Г., Кондороши А., Хукаса П.; Рус. пер. под ред. Тихоновича И. А., Проворова Н. А. — СПб., 2002. — 567 с.
6. ↑ Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1989.-264 с.
7. ↑ Никитин Д.И. Почвенная микробиология. М.: Колос, 1979.-318 с.
8. ↑ Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.-175 с.- ISBN 5-211-00462-0
9. ↑ Почва и компост. — М.: Изд-во ЭКСМО-Пресс, Изд-во Лик пресс, Московская с/х Академия им. Тимирязева, 2001.-144с.
10. ↑ Блинов В.А. Биотехнология. Саратов, 2003. 196 с.
11. ↑ Биологическая фиксация атмосферного азота [Текст] / Е. Н. Мишустин. — М. : Наука, 1968. — 530 с.
12. ↑ L e d e r b e r g J., M c C r a y A.T. «Ome sweet» omics — a genealogical treasury of words. Scientist, 2001, 15: 8.
13. ↑ Сычева С.А. Женщины-почвоведы. Библиографический справочник о российских и советских исследовательницах почв. М.: НИА-Природа, 2003.-440 с.
14. ↑ Шапиро Я. С. Агробиология: учебное пособие. СПб.: Проспект Науки,2009. — 280 с.
15. ↑ Ананьева Н.Д., Полянская Л.М., Стольникова Е.В., Звягинцев Д.Г. Соотношение биомассы грибов и бактерий в профиле лесных почв // Известия РАН. Серия Биологическая. 2010. № 3. С. 308-317.
16. ↑ Елинов Н. П. Основы биотехнологии. СПб., 1995. С.373-489
17. ↑ Тихонович И. А., Проворов Н. А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агросистем будущего. СПб, 2009
18. ↑ Генетика симбиотической азотфиксации с основами селекции / Под ред. Тихоновича И. А., Проворова Н. А. — СПб.: Наука, 1998. — 194 с.
19. ↑ Ф. Ю. Гельцер. Симбиоз с микроорганизмами — основа жизни растений.. — Москва: МСХА, 1990. — ISBN 5723000373.

Бактерии под микроскопом (13 фото)

Познакомьтесь с бактериями, которые составляют 90 процентов живых клеток в организме. Человеческое тела является домом для триллионов форм жизни, начиная от стержневых кишечных палочек E.coli, которые используют свои три хвоста, чтобы энергично передвигаться в нас внутри, и заканчивая бактериями сальмонеллы, которые становятся причиной пищевого отравления, но могут счастливо жить на нашей коже, не оказывая на нас никакого влияния.

1. Компьютерное изображение бактерий (синих и зеленых) на коже человека. Многие виды бактерий находятся на коже человека, особенно связанные с выделениями потовых желез и волосяных фолликулов. Как правило, они не вызывают проблем, хотя некоторые из них могут вызвать акне. Бактерии обычно могут стать проблемой, только если они проникают под кожу, например, через рану или порез.

2. Существует от 500 до 1000 различных видов бактерий в каждом человеческом теле. Они размножаются, достигая количества в 100 триллионов клеток – примерно в десять раз больше, чем человеческие клетки, которые составляют один организм. Компьютерное изображение бактерий Helicobacter Pylori в желудке, связанных с возникновением язвы желудка и рака.

3. Преподаватель технологического института Корка, д-р Рой Слитор, рассказывает: “Только кишечник человека содержит почти четыре с половиной фунтов бактерий Мы, в сущности, только на десять процентов люди – остальное составляют разные микробы.” Компьютерное изображение цепей бактерий пневмонии Streptococcus pneumoniae. Это грамположительные бактерии овальной формы, которые являются одной из причин пневмонии. Также они могут вызвать опасные инфекционные заболевания легких.

4. Тот факт, что мы состоим преимущественно из разных бактерий, может вызвать тревогу, но д-р Слитордал понять, что бактерии действуют нам на благо – и без них мы бы не выжили. “Это бактериально-человеческое взаимодействие по большей части является симбиотическим. В обмен на продовольствие и питание, бактерии помогают нам с пищеварением, образованием витаминов и способствуют укреплению нашей иммунной системы Кроме того, они защищают нас от патогенных инфекций – так называемых «плохих бактерий”, рассказывает он. Компьютерное изображение бактерий кишечной палочки внутри кишечника. Они могут вызывать бактериальную диарею.

5. Концептуальное изображение нескольких бактерии кокки на поверхности клетки.

6. Ресничная палочковидная бактерия. Типичные палочковидные бактерии включают кишечную палочку и сальмонеллы.

7. Плавающие бактерии.

8. Полученное с помощью электронного микроскопа изображение Helicobacter Pylori.

9. Ресничные (с волосками) палочковидные бактерии.

10. Бактерии Helicobacter Pylori.

11. Типичные палочковидные бактерии кишечной палочки и бактерии сальмонеллы, Эти бактерии имеют жгутики (волосоподобные структуры) на одном конце, которые позволяют им двигаться.

12. Компьютерное изображение бактерий Enterococcus faecalis. Бактерия является одним из так называемых супервирусов, которые устойчивы к антибиотикам.

13. Компьютерное изображение бактерий Helicobacter pylori в человеческом желудке. Они вызывают гастриты и являются самой частой причиной язвы желудка. Также могут становиться причиной рака желудка и вызывать желудочные кровотечения.

via Источник

Почвенные бактерии, их ценность и типы

Почвенные бактерии, их ценность и типы Микробы в почве являют­ся ключом к переработке углерода и азота. Чайная ложка плодородной почвы может содержать от 100 млн и до 1 млрд бактерий. Бактерии — это крошечные одноклеточные организмы шириной около 0,2-2 мкм (в среднем — 1 мкм) и дли­ной около 1-10 мкм. По размеру бактерии сопоста­вимы с частичками глины (<2 мкм) и ила (2-50 мкм). Они растут и живут в тон­ких водных пленках вокруг частиц почвы и корней растений в области, назы­ваемой ризосферой. Небольшой размер бакте­рий позволяет им расти и адаптироваться к изменяю­щимся условиям окружаю­щей среды быстрее, чем более крупным и сложным микроорганизмам. Большинство почв являют­ся своего рода кладбищем для мертвых бактерий. Так как большинство бактерий живут в условиях постоян­ного голодания или водного стресса, то они научились быстро адаптироваться к условиям окружающей среды и мгновенно репро­дуцировать, когда вода и пища находятся в изобилии. Популяцию бактерий можно легко удвоить за 30 минут. Бактерии так про­сты по структуре, что ино­гда их называют «мешок ферментов».

Классификация бактерий

Бактерии в основном подраз­деляются на типы. Для упро­щения бактерии могут быть объединены в следующие группы:

До появления секвенирования ДНК бактерии были классифицированы на осно­ве их форм и биохимических свойств. Большинство бакте­рий принадлежат к трем основным формам: стержень (стержневые бактерии назы­ваются бациллы), сфера (сферические бактерии называются кокки) и спи­раль (спиральные бактерии называются спириллы). Также существуют тонкие разветвленные нити, называ­емые актиномицетами. Некоторые бактерии принад­лежат к разным формам, которые являются более сложными, чем вышеука­занные;

Бактерии, которые нуждают­ся в кислороде для выжива­ния, называются аэробные. Бактерии, которые не требу­ют кислорода для выжива­ния, называются анаэробны­ми. Данные бактерии могут погибнуть, если находятся в окисленной среде;

Деление бактерий на грампо­ложительные и грамотрица­тельные основывается на результатах метода Грама. Грамотрицательные бакте­рии являются самыми маленькими и имеют тен­денцию быть более чувстви­тельными к водному стрессу, в то время как грамположи­тельные бактерии больше по размеру, имеют более тол­стую клеточную стенку, отрицательный заряд на внешней поверхности и, как правило, противостоят водному стрессу;

Это один из самых важных видов классификации. Он учитывает наиболее важный аспект роста бактерий и их размножения. Автотрофные бактерии, также известные как автотрофы, получают необходимый им углерод из углекислого газа. Некоторые автотрофы непосредственно используют солнечный свет для получения сахаров из углекислого газа, тогда как для других это зависит от различных химических реакций. Гетеротрофные бактерии получают углеводы и/или сахара из окружаю­щей среды, в которой они находятся;

На основе морфологии секвенирования ДНК, необходимых условий и биохимии ученые класси­фицировали бактерии в 12 фил. Каждая фила соот­ветствует числу видов и родов бактерий. Эта клас­сификация включает бак­терии, которые могут нахо­диться в различных типах сред, например: бактерии, которые могут выживать в экстремальных температурах — экстремальные холода и жара; бактерии, которые могут выживать в различных сре­дах — сильно кислая и силь­но щелочная среды; аэробные бактерии в сравнении с анаэробными бактериями; автотрофные бактерии в сравнении с гетеротроф­ными и т. д.

Функции почвенных бактерий
Бактерии выполняют важные функции в почве, разлагая органические остатки из ферментов, секретируемых в почве. Есть четыре основные функциональные группы почвенных бактерий.

1. Decomposers (деструкто­ры) — бактерии, которые потребляют простые сахариды и соединения углеро­да, такие как корневые выделения и свежие расти­тельные остатки.

2. Mutualists — бактерии, фор­мирующие партнерские отношения с растениями; пример: ризобии — азот-фиксирующие бактерии.

3. Lithotrophs (хемоавтотрофы) — бактерии, которые получают энергии» из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из углеродных соединений.

4. Бактерии также могут быть патогенами для рас­тений.

Бактерии в почве преобразо­вывают энергию органического вещества в формы, полезные для остальных организмов. Ряд бактерий деструкторов (Decomposers) могут разрушать осnатки пестицидов и некоторые дру­гие загрязняющие вещества в почве. Эти бактерии осо­бенно важны для иммобили­зации или сохранения пита­тельных веществ, тем самым предотвращая потери пита­тельных веществ, таких как азот из корневой зоны. Бактерии всех четырех групп выполняют важные функ­ции, связанные с динамикой воды, круговоротом пита­тельных веществ и противо­стоянием болезням. Некоторые бактерии произ­водят вещества, которые помогают связывать частицы почвы в микроагрегаты (2-200 мкм). Стабильные агрегаты улучшают инфиль­трацию воды и повышают водоудерживающую способ­ность почвы. Также популя­ции бактерий конкурируют с болезнетворными организ­мами в корнях и на поверх­ности растений. Азотфиксирующие бактерии (ризобии) образуют симбиотические ассоциации с кор­нями бобовых. Ризобии являются грамотрицательными бактериями. Создаются видимые глазу узелки в местах, где бактерии заражают растущий корень растения. Растение поставля­ет простые сахара к бактери­ям, а бактерии преобразовы­вают атмосферный азот из воздуха в нитратную и аммо­нийную формы, которые растение может использо­вать. Когда листья или корни растения разлагаются, количество азота в почве увели­чивается. Для фиксации бак­териями атмосферного азота нужны анаэробные условия. Нитрифицирующие бакте­рии сначала превращают аммоний в нитрит, а затем в нитрат, который является предпочтительной формой азота для большинства про­пашных культур. Нитрифицирующие бакте­рии нужны почвам с чрез­мерной аэрацией. Нитрат легко выщелачивается из почвы, поэтому некоторые фермеры используют инги­биторы нитрификации для понижения активности нитрифицирующих бакте­рий. Денитрифицирующие бактерии превращают нитра­ты в атмосферный азот или закись азота. Денитрификаторы являются анаэробными бактериями, то есть они активны при отсут­ствии кислорода, например в уплотненных почвах или внутри почвенных микроа­грегатов. В тяжелых глини­стых почвах до 40-60% азота может быть потеряно при денитрификации. Хотя существует множество бактерий в почве, только небольшая специализиро­ванная группа азотфиксирующих бактерий может фик­сировать атмосферный азот. Фиксация азота не может происходить без участия спе­циальных нитрогеназных ферментов конкретных бак­терий. Азотфиксирующие бактерии присутствуют в большинстве типов почв как симбиотические виды, одна­ко они, как правило, состав­ляют очень небольшой про­цент от общего количества популяций микроорганиз­мов и имеют низкую способ­ность фиксации азота. Сера, как и многие другие питательные вещества, трансформируется в почве таким же образом, как азот. Специальные бактерии в анаэробных условиях делают серу менее доступной для растений путем ее преобра­зования в сероводород в водонасыщенных почвах, осаждая серу из почвы в виде нерастворимых сульфидов различных металлов. В хоро­шо аэрируемых условиях бактерии преобразуют серу из сульфидов металлов в сульфатную форму через промежуточные стадии с образованием элементарной серы и тиосульфата. Актиномицеты — большая группа бактерий, которые растут как грибы и анало­гичны грибам функцио­нально. Актиномицеты по размеру (1-2 мкм) меньше грибов (10-50 мкм) и довольно чувствительны к антибактериальным аген­там. Когда фермеры пашут почву, именно актиномицеты ответственны за специфический «земля­ной» запах, источником которого являются стрептомицеты. Ряд антибиоти­ков производится из актиномицетов, в том числе стрептомицин. Актиномицеты разлагают многие вещества и явля­ются более активными при высоких значениях рН. Актиномицеты особенно важны в деградации труд­но разлагающихся соеди­нений, таких как хитин, лигнин, кератин, грибковая целлюлоза и животные полимеры. При низком значении рН более актив­ными в деградации подоб­ных соединений являются грибы. Актиномицеты важны при формировании стабильного гумуса, что повышает структуру почвы, улучшает запас питательных веществ в ней и повышает ее свойство удерживать воду.

Преимущества грунтовых бактерий

Многие виды бактерий про­цветают на различных источниках пищи и в разных микросредах. В общем, бак­терии являются более конку­рентоспособными, когда в ризосфере присутствуют легко усваиваемые (лабиль­ные) субстраты (простые сахара). Это свежие остатки растений и соединения, которые содержатся рядом с живыми корнями. Бактерии, особенно стержневые и грамотрицательные, и акти­номицеты сконцентрирова­ны в ризосфере вокруг кор­ней. Актиномицеты могут составлять от 10 до 30% от общего объема микроорга­низмов в ризосфере почвы в зависимости от питатель­ной доступности. Некоторые растения произ­водят определенные типы корневых выделений, чтобы стимулировать рост защит­ных бактерий.

Многие бактерии вырабаты­вают слой из полисахаридов и гликопротеинов, которые покрывают поверхность клетки. Одни образуют сли­зистый слой, а другие — густую гелеобразную капсу­лу, которая уменьшает поте­рю воды из клетки бактерии.

Эти вещества играют важ­ную роль в цементировании песка, ила и глинистых частиц почвы в стабильные микроагрегаты, которые улучшают структуру почвы. Для того чтобы бактерии могли выжить в почве, они должны адаптироваться к разным микросредам. Концентрации кислорода в почве могут широко варьи­роваться. Большие поры, заполненные воздухом, обе­спечивают высокий уровень кислорода, что способствует образованию аэробных условий. В то же время мел­кие микропоры могут быть анаэробной средой, где не хватает кислорода. Это раз­нообразие в почвенных микросредах позволяет бак­териям процветать при раз­личных уровнях влажности почвы и содержании кисло­рода, потому что даже после наводнения (насыщение почвы, недостаток кислоро­да) или обработки почвы (диффузия кислорода) существуют небольшие микросреды, где различные виды бактерий и микроор­ганизмов могут существо­вать.

Как естественная преем­ственность происходит в растительном сообществе, так же преемственность происходит и в почве. Бактерии обладают способ­ностью изменять почвенные среды в пользу определен­ных растительных сооб­ществ. На свежих отложени­ях фотосинтезирующие бак­терии, фиксирующие атмо­сферные азот и углерод, про­изводят органические и дру­гие питательные вещества, чтобы инициировать про­цессы круговорота питательных элементов в моло­дой почве. Бактерии доми­нируют в пропашных или разрушенных почвах, почвах с высоким значением рН и с высокой доступностью нитратного азота, который является идеальным местом для сорняков.

Поскольку почва разрушает­ся меньше, а разнообразие растений увеличивается, почвенная пища становится сбалансированной и разно­образной, что делает пита­тельные вещества почвы более доступными для выс­ших растений. Разнообразные микробные популяции и грибы, про­стейшие организмы и нема­тоды поддерживают утили­зацию питательных веществ и болезнетворные организ­мы под контролем.

Основные виды бактерий, живущих в грунте и их названия

Бактерии являются неотъемлемой частью почвы, а если быть точными то плодородного его слоя – гумуса. Появились он в грунте очень давно – еще когда растения и животные впервые начали выбираться на поверхность земли, и оставлять там следы своей жизнедеятельности. Это и было домом первых почвенных бактерий.

Таким образом, бактерии и микроорганизмы живут в почве и до сегодняшнего дня, постепенно приспосабливаясь к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Какие именно бактерии живут в грунте, и помогаю происходить брожению и перегниванию, разберем в статье.

Содержание:

Основные виды бактерий

В микробиологии есть определенная классификация микробов, которые живут в грунте. Связано это с той функцией, которую они выполняют. Давайте рассмотрим основные виды.

Деструкторы – это бактерии, которые проживают в почве. Главная их цель – разлагать органические соединения, которые в нее попали, особенно в верхний слой. Таким образом, задача деструкторов в том, чтоб превратить остатки жизнедеятельности, которые оставили животные или растения в неорганические соединения. Клубеньковые бактерии, их еще называют азотфиксирующие.

Только с помощью азот, который попадает в грунт, может усваиваться растениями. Таким образом, данный вид растений помогает обогащаться минеральному составу растений, которые находятся у вас на участке.

Хемоавтотрофы – еще один важный вид бактерий, которые находятся в почве. Эти бактерии собирают неорганические соединения, и преобразовывают их в органику, используя при этом энергию, которая исходит от самой бактерии. Хемоавтотрофы относятся к разделу автотрофов, главной целью которых является накопление вокруг себя неорганических веществ, и помощь при усвоении их растениями.

Кроме этих, самых известных бактерий, есть еще множество других. Но, они не играют такой важной роли по отношению к процессам, которые происходят в почве ежедневно, которые важны для нормального роста и развития растений. 

Зачем нужны деструкторы

К деструкторам относится огромная колония бактерий, которая постоянно проживает в почве. Сюда относятся как бактерии, которые дышат кислородом, так и те, кто питается за счет других процессов. Главное условие, по которому классифицируются деструкторы – способность разлагать органические соединения.

Поэтому сюда относятся не только бактерии, а так же жуки, муравьи и термиты. Именно они разлагают большие скопления органики на более мелкий, с которыми уже и работают бактерии этого рода. Представители деструкторов могут находится как в прикорневой области, так и в более глубоких шарах грунта, куда кислород совсем не попадает.

Что представляют собой азотфиксирующие бактерии

Одна из групп, которые чаще всего встречаются в почве – азотфиксирующие, или клубеньковые бактерии. Именно с их помощью можно максимально быстро насытить почву азотом, что положительно скажется на урожайности этого участка. Основные представители группы – Ризобиум, но есть еще много подобных бактерий, которые часто используются фермерами и огородниками.

Суть действия азотофиксирующих бактерий в том, что они образуют на корневой системе растения небольшой нарост, через который питательные вещества, азот и преобразованный аммиак отлично всасываются и усваиваются. Взамен бактерия получает постоянную подпитку, которая помогает ей успешно продолжать свою жизнедеятельность.

Так же, бактерии данного вида проводят симбиоз с растениями определенного участка, в следствии чего создаются анаэробные условия. А это еще одна задача азотофиксирующих бактерий.

Значение хемолитоторфов

Хемолитоторфы – это класс бактерий, который является единственным и уникальным. Только они имеют свойство перерабатывать не органические вещества, превращая их в органику. Их значение очень тяжело переоценить, поскольку эти бактерии просто не заменимы, и если они перестанут выполнять свою функцию, то никакие другие бактерии не справятся с их ролью.

Видео о полезных бактериях, находящихся в почве:

На сегодняшний день выделяют несколько разновидностей этих бактерий:

1. Нитрифицирующие – главная цель которых включить азот в органические соединения растений. Окислители серы – включают неорганическую серу в органические соединения.
2. Железобактерии – свойственны только для почвы с высокой кислотностью. Они включают железо в органические соединения. Водородные и карбоксидобактерии – переделывают водород и углекислый газ.

Патогенность этой группы бактерий в том, что они способствуют процессам гниения. Сами по себе они не имеют патогенных разновидностей. Так же группа не использует в качестве пищи органические соединения. В почве живет большое количество бактерий и микроорганизмов, которые уже стали незаменимым их составляющим. Все они важны для того, чтоб растения росли быстро, получая при этом все необходимые вещества.

Микроорганизмы в почве — лекции на ПостНауке

Почему численность микроорганизмов в почве настолько высока? По нескольким причинам. Прежде всего, дело в том, что представляет собой почва в физическом смысле. Твердая часть почвы — это агрегаты различного размера, пронизанные густой сетью трещин и капилляров толщиной всего лишь от нескольких микронов. Но для микроорганизмов это целый мир с пещерами, ущельями, которые заполнены водой. Там можно безопасно закрепиться на поверхности твердой фазы и потреблять растворенные органические вещества из жидкой среды. Удельная поверхность почвы может быть очень большой. В кубическом сантиметре почвы можно найти десятки и сотни квадратных метров твердой поверхности, на которой могут закрепиться микроорганизмы.

Вторая причина высокой численности микроорганизмов почвы заключается в том, что, как это ни банально, на почве растут растения. Большинство микроорганизмов — гетеротрофы. Они для питания нуждаются в готовых, доступных органических веществах, а растения синтезируют их за счет фотосинтеза и постоянно выделяют растворимую органику через корни. Таким образом они подкармливают микроорганизмов и в корнеобитаемом слое почвы. Вблизи самих корней, в ризосфере, численность микроорганизмов особенно высока. Причем высока не только численность, но и разнообразие микроорганизмов. Почему?

Почва, в отличие от водной среды, очень неоднородна. Там есть множество микролокусов с очень разными, иногда абсолютно противоположными условиями. В одном месте много органического вещества, в другом — мало; одни капилляры заполнены водой, другие — воздухом. В итоге в почве постоянно существует множество ниш, в которых могут существовать микроорганизмы с самыми разными потребностями. В одном грамме почвы мы можем найти сотни и тысячи разных видов микроорганизмов. Даже если вдруг в почве нет подходящих условий для развития какого-то конкретного вида микроорганизмов, он может сохраняться там в течение очень долгого времени, годами, в ожидании наступления подходящих условий.

Микроорганизмы в почве не просто существуют. Они осуществляют множество различных биохимических реакций, потребляют одни вещества, синтезируют другие. Благодаря такому высокому разнообразию, высокой численности почва превращается в мощнейшую биохимическую машину, которая пропускает через себя значительные потоки вещества и энергии в масштабах планеты. Циклы многих важнейших для жизни на Земле химических элементов, таких как углерод, азот, фосфор, так или иначе связаны с активностью почвенных микроорганизмов.

Микробы в почве могут фиксировать атмосферный азот, превращая его в доступные для других живых существ соединения. Микробы могут, наоборот, разрушать азотсодержащие соединения, возвращая в атмосферу молекулярный азот и оксиды азота. То же самое с углеродом. Микроорганизмы могут разлагать органические вещества, например растительный опад, и возвращать таким образом в атмосферу углекислый газ. Могут, наоборот, консервировать углерод в виде инертного трудноразлагаемого органического вещества. Все эти процессы весьма интересны человеку, потому что оказывают прямое влияние на сельское хозяйство, на состояние окружающей среды, на климат. Это особенно актуально в последнее время в связи с попыткой регуляции углекислого газа в атмосфере. И поэтому человек давно пытается регулировать эти процессы. А для этого, конечно, необходимо знать, как устроены почвенные микробные сообщества.

5 способов применения полезных бактерий на даче

В большинстве случаев письма приходят в течение одной минуты, но иногда для этого требуется до 10 минут. Возможно письмо еще не успело прийти. Проверьте пожалуйста внимательно папку Входящие (Inbox). В некоторых случаях письмо может попасть в папку Спам (Spam).

  Логин или e-mail: Или войдите с помощью этих сервисов:

Микроорганизмы в почве | Статья в журнале «Молодой ученый»



В статье рассматриваются виды микробов, их функции микроорганизмов в почве, и влияние среды на их жизнедеятельность.

Ключевые слова: микроорганизмы, почва, плодородие.

The article deals with the types of microbes, their functions of microorganisms in the soil, and the influence of the environment on their livelihoods.

Keywords: Microorganisms, soil, fertility.

Почвенные бактерии ведут свою историю с тех времен, когда представители органической жизни только начали выбираться на сушу.

Почва — сложный субстрат. Точно определить факторы, которые регулируют микробиологические процессы в ней чрезвычайно трудно.

Однако неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных видов она выступает как разная среда. К примеру, в плодородной почве общая биомасса бактерий достигает 500 кг/га и более, наибольшее значение для плодородия почв имеют микроорганизмы, участвующие в круговороте азота в природе: азотфиксирующие бактерии родов Azotobacter, Rhizobium, актиномицеты рода Frankia и другие; нитрифицирующие бактерии; спорообразующие палочки родов Bacillus и Clostridium.

Всех живых обитателей почвы можно отнести к трём надцарствам (безъядерные — Acaryotae; предъядерные — Procaryotae; ядерные — Eucaryotae)

Почвенные бактерии образуют три основных класса: Actinomycetae, Eubacteriae и Myxobacteriae, которые включают в себя различные по форме и функциям микроорганизмы. Основная масса микроорганизмов локализована в верхних, богатых органикой горизонтах почвы. Чем ниже почвенный горизонт в почвенном профиле, тем больше снижается численность микроорганизмов, причем более или менее резко в зависимости от типа почвы. [1]

Численность и качественный состав микроорганизмов в почве зависит также и от сезона года. К примеру, почти во всех типах почв резко увеличение физиологической активности и численности микроорганизмов наблюдается в сезон весны.

Микроскопические организмы почвы выполняют множество различных функций. Например, они в анаэробных условиях активно ферментируют комплексные органические соединения, преобразуя их в простые молекулярные соединения, легко усваиваемые растениями. Огромное значение в повышении урожайности растений и улучшении плодородия почвы имеют микробы-антагонисты. Это особая группа бактерий, грибов, дрожжей и прочих микроорганизмов, которая вырабатывает различные биологически активные вещества. В первую очередь антибиотические вещества, подавляющие рост и развитие патогенной микрофлоры.

Существует деление агропочвенных микроорганизмов по их функциям:

1. Деструкторы — бактерии, которые проживают в грунте и минерализуют базисные соединения, находящиеся в верхнем слое земли. Их роль — преобразование остатков живых веществ и растений в эклектические элементы.
2. Азотфиксирующие микроорганизмы (которые подразделяются на ассоциативные, симбиотические, свободно живущие) — симбионты растений. Их значимость заключается в том, что только этот тип бактерий способен объединять неорганичные кислородные элементы и обеспечивать ими растения. Именно благодаря этому почва и растения получают важные минеральные вещества.
3. Хемоавтотрофы — микроорганизмы, которые сосредотачивают существующие неорганические вещества в базисные молекулы. Их значимость состоит в том, что они могут подвергать обработке накапливающиеся в основе эклектические элементы, а затем передавать их растениям. [2]

Микроорганизмов в почве очень большое количество: по данным М. С. Гилярова в каждом грамме чернозема насчитывается 2–2,5 миллиарда бактерий. Микроорганизмы способны не только разлагать органические остатки на более простые минеральные и органические соединения, но и синтезировать высокомолекулярных соединений — перегнойных кислот, которые образуют запас питательных веществ в почве.

Основной поставщик питательных веществ растений — аэробные микроорганизмы, для которых без кислорода невозможно осуществления процессов жизнедеятельности. Увеличение рыхлости, водопроницаемости при оптимальной влажности и температуре почвы обеспечивает наибольшее поступление питательных веществ к растениям, что и стимулирует их бурный рост, увеличение урожайности. Чем плодороднее почвы, чем больше в них перегноя, тем плотнее заселены они микроорганизмами. Легко заметить, что в одних почвах микробов больше, в других меньше.

Накопление микроорганизмов в значительной степени зависит от количественного и качественного содержания органических веществ в отмерших растительных и животных остатках. Если ориентироваться на средние цифры, полученные при наблюдениях за численностью микробов в почве, то можно составить представление о богатстве тех или иных почв микроорганизмами. Вначале микробов больше, а после минерализации органических веществ их количество уменьшается. Это, по-видимому, связано с уменьшением питательных веществ для микроорганизмов.

При высушивании почва обедняется микроорганизмами. Иногда их численность уменьшается в 2–3 раза, но возможно и в 5–10 раз; наиболее жизнеспособны актиномицеты, затем микобактерии. Полного вымирания бактерий, в условиях длительной засухи почвы, не происходит. Даже у чувствительных к высушиванию культур имеются единичные клетки, которые длительное время сохраняются в анабиотическом состоянии.

На распределение некоторых микробов в почве сильное влияние оказывает кислотность почвенного раствора, так в почвах с нейтральной или слегка щелочной реакцией бактерий намного больше, чем в кислых или других почвах.

Почвы резко разнятся по своим свойствам, поэтому возникло предположение о существовании различия в составе населяющих их микроорганизмов. За небольшой промежуток времени число микроорганизмов в почве может значительно изменяться. Это следствие многих факторов: динамики температуры и влажности почвы, состояния растительного покрова, от типа почвы, генетического горизонта, содержанию в нем органических веществ, сезона года, климатических условий и т. д. Изменчивость количества микроскопических организмов не решает вопроса о разной плотности заселения микроорганизмами почв различных типов.

В составе почвенной массы, помимо наличия активного биоорганоминерального комплекса (включающего органические вещества, почвенную микрофлору, почвенный раствор и почвенный поглощающий комплекс) Лазарев выделяет неактивную часть. Она представлена внутренними слоями минералов, принимающих участие в химических, биохимических и микробиологических процессах.

В биоорганоминеральном комплексе Лазарев усматривает наличие следующих пяти систем.

Первая система — включает аммонифицирующие микроорганизмы, вызывающие распад белковых остатков. Это, по терминологии Лазарева, «зимогенная микрофлора».

Вторая — имеет микрофлору, разлагающую растительные остатки и способствующую образованию перегнойных соединений, обогащенных продуктами микробных автолизатов (α-гуматов). Эта разнообразная по составу группировка, включающая бактерии, грибы и другие организмы, названа «автохтонной микрофлорой А».

Третья — микробная группировка, минерализующая α-гуматы. Предполагается, что она включает аммонификаторы, аэробные целлюлозные микроорганизмы, денитрификаторы, нитрификаторы, бактерии, редуцирующие сульфаты и т. д.

Эта группировка получила наименование «автохтонной микрофлоры В».

Четвертая биологически инертная система характеризуется наличием в ней гуматов, обедненных азотом (β-гуматов), которые образуются в почвах, богатых известью. Кальций ослабляет связь между гуматной и протеиновой частями перегноя, и последняя подвергается разрушению.

Пятая система представляет часть третьей, связанной с корневой системой растений. [3]

В южных широтах в сезон засушливого и жаркого лета численность микроорганизмов резко сокращается, в то время как в почвах северной зоны (при условиях достаточного увлажнения) колебания численности микроорганизмов выражены менее резко.

На динамику численности микроорганизмов в почве оказывают влияние не только влажность и температура, но и фаза развития растений, поступление в почву органического распада, накопление микробных метаболитов и многое другое. Кроме сезонных колебаний численности микроорганизмов, в почве наблюдаются изменения численности, и структуры микробных группировок за короткие промежутки времени — месяцы, недели и даже сутки.

Знания о микроорганизмах активно используются в сельскохозяйственном производстве.

От сапротрофных организмов напрямую зависит плодородие почвы. Их количество отвечает за условия получения высокого урожая; без этих организмов запасы полезных веществ быстро исчерпались бы.

Поэтому для повышения плодородия культурные поля обрабатывают и вносят органические удобрения. Это способствует повышению активности полезных микробов. В почвах с более энергичными мобилизационными процессами преобладают бациллы, использующие не только органический, но и минеральный азот. Наоборот, в почвах со слабо протекающими процессами минерализации органических веществ доминируют спорообразующие бактерии, для которых необходим органический азот. В этом проявляется глубокая связь физиологии микроорганизмов со свойствами среды их обитания. [4]

В процессе развития растения и микроорганизмы научились не просто мирно существовать друг с другом, но и вступать в различные симбиотические связи. Переводят азот из атмосферы в почву, преобразовывая его в доступную для растений форму. Взамен получают необходимые углеводы и минеральные соли, которые растения усваивают из воздуха.

Повышение уровня азота в почве позитивно сказывается на растениях: у них ускоряется развитие корней, укрепляется иммунитет, повышается сопротивляемость стрессам и патогенам, и как следствие увеличивается количество урожая.

Многие микроорганизмы выделяют антибиотические вещества и тем самым защищают растения от фитопатогенов, некоторые способны синтезировать стимуляторы роста для растений. Но в тоже время многие бактерии, в определённых условиях, способны осуществлять процесс денитрификация, что приводит к дефициту азота в почве.

Литература:

1. armeda.ru
2. http://fb.ru/article/236391/bakterii-pochvennyie-sreda-obitaniya-pochvennyih-bakteriy
3. http://www.activestudy.info/struktura-mikrobnogo-cenoza-pochv/
4. Микробиология.- 3-е изд. Мишустин Е. Н., Емцев В. Т. 1987.- 368 с

Основные термины (генерируются автоматически): почва, микроорганизм, вещество, растение, численность микроорганизмов, бактерия, почвенный раствор, тип почвы, соединение, организм.