Το άζωτο θεωρείται ένα από τα σημαντικότερα χημικά στοιχεία που επηρεάζει την ανάπτυξη των γεωργικών φυτών. Αυτή η ουσία επηρεάζει τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και την ποσότητα της χλωροφύλλης στις καλλιέργειες. Ταυτόχρονα, η αζωτοδέσμευση είναι μια σημαντική γεωργική διαδικασία. Ωστόσο, η εφαρμογή αζώτου με τη μορφή λιπασμάτων δεν θεωρείται η μόνη λύση. Η χρήση βακτηρίων που δεσμεύουν το άζωτο θεωρείται πολύ αποτελεσματική επιλογή.
Τι είναι τα βακτήρια
Αυτός ο όρος αναφέρεται σε εκπροσώπους του βασιλείου της ζωντανής φύσης, που αντιπροσωπεύουν την κατηγορία των προκαρυωτών. Είναι οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα δεν περιέχουν πυρήνα. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι τέτοιοι οργανισμοί στερούνται εντελώς κληρονομικές πληροφορίες. Τα μόρια του DNA βρίσκονται ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Επιπλέον, περιβάλλονται από ένα κέλυφος.
Τα βακτήρια είναι μικροσκοπικά σε μέγεθος, και ως εκ τούτου η μικροβιολογία τα μελετά. Οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι οι προκαρυώτες είναι μονοκύτταροι ή σχηματίζουν αποικίες. Χαρακτηρίζονται από μια πολύ πρωτόγονη δομή. Εκτός από τον πυρήνα, τα βακτήρια στερούνται όλων των τύπων πλαστιδίων, μιτοχονδρίων και λυσοσωμάτων. Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, τα κύτταρά τους είναι ικανά να πραγματοποιήσουν ποικίλες ζωτικές διεργασίες. Χαρακτηρίζονται από αναερόβια αναπνοή χωρίς τη χρήση οξυγόνου, ασεξουαλική αναπαραγωγή και σχηματισμό κύστεων σε δυσμενείς συνθήκες.
Κύρια μαθήματα
Η ταξινόμηση βασίζεται σε διάφορα χαρακτηριστικά, ένα από τα οποία είναι το σχήμα των κυττάρων. Οι κόκκοι έχουν στρογγυλό σχήμα, οι δονήσεις σε σχήμα κόμματος, οι σπείρες έχουν σχήμα σπειροειδούς και οι βάκιλλοι σε σχήμα ράβδου.
Επιπλέον, η ταξινόμηση των βακτηρίων πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά της κυτταρικής δομής. Οι αληθινές ποικιλίες μπορούν να σχηματίσουν μια βλεννώδη κάψουλα γύρω από το κύτταρο τους. Επιπλέον, έχουν μαστίγια. Τα κυανοβακτήρια έχουν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και ταξινομούνται ως λειχήνες.
Πολλές ποικιλίες βακτηριακών μικροοργανισμών χαρακτηρίζονται από τάση συμβίωσης, η οποία είναι μια αμοιβαία επωφελής συμβίωση. Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο εγκαθίστανται στις ρίζες των οσπρίων και σχηματίζουν οζίδια. Αυτοί οι μικροοργανισμοί μετασχηματίζουν το ατμοσφαιρικό άζωτο, το οποίο είναι σημαντικό για την πλήρη ανάπτυξη των καλλιεργειών.
Μέθοδοι διατροφής
Οι προκαρυώτες είναι οργανισμοί που μπορούν να τραφούν με οποιοδήποτε μέσο. Για παράδειγμα, τα μωβ και πράσινα βακτήρια χαρακτηρίζονται από έναν αυτότροφο τύπο διατροφής - χάρη στη χρήση της ηλιακής ενέργειας. Λόγω της παρουσίας πλαστιδίων, διαφέρουν σε διαφορετικές αποχρώσεις, αλλά πάντα περιλαμβάνουν χλωροφύλλη.
Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι η διαδικασία της φωτοσύνθεσης στα βακτήρια και τα φυτά είναι σημαντικά διαφορετική. Στην πρώτη περίπτωση, το νερό δεν είναι υποχρεωτικό αντιδραστήριο. Το υδρογόνο ή το υδρόθειο μπορεί να λειτουργήσει ως προμηθευτής ηλεκτρονίων. Επομένως, κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας δεν απελευθερώνεται οξυγόνο.
Μια σημαντική κατηγορία βακτηριακών μικροοργανισμών χαρακτηρίζεται από έναν ετερότροφο τύπο διατροφής. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιούν έτοιμα οργανικά στοιχεία. Για να κορεστούν τα βακτήρια με τις απαραίτητες ουσίες, χρησιμοποιούν τα υπολείμματα νεκρών οργανισμών. Ταυτόχρονα, οι σήπτοντες μικροοργανισμοί μπορούν να οδηγήσουν στην αποσύνθεση οποιασδήποτε οργανικής ύλης. Ονομάζονται επίσης σαπρότροφοι.
Ορισμένα φυτικά βακτήρια είναι ικανά να εισέλθουν σε συμβίωση με άλλους οργανισμούς. Έτσι, μαζί με τους μύκητες, αποτελούν μέρος των λειχήνων. Ταυτόχρονα, τα αζωτοκαθηλωτικά οζίδια βακτήρια είναι ικανά για αμοιβαία επωφελή συνύπαρξη με το ριζικό σύστημα των οσπρίων.
Ποιοι είναι οι χημειοτροφικοί
Μια σημαντική κατηγορία, η οποία διακρίνεται από το είδος της απορρόφησης των θρεπτικών συστατικών, θεωρούνται τα χημειοτροφικά. Είναι μικροοργανισμοί που θεωρούνται ένα είδος αυτότροφου. Σε αυτή την περίπτωση, αντί για ηλιακή ενέργεια, αυτά τα βακτήρια χρησιμοποιούν την ενέργεια της χημικής αλληλεπίδρασης διαφόρων στοιχείων. Τα χημειοτροφικά, συγκεκριμένα, περιλαμβάνουν βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο. Προκαλούν την οξείδωση ενός αριθμού ανόργανων ενώσεων και ταυτόχρονα παρέχουν στον εαυτό τους την απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας.
Ενδιαίτημα βακτηρίων που δεσμεύουν το άζωτο
Γενικά, τα βακτήρια είναι πανταχού παρόντα. Ταυτόχρονα, οι ποικιλίες που δεσμεύουν το άζωτο ζουν στο έδαφος ή, πιο συγκεκριμένα, στις ρίζες των οσπρίων.
Δομή σώματος
Οι λειτουργίες των βακτηρίων των οζιδίων σχετίζονται με τη δομή τους. Τέτοιοι μικροοργανισμοί μπορούν να φανούν με γυμνό μάτι. Εγκαθίστανται στο ριζικό σύστημα των οσπρίων και των δημητριακών και διεισδύουν στα φυτά. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται πάχυνση στις οποίες παρατηρούνται μεταβολικές διεργασίες.
Τα φυτά χρειάζονται άζωτο για κανονική λειτουργία. Η φύση περιέχει επαρκή ποσότητα αυτού του στοιχείου. Για παράδειγμα, στον αέρα η ποσότητα του φτάνει το 78%. Ωστόσο, οι καλλιέργειες δεν μπορούν να απορροφήσουν αυτή την ουσία με αυτή τη μορφή. Οι μικροοργανισμοί που δεσμεύουν το άζωτο είναι σε θέση να απορροφούν άζωτο από την ατμόσφαιρα. Μετά από αυτό μετατρέπουν αυτή την ουσία σε μια μορφή που είναι διαθέσιμη στις καλλιέργειες.
Εκτέλεση
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τη λειτουργία των μικροοργανισμών που δεσμεύουν το άζωτο, αξίζει να εξετάσουμε το παράδειγμα ενός χημειοτροφικού βακτηρίου που ονομάζεται Azospillum. Αυτός ο οργανισμός ζει στο ριζικό σύστημα των φυτών δημητριακών - σιτάρι ή κριθάρι. Δικαίως κατέχει ηγετική θέση μεταξύ των παραγωγών αζώτου. Αυτός ο οργανισμός απελευθερώνει έως και 60 κιλά αυτής της ουσίας ανά 1 εκτάριο έκτασης καλλιέργειας.
Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο στα όσπρια περιλαμβάνουν το ριζόβιτο, το σινοριζόβιο και άλλα. Είναι επίσης πολύ αποτελεσματικά. Τέτοιες εγκαταστάσεις είναι ικανές να παράγουν έως και 390 κιλά αζώτου ανά 1 εκτάριο γης. Στα πολυετή όσπρια σχηματίζονται βακτήρια που χαρακτηρίζονται από μέγιστη παραγωγικότητα. Η παράμετρος αυτή φτάνει τα 560 κιλά ανά 1 στρέμμα σπαρμένης έκτασης.
Χαρακτηριστικά της ζωής
Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των διαδικασιών ζωής τους, όλοι οι μικροοργανισμοί που δεσμεύουν το άζωτο μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη ομάδα θεωρείται νιτροποιητική. Σε αυτή την περίπτωση, οι μεταβολικές διεργασίες αποτελούνται από μια αλυσίδα χημικών μετασχηματισμών. Στην περίπτωση αυτή, το αμμώνιο μετατρέπεται σε νιτρώδη, τα οποία είναι άλατα του νιτρικού οξέος. Με τη σειρά τους, τα νιτρώδη μετατρέπονται σε νιτρικά. Είναι επίσης άλατα αυτής της ένωσης. Σε αυτή τη μορφή, το άζωτο απορροφάται καλύτερα από τις ρίζες των καλλιεργειών.
Η δεύτερη ομάδα ονομάζεται απονιτροποιητές. Εκτελούν την αντίστροφη διαδικασία. Στην περίπτωση αυτή, τα νιτρικά άλατα που υπάρχουν στο έδαφος μετατρέπονται σε αέριο άζωτο. Ως αποτέλεσμα, παρατηρείται η κυκλοφορία αυτής της ουσίας στη φύση.
Μεταξύ των διαδικασιών ζωής αξίζει επίσης να τονιστεί η αναπαραγωγή. Εκτελείται με διαίρεση των κυττάρων στα δύο. Πολύ λιγότερο συχνά αυτό συμβαίνει με εκβλάστηση. Οι βακτηριακοί μικροοργανισμοί μπορούν επίσης να αναπαραχθούν σεξουαλικά. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται σύζευξη, κατά την οποία ανταλλάσσονται γενετικές πληροφορίες.
Δεδομένου ότι οι ρίζες της καλλιέργειας εκκρίνουν μεγάλο αριθμό πολύτιμων στοιχείων, πολλά βακτήρια εγκαθίστανται πάνω τους. Μετατρέπουν τα φυτικά υπολείμματα σε ουσίες που μπορούν να απορροφηθούν από τα φυτά.Ως αποτέλεσμα, το στρώμα εδάφους γύρω του είναι προικισμένο με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Ονομάζεται ριζόσφαιρα.
Πώς μπαίνουν τα βακτήρια στη ρίζα;
Υπάρχουν πολλές επιλογές για την εισαγωγή βακτηριακών κυττάρων στον ιστό της ρίζας. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα βλάβης στους καλυπτικούς ιστούς ή σε περιοχές όπου συσσωρεύονται νεαρά ριζικά κύτταρα. Τα χημειοτροφικά μπορούν επίσης να διεισδύσουν σε καλλιέργειες στη ζώνη της ρίζας της τρίχας. Μετά από αυτό μολύνονται.
Ως αποτέλεσμα της ενεργού διαίρεσης των βακτηριακών κυττάρων, σχηματίζονται οζίδια. Μετά από αυτό, εμφανίζονται νήματα μόλυνσης που συνεχίζουν να διεισδύουν στον φυτικό ιστό. Με την πάροδο του χρόνου, μια ειδική ουσία που ονομάζεται leghemoglobin σχηματίζεται εδώ. Στο στάδιο της βέλτιστης δραστηριότητας, τα οζίδια γίνονται ροζ. Αυτό οφείλεται στην παρουσία χρωστικής.
Σημασία στην οικονομία
Οι άνθρωποι από καιρό ήταν σε θέση να αποδείξουν ότι αν σκάψετε όσπρια με χώμα, η παραγωγικότητα των φυτών θα βελτιωθεί. Ωστόσο, το θέμα δεν είναι η διαδικασία του οργώματος. Ένα τέτοιο έδαφος είναι καλύτερα κορεσμένο με άζωτο, το οποίο είναι σημαντικό για την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Γι' αυτό βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο που ονομάζεται εργοστάσιο νιτρικών.
Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο είναι σημαντικοί μικροοργανισμοί που χρησιμοποιούνται ενεργά στη γεωργία. Αυτό οφείλεται στην ικανότητά τους να λαμβάνουν άζωτο από τον αέρα και να το μετατρέπουν σε μια μορφή προσβάσιμη στα φυτά.
