Азотфиксирующие бактэрыі: асяроддзе пражывання, функцыі

Бактэрыі - паняцце, добра знаёмае кожнаму. Атрыманне сыру і ёгурта, антыбіётыкаў, ачыстка сцёкавых вод - усё гэта робяць магчымым аднаклетачныя бактэрыяльныя арганізмы. Пазнаёмімся з імі бліжэй.

Хто такія бактэрыі?

Прадстаўнікі гэтага царства жывой прыроды ўяўляюць сабой адзіную групу пракарыёт - арганізмаў, клеткі якіх пазбаўленыя ядра. Але гэта не значыць, што яны зусім не ўтрымліваюць спадчыннай інфармацыі. Малекулы ДНК свабодна знаходзяцца ў цытаплазме клеткі і ня акружаны абалонкай.

Паколькі памеры іх мікраскапічныя - да 20 мкм, бактэрыі вывучае навука мікрабіялогія. Навукоўцы высветлілі, што пракарыёты могуць быць аднаклетачнымі або аб'ядноўвацца ў калоніі. Яны маюць дастаткова прымітыўнае будынак. Акрамя ядра бактэрыі пазбаўленыя ўсіх тыпаў пластыд, комплексу Гольджы, ЭПС, лизосом і мітахондрый. Але нягледзячы на гэта, бактэрыяльная клетка здольная ажыццяўляць найважнейшыя працэсы жыццядзейнасці: анаэробнае дыханне без выкарыстання кіслароду, гетеротрофные і аўтатрофныя харчаванне, бясполае размнажэнне і адукацыя цысты падчас перажыванні неспрыяльных умоў.

класы бактэрый

У аснову класіфікацыі пакладзены розныя прыкметы. Адзін з іх - форма клетак. Так, вібрыён маюць выгляд коскі, кокі - круглявую форму. Выгляд спіралі маюць спіріллы, а палачкападобныя форму - бацылы.

Акрамя таго, бактэрыі аб'ядноўваюць у групы ў залежнасці ад асаблівасцяў будынка клеткі. Сапраўдныя здольныя ўтвараць слізістую капсулу вакол уласнай клеткі і аснашчаны жгутиками.

Цианобактерии, або синезеленые багавінне, здольныя да фотасінтэзу і разам з грыбамі ўваходзяць у склад лішайнікаў.

Многія віды бактэрый здольныя да сімбіёзу - ўзаемавыгаднага сужыцця арганізмаў. Азотфиксаторы пасяляюцца на каранях бабовых і іншых раслін, утвараючы клубеньков. Якую функцыю выконваюць клубеньковых бактэрыі, лёгка здагадацца. Яны пераўтвораць атмасферны азот, які так неабходны раслінам для развіцця.

спосабы харчавання

Пракарыёты з'яўляюцца групай арганізмаў, якім даступныя ўсе спосабы харчавання. Так, зялёныя і пурпурныя бактэрыі сілкуюцца аўтатрофныя, за кошт сонечнай энергіі. За кошт наяўнасці пластыд яны могуць быць афарбаваныя ў розныя колеры, але абавязкова ўтрымліваюць хларафіл. Бактэрыяльны і раслінны фотасінтэз істотна адрозніваюцца. У бактэрый вада не з'яўляецца абавязковым рэагентаў. Донарам электронаў можа служыць вадарод або серавадарод, таму кісларод падчас гэтага працэсу не вылучаецца.

Вялікая група бактэрый сілкуецца гетеротрофные, т. Е. Гатовымі арганічнымі рэчывамі. Такія арганізмы выкарыстоўваюць для харчавання рэшткі адмерлых арганізмаў і прадукты іх жыццядзейнасці. Бактэрыі гніення і закісання здольныя раскладаць ўсе вядомыя арганічныя рэчывы. Такія арганізмы яшчэ называюць сапротрофами.

Некаторыя бактэрыі раслін могуць утвараць сімбіёз з іншымі арганізмамі: разам з грыбамі ўваходзяць у склад лішайнікаў, ўзаемавыгадна суіснуюць з каранямі бабовых азотфиксирующие клубеньковых бактэрыі.

Хемотрофы

Яшчэ адной групай па тыпу харчавання з'яўляюцца хемотрофы. Гэта разнавіднасць аўтатрофныя харчавання, падчас якога замест сонечнай энергіі выкарыстоўваецца энергія хімічных сувязяў розных рэчываў. Азотфиксирующие бактэрыі ставяцца да такіх арганізмам. Яны акісляюць некаторыя неарганічныя злучэнні, пры гэтым забяспечваючы сябе неабходнай колькасцю энергіі.

Азотфиксирующие бактэрыі: асяроддзе пражывання

Падобным чынам сілкуюцца і мікраарганізмы, здольныя ператвараць злучэнні азоту. Іх называюць азотфиксирующие бактэрыі. Нягледзячы на тое што насяляюць бактэрыі паўсюдна, асяроддзе пражывання менавіта гэтага выгляду - глеба. А дакладней, карані бабовых раслін.

будынак

Якую функцыю выконваюць клубеньковых бактэрыі? Яна абумоўлена іх будынкам. Азотфиксирующие бактэрыі добра бачныя няўзброеным вокам. Пасяляючыся на каранях бабовых і злакавых, яны пранікаюць у расліна. Пры гэтым ўтвараюцца патаўшчэнні, усярэдзіне якіх адбываецца абмен рэчываў.

Варта сказаць, што азотфиксирующие бактэрыі ставяцца да групы мутуалистов. Іх суіснаванне з іншымі арганізмамі з'яўляецца ўзаемавыгадным. У ходзе фотасінтэзу расліна сінтэзуе вуглявод глюкозу, неабходную для працэсаў жыццядзейнасці. Бактэрыі не здольныя да такога працэсу, таму гатовыя цукру атрымліваюць ад бабовых.

Раслінам для жыцця неабходны азот. Гэтага рэчыва ў прыродзе досыць вялікая колькасць. Напрыклад, змест азоту ў паветры складае 78%. Аднак у такім стане расліны не здольныя паглынаць гэта рэчыва. Азотфиксирующие бактэрыі засвойваюць атмасферны азот і пераводзяць яго ў форму, зручную для раслін.

прадукцыйнасць

Якую функцыю выконваюць азотфиксирующие бактэрыі, можна пераканацца на прыкладзе хемотрофной бактэрыі азоспириллум. Жыве гэты арганізм на каранях злакавых: ячменю ці пшаніцы. Яго па праве называюць лідэрам сярод прадуцэнтаў азоту. На гектар зямлі ён здольны аддаць да 60 кг гэтага элемента.

Азотфиксирующие бактэрыі бабовых, такія як ризобитумы, синоризобиумы і іншыя, таксама добрыя "працаўнікі". Яны здольныя ўзбагаціць гектар зямлі азотам масай да 390 кг. На шматгадовых бабовых раслінах насяляюць пераможцы азотообразования, прадукцыйнасць якіх дасягае да 560 кг у разліку на гектар ворных зямель.

працэсы жыццядзейнасці

Усе азотфиксирующие бактэрыі па асаблівасцях працэсаў жыццядзейнасці можна аб'яднаць у дзве групы. Першая група з'яўляецца нитрифицирующей. Сутнасць абмену рэчываў у гэтым выпадку заключаецца ў ланцужку хімічных ператварэнняў. Амоній, або аміяк, ператвараецца ў нітрыты - солі азотнай кіслаты. Нітрыты, у сваю чаргу, ператвараюцца ў нітраты, таксама з'яўляюцца солямі гэтага злучэння. У выглядзе нітратаў азот лепш засвойваецца каранёвай сістэмай раслін.

Другая група называецца денитрификаторами. Яны ажыццяўляюць зваротны працэс: нітраты, якія змяшчаюцца ў глебе, ператвараюць у газападобны азот. Такім чынам адбываецца кругазварот азоту ў прыродзе.

Да працэсам жыццядзейнасці таксама адносяць і працэс размнажэння. Адбываецца ён шляхам дзялення клетак напалам. Значна радзей - шляхам адлучэннем. Характэрны для бактэрый і палавой працэс, які называецца кан'югацыі. Пры гэтым адбываецца абмен генетычнай інфармацыяй.

Паколькі каранёвая сістэма вылучае шмат каштоўных рэчываў, бактэрый на ёй пасяляецца вельмі шмат. Яны пераўтвораць раслінныя рэшткі ў рэчывы, якія здольныя ўвабраць расліны. У выніку пласт глебы вакол набывае пэўныя ўласцівасці. Яго называюць ризосферой.

Шляхі пранікнення бактэрый у корань

Існуе некалькі спосабаў ўкаранення бактэрыяльных клетак у тканіны каранёвай сістэмы. Гэта можа адбыцца з прычыны пашкоджання покрыўных тканін або ў месцах, дзе клеткі кораня маладыя. Зона каранёвых валасінак таксама з'яўляецца шляхам пранікнення хемотрофов ўнутр расліны. Далей каранёвыя валасінкі інфікуюцца і ў выніку актыўнага дзялення бактэрыяльных клетак ўтвараюцца клубеньков. Укараняючы клеткі ўтвараюць інфекцыйныя ніткі, якія працягваюць працэс пранікнення ў раслінныя тканіны. З дапамогай праводзіць сістэмы бактэрыяльныя клубеньков звязаны з коранем. З цягам часу ў іх з'яўляецца адмысловае рэчыва - легоглобин.

Да моманту праявы аптымальнай актыўнасці клубеньков набываюць ружовую афарбоўку (дзякуючы пігменты легоглобину). Фіксаваць азот здольныя толькі тыя бактэрыі, якія ўтрымліваюць легоглобин.

значэнне хемотрофов

Людзі даўно заўважылі, што, калі перакапаць бабовыя расліны з глебай, ураджай на гэтым месцы будзе лепш. На самай справе сутнасць не ў працэсе узворванняў. Такая глеба больш ўзбагачаецца азотам, гэтак неабходным для росту і развіцця раслін.

Калі ліст называюць фабрыкай па вытворчасці кіслароду, то азотфиксирующие бактэрыі іх справядліва можна назваць завода па вытворчасці нітратаў.

Яшчэ ў 19 стагоддзі навукоўцы звярнулі ўвагу на дзіўныя здольнасці бабовых раслін. З-за недахопу ведаў іх прыпісвалі толькі раслінам і не звязвалі з іншымі арганізмамі. Было выказана меркаванне, што лісце могуць фіксаваць атмасферны азот. У ходзе эксперыментаў было высьветлена, што бабовыя, якія выраслі ў вадзе, такую здольнасць губляюць. Больш за 15 гадоў гэтае пытанне заставаўся загадкай. Ніхто не здагадваўся, што ажыццяўляюць усе гэта азотфиксирующие бактэрыі, асяроддзе пражывання якіх не была вывучана. Аказалася, што справа ў сімбіёзе арганізмаў. Толькі разам бабовыя і бактэрыі могуць вырабляць нітраты для раслін.

Зараз навукоўцы выявілі больш за 200 раслін, якія не адносяцца да сямейства бабовых, але здольныя ўтварыць сімбіёз з азотфиксирующими бактэрыямі. Бульба, сорга, пшаніца таксама валодаюць каштоўнымі ўласцівасцямі.