Клубеньковые бактерии являются паразитами

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.

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.

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.

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.

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

При неблагоприятных условиях бактерии образуют толстостенные споры. В виде споры бактерия может пережить очень суровые температурные и химические нагрузки – например, кипячение. (Также в виде спор бактерии расселяются ветром). Бактерии живут на Земле миллиарды лет и приспосабливаются к любым условиям за счет

• образования спор
• быстрого размножения
• сильной изменчивости

• автотрофное:
  • фотосинтез – пурпурные бактерии, цианобактерии (они же оксифотобактерии, синезеленые водоросли)
  • хемосинтез – серобактерии, железобактерии
• гетеротрофное:
  • паразиты – болезнетворные бактерии, например, палочка Коха
  • сапрофиты – молочнокислые бактерии, бактерии гниения (“санитары”, т.к. разлагают трупы)

• Азотфиксирующие клубеньковые бактерии живут в клубеньках на корнях бобовых растений. Дают растению соли азота в обмен на сахара.
• Кишечная палочка живет в толстом кишечнике человека. Питается целлюлозой, вырабатывает ряд витаминов и вытесняет из кишечника болезнетворные бактерии.

Молочнокислые бактерии используются человеком

• при изготовлении молочнокислых продуктов
• при силосовании кормов для скота
• при квашении капусты

МИКРОБИОГЕННЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.

Клубеньковые бактерии были первой по времени группой азотфиксирующих микробов, о которых узнало человечество.

Около 2000 лет назад земледельцы заметили, что возделывание бобовых культур возвращает плодородие истощенной почве. Это особое свойство бобовых эмпирически связывали с наличием на корнях у них своеобразных узелков, или клубеньков, но объяснить причины этого явления долгое время не могли.

Потребовалось провести еще очень много исследований, чтобы доказать роль бобовых культур и живущих на их корнях бактерий в фиксации газообразного азота атмосферы. Но постепенно работами ученых разных стран была раскрыта природа и детально изучены свойства этих замечательных существ.

Клубеньковые бактерии живут с бобовыми растениями в симбиозе, т. е. приносят друг другу взаимную пользу: бактерии усваивают азот из атмосферы и переводят его в соединения, которые могут быть использованы растениями, а они, в свою очередь, снабжают бактерии веществами, содержащими углерод, который ранения усваивают из воздуха в виде углекислого газа.

Вне клубеньков на искусственных питательных средах клубеньковые бактерии могут развиваться при температурах от 0 до 35°, а наиболее благоприятными (оптимальными) для них являются температуры порядка 20—31°. Наилучшее развитие микроорганизмов наблюдается обычно в нейтральной среде (при pH равном 6,5—7,2).

В большинстве случаев кислая реакция почвы отрицательно сказывается на жизнедеятельности клубеньковых бактерий, в таких почвах образуются неактивные или неэффективные (не фиксирующие азот воздуха) их расы.

В настоящее время клубеньковые бактерии подразделяют на следующие группы (по растениям-хозяевам, на которых они поселяются):

• клубеньковые бактерии люцерны и донника;
• клубеньковые бактерии клевера;
• клубеньковые бактерии гороха, вики, чины и кормовых бобов;
• клубеньковые бактерии сои;
• клубеньковые бактерии люпина и сераделлы;
• клубеньковые бактерии фасоли;
• клубеньковые бактерии арахиса, вигны, коровьего гороха и др.

Способность к образованию клубеньков свойственна далеко не всем бобовым, хотя в общем широко распространена у представителей этого огромного семейства. Из 12 тыс. видов бобовых было специально изучено 1063. Оказалось, что 133 из них не способны образовывать клубеньки.

Способность к симбиозу с азотфиксаторами, по-видимому, свойственна не только бобовым растениям, хотя в сельском хозяйстве они являются единственными важными азотфиксирующими культурами. Как установлено, атмосферный азот связывают бактерии, живущие в клубеньках на корнях лоха, облепихи, шефердии, сосны лучистой, ногоплодника, ежи сборной, субтропических растений рода казуарина. Способны к фиксации азота и бактерии, живущие в узлах листьев некоторых тропических кустарников.

Фиксацию азота осуществляют также актиномицеты, живущие в клубеньках корней ольхи, и, возможно, грибы, живущие в корнях райграса и некоторых вересковых растений.

Но для сельского хозяйства наибольший практический интерес представляют, конечно, бобовые. Большинство отмеченных небобовых растений сельскохозяйственного значения не имеет.

Очень важен для практики вопрос: как живут клубеньковые бактерии в почве до заражения ими корней?

В сложном процессе образования клубеньков принимают участие три фактора: два живых организма — бактерии и растения, между которыми устанавливаются тесные симбиотические взаимоотношения, и условия внешней среды. Каждый из этих факторов — активный участник процесса образования клубеньков.

Одна из важных особенностей клубеньковых бактерий состоит в их способности выделять так называемые стимулирующие вещества; эти вещества вызывают бурное разрастание тканей корня.

Другая их существенная особенность способность проникать в корни определенных растений и вызывать образование клубеньков, иначе говоря их инфекционная способность, которая, как уже говорилось, различна у разных рас клубеньковых бактерий.

Роль бобового растения в образовании клубеньков определяется способностью растений выделять вещества, стимулирующие или угнетающие развитие бактерий.

Большое влияние на восприимчивость бобового растения к заражению клубеньковыми бактериями оказывает содержание в его тканях углеводов и азотистых веществ. Обилие углеводов в тканях бобового растения стимулирует образование клубеньков, а повышение содержания азота, напротив, угнетает этот процесс. Таким образом, чем выше в растении соотношение C/N, тем лучше идет развитие клубеньков.

Третий фактор — внешние условия (освещение, элементы питания и т. д.) также оказывает значительное влияние на процесс образования клубеньков.

Но возвратимся к характеристике отдельных видов клубеньковых бактерий.

Имеются ли различия между эффективными и неэффективными расами клубеньковых бактерий? До сих пор таких отличий в форме или в поведении на искусственных питательных средах не удалось найти. Но у клубеньков, образованных эффективными и неэффективными расами, обнаруживаются некоторые отличия. Существует, например, мнение, что эффективность связана с объемом зараженных бактериями тканей корня (у эффективных рас она в 4—6 раз больше, чем у неэффективных) и длительностью функционирования этих тканей. В инфицированных эффективными бактериями тканях всегда обнаруживаются бактероиды и красный пигмент, вполне тождественный гемоглобину крови. Его называют леггемоглобнном. Неэффективные клубеньки имеют меньший объем инфицированной ткани, в них отсутствует леггемоглобин, бактероиды обнаруживаются не всегда и выглядят они иначе, чем в эффективных клубеньках.

Эти морфолого-биохимические отличия используют для выделения эффективных рас клубеньковых бактерий. Обычно бактерии, выделенные из крупных, хорошо развитых клубеньков, имеющих розоватую окраску, бывают весьма эффективными.

Влияние внешних условий на фиксацию клубеньковыми бактериями атмосферного азота можно показать на нескольких примерах. Так, значительную роль в эффективности азотфиксации играет содержание в почве азотнокислых и аммиачных солей. В начальных фазах развития бобового растения и образования клубеньков присутствие в почве небольших количеств этих солей оказывает благоприятное влияние на симбиотическое сообщество; а позже это же количество азота (особенно нитратной его формы) угнетает азотфиксацию.

Следовательно, чем богаче почва доступным для растения азотом, тем слабее протекает фиксация азота. Азот, содержащийся в почве, так же как и находящийся в теле растения, как бы препятствует привлечению новых его порций из атмосферы. Среди других элементов питания заметное влияние на азотфиксацию оказывает молибден. При добавлении в почву этого элемента азота накапливается больше. Объясняется это, по-видимому, тем, что молибден входит в состав ферментов, осуществляющих фиксацию атмосферного азота.

В настоящее время достоверно установлено, что бобовые, выращиваемые в почвах, содержащих недостаточное количество молибдена, развиваются удовлетворительно и образуют клубеньки, но совершенно не усваивают атмосферный азот. Оптимальное количество молибдена для эффективной азотфиксации составляет около 100 г молибдата натрия на 1 га.

Роль бобовых культур в повышении плодородия почвы

Итак, бобовые культуры имеют очень большое значение для повышения плодородия почвы. Накапливая азот в почве, они препятствуют истощению его запасов. Особенно велика роль бобовых в тех случаях, когда они используются на зеленые удобрения.

Но практиков сельского хозяйства, естественно, интересует и количественная сторона. Какое количество азота может быть накоплено в почве при культивировании тех или иных бобовых растений? Сколько азота остается в почве, если урожай полностью убирается с поля или если бобовые запахивают как зеленое удобрение?

Известно, что в случае заражения бобовых эффективными расами клубеньковых бактерий они могут связывать от 50 до 200 кг азота на гектар посева (в зависимости от почвы, климата, вида растения и т. д.).

По данным известных французских ученых Пошона и Де Бержака, в обычных полевых условиях бобовые культуры фиксируют приблизительно следующие количества азота (в кг /га):

Микроорганизмы многообразны и по-разному влияют на окружающий мир. Одни виды имеют огромное практическое значение для производственной сферы, другие играют не последнюю роль в жизнедеятельности других организмов, принося им пользу или вред. Ведь причиной большинства болезней растений, животных, людей являются вирусы, простейшие, грибы и бактерии-паразиты.

Взаимодействие микроорганизмов с окружающей средой

Различные типы бактерий по-разному влияют на окружающий мир. Одни приносят неоспоримую пользу, другие – вред.

По типу взаимодействия с окружающим миром микробы подразделяют на:

Важно знать! Большая часть паразитирующих бактерий опасна тем, что ферменты, выделяемые в процессе жизнедеятельности бактерий, вызывают интоксикацию.

Патогенность микроорганизмов

Паразитирующие виды бактерий по степени влияния на человека разделяют на:

• безопасные;
• условно патогенные;
• патогенные;
• чрезвычайно опасные.

К безопасным видам микроорганизмов относят такие бактерии и вирусы, которые не вызывают заболеваний у человека. Хотя могут стать причиной болезни растений и животных.

Условно безопасные бактерии чаще всего это симбионты и сапрофиты, которые в обычных условиях не вызывают заболеваний. Но при влиянии определенных факторов (слабый иммунитет, переохлаждение, быстрое размножение непатогенной микрофлоры) представители этой группы становятся причиной болезни. К ним относят хеликобактер, энтеробактерии, псевдомонады, кампилобактерии.

Патогенные, их еще называют болезнетворные, бактерии вызывают различные заболевания (ангина, ОРЗ и другие легко поддающиеся лечению). К этой группе микроорганизмов относятся различные виды кокков, бацилл.

Чрезвычайно опасные бактерии способны за короткое время привести к смерти человека. Могут стать причиной эпидемических, пандемических вспышек заболеваний. К ним относятся возбудители ботулизма, столбняка, холеры.

Важно знать! Источником чрезвычайно опасных болезней зачастую являются животные (рыбы, грызуны, птицы и даже домашние любимцы).

Существование микроорганизмов вне хозяина

Многие типы бактерий могут вызывать заболевания различной степени тяжести у растений, животных и человека. При этом существует особый тип микроорганизмов – внутриклеточные паразиты, которые не могут существовать вне другого организма. Со смертью хозяина погибают сами. Другие могут не только существовать без хозяина, но и в процессе жизнедеятельности менять их. Поэтому патогенные микроорганизмы подразделяют на:

• облигатные паразиты, внутриклеточные;
• факультативные.

Облигатные паразиты получили такое название, потому что существуют только внутри клетки. К этой группе инфекций относятся риккетсии, вирусы, некоторые простейшие. Внутриклеточные паразиты зависят от другого организма и не могут существовать без него.

Факультативные паразиты могут существовать вне хозяина. В отличие от внутриклеточных они могут сами синтезировать органические вещества или же впадать в анабиоз. В это время у них прекращается вся жизнедеятельность, они капсулируются – покрываются специальной оболочкой. Попадая в организм хозяина, они начинают активно размножаться.

Важно знать! Внутриклеточные паразиты, такие как вирусы и риккетсии, встраиваются в клетку хозяина. В результате она начинает вырабатывать только те вещества, которые необходимы для роста и размножения микроорганизмов.

Источники заражения

Бактерии вызывающие различные заболевания, могут передаваться не только от человека человеку, но и переноситься различными животными.

Существуют такие пути заражения:

1. Антропонозный – заболевание передается от одного человека другому.
2. Зоонозный. Источник заболевания – животные (рыбы, птицы, млекопитающие).
3. Протозоозный – возбудители заболевания передаются насекомыми и членистоногими.

Некоторые ученые выделили особый вид источников заражения, который называют сапронозным. К ним относят инфекции, которые обитают на неживых объектах.

Важно знать! Вирусы, бактерии, вызывающие заболевания у флоры, человеку не передаются, Но употребление в пищу больных растений может привести к сильному отравлению.

Паразитирующие виды бактерий – источник самых различных болезней растений, животных и человека. Даже непатогенные микроорганизмы при определенных обстоятельствах могут причинить непоправимый вред здоровью.

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

Читайте также: