Dušik velja za enega najpomembnejših kemičnih elementov, ki vpliva na razvoj kmetijskih rastlin. Ta snov vpliva na proces fotosinteze in količino klorofila v pridelkih. Hkrati je fiksacija dušika pomemben kmetijski proces. Vendar uporaba dušika v obliki gnojil ni edina rešitev. Uporaba bakterij, ki vežejo dušik, velja za zelo učinkovito možnost.
Kaj so bakterije
Ta izraz se nanaša na predstavnike kraljestva žive narave, ki predstavljajo kategorijo prokariotov. So organizmi, katerih celice nimajo jedra. Vendar to ne pomeni, da so takšni organizmi popolnoma brez dednih informacij. Molekule DNA se prosto nahajajo v celični citoplazmi. Poleg tega so obdani z lupino.
Bakterije so mikroskopske velikosti, zato jih mikrobiologija preučuje. Raziskovalci so ugotovili, da so prokarionti enocelični ali tvorijo kolonije. Zanje je značilna zelo primitivna struktura. Poleg jedra bakterije nimajo vseh vrst plastidov, mitohondrijev in lizosomov. Vendar pa so njihove celice v vsakem primeru sposobne izvajati različne vitalne procese. Zanje je značilno anaerobno dihanje brez uporabe kisika, nespolno razmnoževanje in nastanek cist v neugodnih pogojih.
Glavni razredi
Razvrstitev temelji na različnih značilnostih, ena od njih je oblika celic. Koki so okrogle oblike, vibriji so v obliki vejice, spirile so spiralne, bacili pa paličasti.
Poleg tega se klasifikacija bakterij izvaja ob upoštevanju značilnosti celične strukture. Prave sorte lahko tvorijo sluzasto kapsulo okoli svoje celice. Poleg tega imajo flagele. Cianobakterije imajo proces fotosinteze in jih uvrščamo med lišaje.
Za številne sorte bakterijskih mikroorganizmov je značilna nagnjenost k simbiozi, ki je vzajemno koristno sobivanje. Bakterije, ki vežejo dušik, se naselijo na koreninah stročnic in tvorijo gomolje. Ti mikroorganizmi transformirajo atmosferski dušik, ki je pomemben za popoln razvoj pridelkov.
Metode prehranjevanja
Prokarioti so organizmi, ki se lahko prehranjujejo na kakršen koli način. Na primer, za vijolične in zelene bakterije je značilna avtotrofna vrsta prehrane - zahvaljujoč uporabi sončne energije. Zaradi prisotnosti plastidov se razlikujejo v različnih odtenkih, vendar vedno vključujejo klorofil.
Pomembno je upoštevati, da se proces fotosinteze pri bakterijah in rastlinah bistveno razlikuje. V prvem primeru voda ni obvezen reagent. Vodik ali vodikov sulfid lahko deluje kot dobavitelj elektronov. Zato se med tem procesom ne sprošča kisik.
Za pomembno kategorijo bakterijskih mikroorganizmov je značilna heterotrofna vrsta prehrane. To pomeni, da uporabljajo že pripravljene organske elemente. Za nasičenje bakterij s potrebnimi snovmi uporabljajo ostanke mrtvih organizmov. Hkrati lahko gnilobni mikroorganizmi povzročijo razgradnjo katere koli organske snovi. Imenujejo se tudi saprotrofi.
Nekatere rastlinske bakterije so sposobne vstopiti v simbiozo z drugimi organizmi. Tako so skupaj z glivami del lišajev. Hkrati so nodulne bakterije, ki vežejo dušik, sposobne obojestransko koristnega sobivanja s koreninskim sistemom metuljnic.
Kdo so kemotrofi
Pomembna kategorija, ki se razlikuje po vrsti absorpcije hranil, se šteje za kemotrofe. So mikroorganizmi, ki veljajo za vrsto avtotrofov. V tem primeru te bakterije namesto sončne energije uporabljajo energijo kemijske interakcije različnih elementov. Kemotrofi zlasti vključujejo bakterije, ki vežejo dušik. Povzročajo oksidacijo številnih anorganskih spojin in si hkrati zagotavljajo potrebno količino energije.
Habitat bakterij, ki vežejo dušik
Na splošno so bakterije vseprisotne. Hkrati pa sorte, ki vežejo dušik, živijo v tleh ali, natančneje, na koreninah stročnic.
Zgradba telesa
Funkcije nodulnih bakterij so povezane z njihovo strukturo. Takšne mikroorganizme lahko vidimo s prostim očesom. Naselijo se na koreninskem sistemu stročnic in žit ter prodirajo v rastline. V tem primeru se oblikujejo zgostitve, v katerih opazimo presnovne procese.
Rastline za normalno delovanje potrebujejo dušik. Narava vsebuje zadostno količino tega elementa. Na primer, v zraku njegova količina doseže 78%. Vendar rastline te snovi v tej obliki ne morejo absorbirati. Mikroorganizmi, ki vežejo dušik, lahko absorbirajo dušik iz ozračja. Nato to snov pretvorijo v obliko, ki je na voljo pridelkom.
Izvedba
Da bi bolje razumeli delovanje mikroorganizmov, ki vežejo dušik, je vredno razmisliti o primeru kemotrofne bakterije, imenovane Azospirillum. Ta organizem živi na koreninskem sistemu žitnih rastlin - pšenice ali ječmena. Upravičeno zaseda vodilni položaj med proizvajalci dušika. Ta organizem sprosti do 60 kilogramov te snovi na 1 hektar posevkov.
Bakterije, ki vežejo dušik v stročnicah, vključujejo rhizobitum, sinorizobium in druge. So tudi zelo učinkoviti. Takšne rastline lahko proizvedejo do 390 kilogramov dušika na 1 hektar zemlje. Na trajnih metuljnicah se oblikujejo bakterije, za katere je značilna največja produktivnost. Ta parameter doseže 560 kilogramov na 1 hektar posejane površine.
Značilnosti življenja
Glede na značilnosti njihovih življenjskih procesov lahko vse mikroorganizme, ki vežejo dušik, združimo v dve kategoriji. Prva skupina se šteje za nitrifikacijsko. V tem primeru so presnovni procesi sestavljeni iz verige kemičnih transformacij. V tem primeru se amonij pretvori v nitrite, ki so soli dušikove kisline. Po drugi strani se nitriti pretvorijo v nitrate. So tudi soli te spojine. V tej obliki dušik bolje absorbirajo korenine pridelkov.
Druga skupina se imenuje denitrifikatorji. Izvedejo obratni postopek. V tem primeru se nitrati, ki so prisotni v tleh, pretvorijo v dušik. Posledično opazimo kroženje te snovi v naravi.
Med življenjskimi procesi velja izpostaviti tudi razmnoževanje. Izvaja se z delitvijo celic na dvoje. Veliko redkeje se to zgodi z brstenjem. Bakterijski mikroorganizmi se lahko razmnožujejo tudi spolno. Ta metoda se imenuje konjugacija, med katero se izmenjujejo genetske informacije.
Ker korenine kulture izločajo veliko število dragocenih elementov, se na njih naseli veliko bakterij. Pretvorijo rastlinske ostanke v snovi, ki jih rastline lahko absorbirajo.Zaradi tega je plast zemlje okoli njega obdarjena s posebnimi lastnostmi. Imenuje se rizosfera.
Kako bakterije pridejo v korenino?
Obstaja več možnosti za vnos bakterijskih celic v koreninsko tkivo. To se zgodi zaradi poškodb pokrivnih tkiv ali na območjih kopičenja mladih koreninskih celic. Kemotrofi lahko prodrejo tudi v pridelke v območju koreninskih dlak. Po tem se okužijo.
Kot posledica aktivne delitve bakterijskih celic nastanejo vozliči. Po tem se pojavijo niti okužbe, ki še naprej prodirajo v rastlinsko tkivo. Sčasoma tu nastane posebna snov, imenovana leghemoglobin. Na stopnji optimalne aktivnosti postanejo nodule rožnate. To je posledica prisotnosti pigmenta.
Pomen v gospodarstvu
Ljudje so že dolgo lahko ugotovili, da se bo produktivnost rastlin izboljšala, če izkopljete stročnice z zemljo. Vendar bistvo ni postopek oranja. Takšna tla so bolje nasičena z dušikom, kar je pomembno za razvoj pridelkov. Zato bakterije, ki vežejo dušik imenovana tovarna nitratov.
Bakterije, ki vežejo dušik, so pomembni mikroorganizmi, ki se aktivno uporabljajo v kmetijstvu. To je posledica njihove sposobnosti pridobivanja dušika iz zraka in njegovega preoblikovanja v rastlinam dostopno obliko.
