Slāpeklis tiek uzskatīts par vienu no svarīgākajiem ķīmiskajiem elementiem, kas ietekmē lauksaimniecības augu attīstību. Šī viela ietekmē fotosintēzes procesu un hlorofila daudzumu kultūrās. Tajā pašā laikā slāpekļa fiksācija ir svarīgs lauksaimniecības process. Tomēr slāpekļa izmantošana mēslošanas līdzekļu veidā netiek uzskatīta par vienīgo risinājumu. Slāpekli fiksējošo baktēriju izmantošana tiek uzskatīta par ļoti efektīvu iespēju.
Kas ir baktērijas
Šis termins attiecas uz dzīvās dabas valstības pārstāvjiem, kas pārstāv prokariotu kategoriju. Tie ir organismi, kuru šūnās nav kodola. Tomēr tas nenozīmē, ka šādiem organismiem pilnībā trūkst iedzimtas informācijas. DNS molekulas brīvi atrodas šūnu citoplazmā. Turklāt tos ieskauj apvalks.
Baktērijas ir mikroskopiska izmēra, tāpēc mikrobioloģija tās pēta. Pētnieki ir noskaidrojuši, ka prokarioti ir vienšūnas vai veido kolonijas. Viņiem ir raksturīga ļoti primitīva struktūra. Papildus kodolam baktērijām trūkst visu veidu plastīdu, mitohondriju un lizosomu. Tomēr jebkurā gadījumā to šūnas spēj veikt dažādus dzīvībai svarīgus procesus. Viņiem ir raksturīga anaerobā elpošana bez skābekļa izmantošanas, aseksuāla vairošanās un cistu veidošanās nelabvēlīgos apstākļos.
Galvenās klases
Klasifikācija balstās uz dažādām īpašībām, no kurām viena ir šūnu forma. Cocci ir apaļas formas, vibrioni ir komata formas, spirillas ir spirālveida, bet baciļi ir nūjiņas.
Turklāt baktēriju klasifikācija tiek veikta, ņemot vērā šūnu struktūras īpašības. Īstās šķirnes ap savu šūnu var izveidot gļotādu kapsulu. Turklāt viņiem ir flagellas. Cianobaktērijām ir fotosintēzes process, un tās klasificē kā ķērpjus.
Daudzām baktēriju mikroorganismu šķirnēm ir raksturīga tendence uz simbiozi, kas ir abpusēji izdevīga kopdzīve. Slāpekli fiksējošās baktērijas apmetas uz pākšaugu saknēm un veido mezgliņus. Šie mikroorganismi pārveido atmosfēras slāpekli, kas ir svarīgs pilnvērtīgai kultūraugu attīstībai.
Ēšanas metodes
Prokarioti ir organismi, kas var sevi barot ar jebkādiem līdzekļiem. Piemēram, purpursarkanajām un zaļajām baktērijām raksturīgs autotrofisks uztura veids – pateicoties saules enerģijas izmantošanai. Plastīdu klātbūtnes dēļ tie atšķiras dažādos toņos, bet vienmēr ietver hlorofilu.
Ir svarīgi ņemt vērā, ka fotosintēzes process baktērijās un augos ievērojami atšķiras. Pirmajā gadījumā ūdens nav obligāts reaģents. Ūdeņradis vai sērūdeņradis var darboties kā elektronu piegādātājs. Tāpēc šī procesa laikā skābeklis netiek atbrīvots.
Nozīmīgai baktēriju mikroorganismu kategorijai raksturīgs heterotrofisks uztura veids. Tas nozīmē, ka viņi izmanto gatavus organiskos elementus. Lai baktērijas piesātinātu ar nepieciešamajām vielām, tās izmanto mirušo organismu atliekas. Tajā pašā laikā pūšanas mikroorganismi var izraisīt jebkuras organiskās vielas sadalīšanos. Tos sauc arī par saprotrofiem.
Dažas augu baktērijas spēj nonākt simbiozē ar citiem organismiem. Tādējādi kopā ar sēnēm tie ir daļa no ķērpjiem. Tajā pašā laikā slāpekli fiksējošās mezgliņu baktērijas spēj abpusēji izdevīgi sadzīvot ar pākšaugu sakņu sistēmu.
Kas ir ķīmijtrofi
Svarīga kategorija, kas izceļas ar barības vielu uzsūkšanās veidu, tiek uzskatīta par ķīmijtrofiem. Tie ir mikroorganismi, kas tiek uzskatīti par autotrofu veidu. Šajā gadījumā šīs baktērijas saules enerģijas vietā izmanto dažādu elementu ķīmiskās mijiedarbības enerģiju. Jo īpaši ķīmijtrofi ietver slāpekli fiksējošās baktērijas. Tie izraisa vairāku neorganisko savienojumu oksidēšanos un vienlaikus nodrošina sevi ar nepieciešamo enerģijas daudzumu.
Slāpekli fiksējošo baktēriju dzīvotne
Kopumā baktērijas ir visuresošas. Tajā pašā laikā augsnē vai, precīzāk, uz pākšaugu saknēm, dzīvo slāpekli piesaistošās šķirnes.
Ķermeņa uzbūve
Mezglu baktēriju funkcijas ir saistītas ar to struktūru. Šādus mikroorganismus var redzēt ar neapbruņotu aci. Tie apmetas uz pākšaugu un graudaugu sakņu sistēmas un iekļūst augos. Šajā gadījumā veidojas sabiezējumi, kuros tiek novēroti vielmaiņas procesi.
Normālai darbībai augiem ir nepieciešams slāpeklis. Daba satur pietiekamu daudzumu šī elementa. Piemēram, gaisā tā daudzums sasniedz 78%. Tomēr kultūraugi nevar absorbēt šo vielu šādā formā. Slāpekli fiksējošie mikroorganismi spēj absorbēt slāpekli no atmosfēras. Pēc tam viņi pārveido šo vielu tādā formā, kas ir pieejama kultūraugiem.
Performance
Lai labāk izprastu slāpekli fiksējošo mikroorganismu darbību, ir vērts apsvērt piemēru ar ķīmijtrofisku baktēriju, ko sauc par Azospirillum. Šis organisms dzīvo uz labības augu – kviešu vai miežu – sakņu sistēmas. Tas pamatoti ieņem vadošo pozīciju slāpekļa ražotāju vidū. Šis organisms izdala līdz 60 kilogramiem šīs vielas uz 1 hektāru labības platības.
Slāpekli fiksējošās baktērijas pākšaugos ir rhizobitum, sinorizobium un citi. Tie ir arī ļoti efektīvi. Šādi augi spēj saražot līdz 390 kilogramiem slāpekļa uz 1 hektāru zemes. Uz daudzgadīgajiem pākšaugiem veidojas baktērijas, kurām raksturīga maksimāla produktivitāte. Šis parametrs sasniedz 560 kilogramus uz 1 hektāru sējas platības.
Dzīves iezīmes
Atkarībā no to dzīvības procesu īpašībām visus slāpekli piesaistošos mikroorganismus var iedalīt divās kategorijās. Pirmā grupa tiek uzskatīta par nitrificējošu. Šajā gadījumā vielmaiņas procesi sastāv no ķīmisko pārvērtību ķēdes. Šajā gadījumā amonijs tiek pārveidots par nitrītiem, kas ir slāpekļskābes sāļi. Savukārt nitrīti tiek pārveidoti par nitrātiem. Tie ir arī šī savienojuma sāļi. Šajā formā slāpekli labāk absorbē labības saknes.
Otro grupu sauc par denitrifikatoriem. Viņi veic apgriezto procesu. Šajā gadījumā nitrāti, kas atrodas augsnē, tiek pārveidoti par slāpekļa gāzi. Rezultātā tiek novērota šīs vielas cirkulācija dabā.
Starp dzīvības procesiem ir vērts izcelt arī reprodukciju. To veic, sadalot šūnas divās daļās. Daudz retāk tas notiek pumpuru veidošanās laikā. Baktēriju mikroorganismi var arī vairoties seksuāli. Šo metodi sauc par konjugāciju, kuras laikā notiek ģenētiskās informācijas apmaiņa.
Tā kā kultūras saknes izdala lielu skaitu vērtīgu elementu, uz tām apmetas daudz baktēriju. Tie pārveido augu atliekas vielās, kuras augi var absorbēt.Tā rezultātā augsnes slānis ap to ir apveltīts ar īpašām īpašībām. To sauc par rizosfēru.
Kā baktērijas nokļūst saknē?
Ir vairākas iespējas baktēriju šūnu ievadīšanai sakņu audos. Tas notiek pārklājošo audu bojājumu rezultātā vai vietās, kur uzkrājas jaunas sakņu šūnas. Ķīmija var iekļūt arī kultūrās matu sakņu zonā. Pēc tam viņi inficējas.
Baktēriju šūnu aktīvās dalīšanās rezultātā veidojas mezgliņi. Pēc tam parādās infekcijas pavedieni, kas turpina iekļūt augu audos. Laika gaitā šeit veidojas īpaša viela, ko sauc par leghemoglobīnu. Optimālas aktivitātes stadijā mezgliņi kļūst sārti. Tas ir saistīts ar pigmenta klātbūtni.
Nozīme ekonomikā
Cilvēki jau sen ir spējuši konstatēt, ka, izrokot pākšaugus ar augsni, augu produktivitāte uzlabosies. Tomēr būtība nav aršanas procesā. Šāda augsne ir labāk piesātināta ar slāpekli, kas ir svarīgs kultūraugu attīstībai. Tāpēc slāpekli fiksējošās baktērijas sauc par nitrātu rūpnīcu.
Slāpekli fiksējošās baktērijas ir svarīgi mikroorganismi, kurus aktīvi izmanto lauksaimniecībā. Tas ir saistīts ar to spēju iegūt slāpekli no gaisa un pārveidot to augiem pieejamā formā.
