Почвени бактерии и тяхната стойност

Почвите, които днес се намират на Земята, се формират в резултат на жизнената активност на бактериите. Чрез обработка на минерални частици от скали и смесването им с продукти от преработката на мъртвите органични съединения и в резултат на тяхната жизнена дейност, микроорганизмите постепенно трансформират безжизнените, скалисти долини на нашата планета в плодородни земи. Живите микроорганизми и бактерии са най-важният елемент от естествената циркулационна верига в природата. Смята се, че те са двигател на този процес.

Много са в природата: само един грам горска почва съдържа десетки и дори стотици милиони почвени бактерии от различни видове и подвидове.

Естествена циркулация

В процеса на растеж растенията възпроизвеждат най-сложните органична материя от прости вещества: вода, минерални соли и въглероден диоксид. Микроорганизмите, които живеят в почвата, в резултат на тяхната жизнена дейност, обработват мъртвите части на растенията и мъртвите организми в хумус, като по този начин разграждат сложните вещества в прости. Тези компоненти на растението могат да се използват отново за тяхното развитие и растеж.

Разпространението на почвените микроорганизми

Около нас има много бактерии и те са често срещани почти навсякъде. Те не съществуват, освен в кратерите на действащи вулкани и в малки области на изпитвателни площадки, където се експлоатират атомни оръжия. Никакви други тежки условия на околната среда не пречат на съществуването на бактерии. Те спокойно носят антарктическите ледници и живеят във водата от горящи горещи източници, спокойно се адаптират към горещите пясъци на горещите пустини и живеят на скалистите склонове на планинските върхове. Има толкова много от тях, че е напълно възможно да не знаем дори някои имена на почвени бактерии. На Земята всички живи същества постоянно взаимодействат с микрофлората, често изпълнявайки ролята на нейния пазач и дистрибутор.

Микрофлората на почвата е много богата и разнообразна. Общо, до един милиард бактерии могат да бъдат намерени в един кубичен сантиметър. Въпреки това, популацията на почвените микроорганизми може да се промени. Тя зависи от вида и състава на почвата, от нейното състояние, както и от дълбочината на изследвания слой.

Как се хранят бактериите

Почвените микроорганизми могат да получават енергия по няколко начина. Някои от бактериите в тази група са автотрофни, т.е. те могат самостоятелно да произвеждат собствени вещества за храна, а някои от тях използват органични съединения за храна като храна. Това е последната група, която представлява хетеротрофни бактерии и заслужава специално внимание. Сред хетеротрофните представители на царството на микроорганизмите има три основни групи бактерии:

• Симбионти.
• Паразити.
• Сапрофити.

Всяка от тези категории е не само различен начин на хранене, но и напълно различен начин на живот. Някои видове могат да съществуват само във въздушна или ферментирала млечна среда, някои микроорганизми се нуждаят от процес на разпад и разлагане за пълноценно съществуване, а някои представители могат да се чувстват добре в безвъздушното пространство. Такива бактерии могат да бъдат намерени абсолютно навсякъде на нашата планета.

Почвени бактерии

Местообитанието на такива бактерии е почвата. Те са най-малките едноклетъчни микроорганизми. Тези същества живеят в най-тънките водни филми в почвата около кореновите системи на различни растения. Поради малкия си размер, те могат да растат, да се развиват и да се адаптират към бързо променящите се условия на околната среда много по-бързо от други по-големи и по-сложни микроорганизми. Особеностите на тяхната форма позволяват на тези бактерии да се адаптират перфектно към местообитанието, поради което тяхната структура през цялата история на еволюцията остава непроменена. Обикновено тези микроорганизми са оформени като топка, пръчка или имат крива геометрия.

В по-голямата си част почвени бактерии са хемосинтетици, т.е. те се хранят с продукти, получени в резултат на редокс реакции, включващи въглероден диоксид. В течение на живота си те произвеждат вещества, необходими за растежа и развитието на други микроорганизми.

Семейството на почвените микроорганизми е доста разнообразно. Тук има бактерии като:

• Азотни фиксатори , които са способни да асимилират азотни молекули и да го синтезират в органични съединения.
• Гниещи почви бактерии, които допринасят за разграждането на сложни вещества в прости. Тези микроби играят важна почвообразуваща роля.
• Бактерии, които насърчават възстановяването на тежки метали.
• Ферментационни бактерии - масло, млечна и оцетна киселина.
• Патогени.

Азотни фиксатори

Уникалната способност на тази група почвени бактерии е способността да асимилират азотните молекули от въздуха, което е невъзможно за растенията. Въпреки това, в резултат на синтеза, произвеждан от азотфиксаторите, азотът може да се абсорбира от растенията. По начина на съществуване тези бактерии се разделят на свободни и симбионти, т.е. на тези, които трябва да взаимодействат с други микроорганизми.

Фиксаторите за азотни нодули са симбионти, които имат продълговата форма на овал или пръчка. Обикновено взаимодействат с бобови растения, като грах, леща, люцерна и др.

След като се установят в кореновата система, те образуват сферични възли, които са видими дори с просто око и живеят вътре в тях. Симбиозата на бактериите и растенията носи взаимна полза. Този тип микроорганизми доставят азот на ризомите, докато храненето на почвените бактерии става чрез обработка на продукти, получени директно от растението и неговите мъртви частици. За много растения уплътненията с нодули са единственият източник на азотсъдържащи съединения. Въпреки това, в среда с високо съдържание на азот, микроорганизмите от възли спират да взаимодействат с някои растения. Те са много селективни и се активират само при определени видове и сортове.

Днес, обичайно е фиксиращите азотни съединения да се разделят на две групи организми. Първата група са микробите, които могат да влязат в симбиоза с растенията. Те включват видовете като Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium и Azorhizobium, които могат да живеят свободно, без да се намесват. Втората група почвени асоциативни азотфиксатори е по-адаптирана към свободното съществуване в почвата. Примери за почвени бактерии са Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter, Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia и други родове.

Гниещи бактерии

Сапрофитите (бактерии на гниене) обикновено живеят на повърхността на почвата. Те живеят в горните слоеве на почвата, на мъртвите части на кореновата система на растенията, на повърхността на мъртвите ларви. Биологична мъртва тъкан се използва като източник на тяхната жизнена дейност: те се срещат в големи количества върху животински останки, паднали листа и плодове на растения. Резултатът от тяхната дейност е бързото разлагане и използване на мъртвите тъкани. Те значително подобряват състава на почвата, като я пълнят с хранителни вещества.

Семейството на сапрофитите включва повечето представители на почвени бактерии. Има два вида такива микроорганизми. Някои от тях живеят в аноксична среда, докато други се нуждаят от въздух за пълноценен живот. Това са живи организми, които никога не влизат в симбиоза.

За хранителни органични съединения сапрофитите са доста взискателни. Всеки продукт, който обработва, трябва да съдържа определени компоненти, които влияят върху процеса на растеж, развитие и препитание. Необходимите хранителни съединения са:

• азотсъдържащи съединения или специфичен набор от аминокиселини;
• витамини, протеинови и въглехидратни съединения;
• пептиди, нуклеотиди.

Как е процесът

Органичното разпадане се дължи на факта, че микроорганизмите, които допринасят за разлагането на материята, имат метаболизъм. В резултат на този процес се унищожават химични връзки на тъканни молекули, съдържащи азотни съединения. Храненето на микроорганизмите се извършва поради улавянето на елементи, съдържащи протеин и аминокиселини. В резултат на ферментацията на продукти, постъпващи в организма на бактериите, от протеиновите съединения се освобождават амоняк и сероводород. Така микроорганизмите получават енергия за тяхното продължаване.

В природата бактериите на разпад играят основна роля в възстановяването и минерализацията на почвата. Оттук и често срещаното име на бактерии от този тип е редуциращо. В хода на тяхната жизнена дейност декомпозиторите превръщат органичната материя и биомасата в най-простите съединения CO ₂ , H ₂ O, NH ₃ и други. Амонизиращите микроорганизми са широко разпространени сред гнилостните бактерии - не-спорообразуващи ентеробактерии, бацили, спорообразуващи клостридии.

Ферментационни бактерии

Начинът на хранене на почвената ферментационна бактерия се сключва при преработката на органични захари. В естествената среда те често се срещат на повърхността на растенията, плодовете и плодовете, в млечните продукти и в различни епителни слоеве на птици, животни, риби и хора. В резултат на тяхната жизнена активност, образуването на млечна киселина настъпва в кисело състояние. Благодарение на това свойство те се използват универсално при приготвянето на различни ферменти и млечни продукти. Млечнокисели бактерии Също така са първостепенни участници в осигуряването на подсилване на растителни фуражи за селскостопански животни.

Почвите млечнокисели микроорганизми имат предимно две форми - те могат да бъдат удължени под формата на пръчка или имат сферична форма.

Патогенни бактерии

Не всички микроорганизми, живеещи в почвата, са полезни за хората или животните. Има някои изключително опасни видове. Най-често това са паразитни симбионти. Увреждането на почвените бактерии може да се прояви като поява на най-сериозни заболявания, като например коремен тиф, холера, туберкулоза, антракс и други заболявания. Патогените могат да бъдат открити на абсолютно всякаква повърхност. Любими местообитания в природата - застояли езера, организми на животни, птици и риби.

Гниещите бактерии (сапрофити) и други условно патогенни микроби, които са влезли в човешкото тяло от околната среда, при определени условия, могат да причинят сериозни заболявания както при хората, така и при животните. Особено податливи на такива ефекти са имунокомпрометирани хора и пациенти, страдащи от бери-бери, неврози и постоянна умора. Има случаи, когато заболявания, причинени от местна микрофлора, завършват със смърт.

Сапрофитни микроорганизми, веднъж в човешкото тяло, могат да причинят бактериален шок, който се развива в резултат на влизането в кръвта на голям брой условно патогенни микроорганизми и техните метаболитни продукти. Обикновено това явление възниква на фона на дългосрочни фокални инфекции.

Често представителите на местната почвена микрофлора допринасят за появата на гнойно-възпалителни процеси и абсцеси в организма.

Въпреки това, условно патогенните микроорганизми могат да имат отрицателен ефект върху организма на живите същества само когато се появяват фактори, благоприятни за тяхната жизнена активност. За подобряване на почвените почви е необходимо тяхното обогатяване и минерализация. Наистина, без нея земята изобщо ще престане да бъде плодородна и това несъмнено ще се превърне в отрицателен фактор за естествената циркулация на живота на Земята.

Борба със злонамерени гости

Добре известно е, че сапрофитите, веднъж в храната, причиняват увреждането си. По правило такъв процес е съпроводен с голямо освобождаване на токсични вещества за хората, сероводорода и амоняка. Субстратът може да се нагрее, понякога достига до спонтанно запалване. Следователно, човек създава условия, при които микроорганизмите, които причиняват гниене и разлагане, губят способността си да се възпроизвеждат или дори да умрат. Такива мерки включват пастьоризация, стерилизация, осоляване, пушене, варене, подслаждане или сушене.

Функции и значение на бактериите

Почвените микроорганизми допринасят за бързото разграждане на неживото органично вещество, образувайки в същото време висококачествен хумус в различни слоеве на почвата, необходими за нормалното развитие на растенията. Някои бактерии могат да усвоят почвени източници на азот, фосфор и желязо. Те могат да трансформират или преразпределят метаболитите между частите на растението. Ендорфичните микроорганизми, живеещи във вътрешните слоеве на кореновата система на растенията, имат положителен ефект върху техния растеж и развитие. Тази група бактерии не само се бори с патогените, но дори може да произвежда витамини и хормони за растението. Следователно, значението на почвената микрофлора е трудно да се надценява.