Бактерии гниения живущие в почве


описание микрофлоры почвы. Какую функцию выполняют клубеньковые бактерии и бактерии гниения, живущие в земле? Другие бактерии

Бактерии считаются важным звеном круговорота веществ в природе. Благодаря их жизнедеятельности, отмершие частицы растений и животных перерабатываются в перегной. Вышеперечисленные компоненты представители флоры снова способны использовать для своего роста и развития.

Значение

Грунты в современном виде являются результатом упорных стараний многих сообществ бактерий. Одноклеточные на протяжении длительного времени смешивали горные породы, перерабатывали отмершую органику, соединяя ее с элементами от своей жизнедеятельности. Шаг за шагом микроорганизмы превращали дикие пустыни и скалы в земли с плодородным верхним слоем.

Бактерии – это самые древние организмы, которые могут быть как жизненно важными, так и вредоносными для растений и животных. Микроорганизмы – основные двигатели жизни на нашей планете. В состав микрофлоры грунта входят бактерии, грибы, плесень. Их роль в росте и развитии растительности переоценить довольно сложно. Почвенные бактерии регулярно осуществляют переработку животной органики и преобразуют ее в полезные минеральные компоненты.

В результате субстрат состоит из большого количества полезной органики, а также кальция, железа, азота и фосфора.

Микрофлора грунта не только обогащает ее состав, но и делает структуру лучше. Она довольно разнообразна и богата, таким образом, в 1 грамме почвы может находиться около 1 млрд бактерий. Для учета их количества используют специальные методы, а также приспособления, включая оптический микроскоп, метод посева и другие. Со временем видовой состав почвенных микроорганизмов меняется. Разновидности популяций бактерий в субстрате зависят от следующих факторов:

  • типа почвы;
  • состава субстрата;
  • глубины исследуемого участка земли.

Почвенные бактерии имеют вид мелких одноклеточных микроорганизмов. Они проживают в тонкой водной пленке грунта, около корней растительности. Небольшие размеры этих существ способствуют их возможности расти, функционировать и адаптироваться даже к тем условиям среды, которые быстро меняются.

Зачастую такие микроорганизмы имеют шарообразную форму тела, иногда палочковидную или изогнутую.

В грунтах также находится большое количество болезнетворных одноклеточных. Согласно исследованиям ученых, основные пути инфицирования патогенной группой простейших – это зараженные остатки живых существ. Такие микроорганизмы часто являются причиной инфицирования людей и животных такими опасными недугами, как сибирская язва, гангрена и всевозможные кишечные инфекции.

Несмотря на то что в природе встречаются патогенные бактерии, способные нанести вред человеку, эти одноклеточные приносят огромную пользу.

  1. Участвуют в химических реакциях и процессах, повышают биологическую активность грунта.
  2. Принимают участие в гумусообразовании, то есть создании органических веществ.
  3. Оздоравливают почву, стимулируя ее самоочищение от патогенных организмов.
  4. Приводят в норму сбалансированное питание растительности.
  5. Защищают представителей флоры и стимулируют их рост на ранних стадиях.
  6. Способствуют образованию и развитию корневой системы.
  7. Укрепляют защитные реакции растительных организмов, а также их сопротивляемость различным инфекциям.

Обзор видов

Живущие в почве нашей планеты микроорганизмы делятся на несколько видов согласно способу питания, функциональным особенностям, среде обитания и другим особенностям. Организмы, обитающие в почве, представлены бактериями гниения, паразитами и симбионтами. При этом взаимоотношения между различными видами сапрофитов могут быть самыми разными.

Микроорганизмы, которые относятся к группе одноклеточных, образующих споры, бывают 12-ти типов. Они выделяются на основе предпочтений бактерий к среде обитания.

Например, термофилы могут существовать только в теплой среде. Под влиянием данных одноклеточных многие элементы, в частности, мочевина превращается в вещества, типичные для роста и развития растительности.

Патогенная микрофлора грунта является результатом ее загрязнения фекалиями. Такие микробы попадают в субстрат из кишечника животных или растений и тем самым способствуют процедуре гниения. Главными представителями патогенной микрофлоры считают колиформных прокариотов. После попадания в грунт эти одноклеточные существуют в ней длительное время при условии хорошего прогревания почвы и отсутствия доступа прямого солнечного света.

Колиформных бактерий относят к наиболее опасным, так как они попадают в почву из кишечника животного.

Также опасными для людей и других живых организмов считаются бактерии, что вырабатывают ферменты высокотоксичной природы.

По форме клеточных стенок

Классификация почвенных бактерий по форме клеточных стенок была основана на методах геномных исследований. По данному принципу ученые выделяют 3 типа одноклеточных:

  • бациллы, у которых клетка имеет стержневидную форму;
  • кокки имеют клетку в форме сферы;
  • спириллы – это спиралевидные организмы.

Также были выявлены почвенные микроорганизмы сложного типа. К таковым относят разветвленных актиномицет.

По отношению к кислороду

Согласно использованию кислорода в процессе своей жизнедеятельности, почвенные одноклеточные бывают следующих видов:

  • аэробные, для их существования необходим кислород;
  • анаэробные бактерии погибают при наличии кислорода в определенном слое грунта.

По способности окрашиваться методом Грама

Суть метода Грама – в наличии внешней оболочки, которая выполняет защитную функцию, она может пропускать или препятствовать проникновению антибиотика и красителя внутрь бактерии. Грамположительными считаются крупные виды почвенных микроорганизмов, у которых толстая оболочка, выдерживающая водный стресс.

Грамотрицательными называются мелкие бактерии, которые не проявляют устойчивости к водному стрессу.

Чаще всего в почвах встречаются следующие грамотрицательные бактерии:

  • псевдомонады, имеющие вид одиночных мелких организмов, что не образуют спор;
  • азотобактерии – большие подвижные свободноживущие палочки;
  • клубеньковые одноклеточные;
  • энтеробактерии могут быть подвижными и неподвижными, они представлены в виде кишечной флоры млекопитающих организмов, патогенных бактерий для растительности, а также жители грунта и воды;
  • почкующиеся организмы – нитрифицирующие бактерии;
  • цитофаги и миксобактерии – микроорганизмы, образующие слизь и плотные тяжи.

Грамположительные организмы представлены в грунте следующими видами:

  • спорообразующими;
  • бациллами – это палочковидные бактерии, проживающие подвижными колониями;
  • анаэробными крупными организмами, участвующими в гниении, сбраживании углеводов, крахмала, пектина;
  • коринеподобными бактериями, обитающими в почве, подстилке, мертвом и живом растительном субстрате.

По типу питания

Согласно типу питания, бактерии, живущие в почве, делят на автотрофных и гетеротрофных. Первые получают органику для своей жизнедеятельности своими силами. Гетеротрофные организмы пользуются готовой органикой.

По функциям

Микроорганизмы, находящиеся в грунте, необходимы для деструкции органики. В процессе своей деятельности одноклеточные обогащают важными соединениями почвы. Функцию фиксации азота в прикорневой системе выполняют клубеньковые бактерии.

Нитрифицирующие виды микроорганизмов используют для того, чтобы повысить плодородие грунта.

Помимо этого, согласно функциональным особенностям, выделяют следующие группы одноклеточных.

  • Деструкторы. Они потребляют углеводы и всевозможные органические соединения, которые представлены в виде свежей либо отмершей органики.
  • Мутуалисты. Эти бактерии способны сожительствовать на взаимовыгодных друг для друга условиях. Примером таких микроорганизмов являются клубеньковые бактерии.
  • Хемоавтотрофы способны получить энергию из неорганического вещества, в котором нет углерода.
  • Патогены, паразиты растительности.

Все вышеперечисленные группы почвенных бактерий играют основную роль в питании представителей флоры. Эти одноклеточные преобразуют почвенную органику, нейтрализуют пестициды, накапливают в грунте азот, предотвращают заболевание растений, а также образовывают почвенные микроагрегаты, увеличивающие влагоемкость субстрата.

Чем питаются?

Существует несколько способов получения энергии почвенными бактериями.

Среди них встречаются автотрофы – существа, которые вырабатывают вещества для своего питания собственными силами.

Некоторые представители данной группы используют в пищу соединения органической природы. Последние называются гетеротрофами и делятся на 3 группы.

  • Паразиты. Бактерии данного вида представляют собой микроорганизмы патогенной природы, живущие за счет иных организмов.
  • Симбионты. Клубеньковыми азотфиксаторами называют бактерии, которые поселяются в прикорневой системе, образуя узлы шарообразной формы. У этих бактерий продолговатая овальная или палочкообразная форма. Зачастую эти организмы взаимодействуют с горохом, чечевицей, люцерной и другими бобовыми.
  • Сапрофиты – это бактерии гниения. Проживают они в верхних слоях почвы и находятся в ней в огромном количестве. Результат жизнедеятельности сапрофитов – это утилизация мертвых тканей и высокая скорость разложения веществ. Бактерии проявляют особую требовательность к органике грунта. Они не могут существовать без азотсодержащих соединений, нуклеотидов, витаминов, белков и углеводов.

    Бактерии проживают во всех уголках нашей планеты. В земле эти одноклеточные взаимодействуют с другими представителями микрофлоры и играют роль их хранителей, а также распространителей. Почвенные бактерии способны довольно быстро разложить неживую органику и превратить ее в качественный гумус в разных слоях почвы. Это очень важные одноклеточные, без которых круговорот веществ был бы практически невозможным.

    Что такое почвенные бактерии, смотрите далее.

    среда обитания, способ питания, значение в природе :: SYL.ru

    Смрад выгребных ям и свалок, гниющие органические останки – все это вызывает у людей стойкое чувство отвращения. Но, когда первая реакция проходит, и включается здравый смысл, приходит понимание, что это обязательный процесс жизни. За любым гниением можно увидеть зарождающуюся новую жизнь. Это вечный круговорот веществ в природе. И как ни разнообразны живые организмы на планете, удивительно, что единственные из них, которые отвечают за разложение – это бактерии гниения.

    Что разлагается

    Процессы разложения – это весь спектр реакций, в результате которых сложные вещества разлагаются до простых и более стойких. Процессом гниения (аммонификацией) называют разложение до простых молекул органических веществ, содержащих азот и серу. Сходный процесс – брожение – это разложение безазотистых органических веществ – сахаров или углеводов. И тот и другой процессы осуществляют микроорганизмы. Выяснение механизма данных процессов началось с опытов Луи Пастера (1822-1895). Если же посмотреть на бактерии гниения исключительно с химической точки зрения, то мы увидим, что причинами этих процессов является нестойкость органических соединений и микроорганизмы выступают лишь как возбудители химических реакций. Но и белок, и кровь, и животные под воздействием бактерий подвергаются разным типам гниения, то главенствующая роль именно микроорганизмов неоспорима.

    Изучение предмета продолжается

    Гниение имеет огромное значение как в экономии природы, так и в человеческой деятельности: от технических производств до развития болезней. Прикладная бактериология родилась всего порядка 50 лет назад, трудности изучения и сегодня громадны. Но перспективы огромны:

    • Гниение и брожение активно используется в различных производствах – разделение растительных веществ, растительных волокон и стебля, зерен от мякоти и многое другое. Изучение процессов и микроорганизмов сулит новые технологии.
    • Удаление органики необходимо при придании прочности растительным материалам (бумаги, древесины, ткани). И новые технологии этих производств уже в пути.
    • Бактерии незаменимы в технологиях генной инженерии и производстве биологических лекарств. а их способности захватывать и выводить болезнетворные организмы сулит прорыв в медицине.

    Кто же они – эти деструкторы?

    Бактерии – это целое царство одноклеточных прокариотических (не имеющих ядра) организмов, которое начитывает порядка 10 тысяч видов. Но это нам известных, а вообще предполагается существование более миллиона видов. Они появились на планете задолго до нас (3-4 миллиона лет назад), были первыми ее обитателями и во многом именно благодаря им Земля стала пригодной для развития других форм жизни. Впервые в собственноручно деланный микроскоп «анималькули» увидел в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Только в 1828 году они получили свое название благодаря работам Христиана Эренберга. Развитие увеличительной техники позволило Луи Пастеру в 1850 году описать физиологию и метаболизм бактерий гниения и брожения, в том числе болезнетворных. Именно Пастер, изобретатель вакцины против сибирской язвы и бешенства, читается основателем бактериологии – науки о бактериях. Второй выдающийся бактериолог – немецкий врач Роберт Кох (1843-1910), открывший холерный вибрион и туберкулезную палочку.

    Такие простые и такие сложные

    По форме бактерии могут быть шаровидные (кокки), прямые палочки (бациллы), выгнутые (вибрионы), спиральные (спириллы). Они могут объединяться – диплококки (два кокка), стрептококки (цепочка кокков), стафилококки (гроздь кокков). Клеточная стенка из муреина (полисахарида в соединении аминокислотами) придает форму организму и защищает содержимое клетки. Мембрана клетки из фосфолипидов может впячиваться и одержит комплексы органов движения (жгутиков). В клетках нет ядра, а в цитоплазме находятся рибосомы и кольцевая ДНК (плазмид). Органелл нет, а функции митохондрий, хлоропластов выполняют мезосомы – выпячивания мембраны. У некоторых имеются вакуоли: газовые выполняют функцию перемещения в толще воды, а в запасающих находятся гликоген или крахмал, жиры, полифосфаты.

    Как они питаются

    По типу питания бактерии бывают автотрофные (сами синтезируют органические вещества) и гетеротрофные (потребляют готовые органические вещества). Автотрофы могут быть фотосинтетиками (зеленые и пурпурные) и хемосинтетиками (нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии). Гетеротрофы бывают сапротрофами (используют продукты жизнедеятельности, отмершие останки животных и растений) и симбионты (используют органику живых организмов). Гниение и брожение осуществляют сапротрофные бактерии. Для осуществления обмена веществ одним бактериям необходим кислород (аэробы), а другим он не нужен (анаэробы).

    Армии нашей не счесть

    Бактерии обитают везде. Буквально. В каждой капле воды, в каждой луже, на камнях, в воздухе и почве. Перечислим лишь некоторые группы:

    • Почвообразующие бактерии гниения – среда обитания почва, именно они обеспечивают круговорот веществ и без них планета покрылась бы трупами.
    • Азотфикирующие бактерии – усваивают азот из воздуха, симбионты бобовых растений.
    • Молочнокислые – предпочитают в пищу молочные продукты.
    • Группа бактерий кишечных палочек – живут в нашем кишечнике и помогают в расщеплении углеводов.
    • Болезнетворные – это все бактерии-возбудители заболеваний.
    • Метанобактерии – бактерии, которые сделали для нас тот самый метан, на котором вы подогреете борщ.

    Оптимальные условия

    Для гниения необходимы определенные условия, и именно лишение бактерий этих условий лежит в основе нашей кулинарии (стерилизация, пастеризация, консервирование и так далее). Для интенсивного процесса гниения необходимо:

    • Наличие самих бактерий.
    • Внешние условия – влажная среда, температура +30-40 °С.

    Варианты возможны различные. Но вода является неотъемлемым атрибутом гидролиза органических веществ. А ферменты работают только в определенном температурном режиме.

    Главные аммонификаторы

    Бактерии гниения, живущие в почве земли, это самая распространенная группа прокариот. Они играют важную роль в круговороте азота и возвращают в почву минеральные вещества (минерализуют) так необходимые растениям для процессов фотосинтеза. Форма бактерий, их отношение к наличию кислорода и способы питания разнообразны. Основные представители данной группы это спорообразующие клостридии, бациллы и неспорообразующие энтеробактерии.

    Этапы разложения органики

    Стадии разложения органических веществ бактериями гниения с химической точки зрения довольно сложны. В целом этот процесс осуществляется следующим образом:

    • Метаболизм бактерий (ферментативная составляющая) основан на их возможности разорвать связи в молекулах азотсодержащих органических соединений. В процессе своего питания они захватывают белки и аминокислоты.
    • В конечном итоге при воздействии ферментов-протеаз, в процессе гидролиза они разлагают их до простых неорганических веществ.
    • Продукты. Полученные в результате этих химических реакций идут на постройку собственного организма и используются для накопления энергии в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

    Сенная палочка

    Самая изученная бактерия - Bacillus subtilis, очень эффективный аммонификатор. Лучше нее изучена только кишечная палочка (Escherichia coli), наш кишечный симбионт. Сенная палочка - это аэробная бактерия гниения. На ее поверхности находятся ферменты-катализаторы протеазы, выработанные бактерией и используемые для получения жизненной энергии. Протеазы вступают в реакции гидролиза с белками внешней среды и разрушают его пептидные вязи с высвобождением начала крупных цепочек аминокислот, а потом все более мелких. Все, что ей необходимо, поступает в клетку, а что не нужно, отдается. И остаются токсичные вещества – сероводород и аммиак. Именно из-за этих газов места обитания сенных палочек так неприятно пахнут.

    Наши соседи

    В нашем кишечнике живет примерно 50 триллионов различных микроорганизмов, это где-то два килограмма. А это в 1,5 раза больше, чем общее количество клеток всего организма человека. И кто здесь хозяин, а кто симбионт? Это, конечно, шутка. Но среди этого многообразия соседей есть и бактерии гниения. Польза и вред для организма от них зависит от их количества и патогенности. В нашей ротовой полоти обитает до сорока тысяч бактерий. Кислую среду нашего желудка могут выдержать лактобациллы, некоторые стрептококки и сарцины. В двенадцатиперстную кишку выделяется сок поджелудочной железы с агрессивными пищеварительными ферментами (липазы и амилазы) и делают ее почти полностью стерильной.

    В тонком и толстом кишечнике среда щелочная, тут сосредоточена вся масса микрофлоры. Именно тут бактерии помогают нам усваивать витамины (бифидобактерии), синтезировать витамины (К и В) и подавлять патогенную флору (кишечная палочка), расщеплять крахмал и целлюлозу, белки и жиры (аммонифицирующие бактерии) и это далеко не весь список полезных функций наших соседей. С калом каждый человек выделяет порядка 18 миллиардов бактерий, а это больше, чем людей на всей планете. Но те же бактерии могут при определенных условиях вызвать болезни. Именно поэтому многие из них считаются условно патогенными.

    Значение бактерий гниения

    Первые живые организмы этой планеты, самые эффективные в части занятия всех существующих на планете Земля экологических ниш – бактерии. Они минерализуют почву, делая ее плодородной. Возвращают в круговорот неорганические вещества. Утилизируют трупы и продукты жизнедеятельности всех живых организмов планеты. Обеспечивают человечество природными ресурсами. Делают нашу жизнь легче и помогают в усвоении пищевых компонентов. Этот список можно продолжать еще долго. Конечно, негативное значение гнилостных бактерий также велико. Но природа знала, что делала и наша задача на этой планете не нарушить то хрупкое равновесие, к которому пришел за эти почти четыре миллиона лет мир вокруг нас.

    Почвенные бактерии и их ценность :: SYL.ru

    Почвы, которые сегодня присутствуют на Земле, были образованы в результате жизнедеятельности бактерий. Перерабатывая минеральные частицы горных пород и смешивая их с продуктами переработки отмерших органических соединений и результатом собственной жизнедеятельности, микроорганизмы постепенно превратили безжизненные скалистые долины нашей планеты в плодородные земли. Живые микроорганизмы и бактерии – важнейший элемент цепи естественного круговорота в природе. Считается, что именно они являются двигателем этого процесса.

    В природе их очень много: всего в одном грамме лесного грунта содержатся десятки и даже сотни миллионов почвенных бактерий разных видов и подвидов.

    Естественный круговорот

    В процессе роста растения воспроизводят сложнейшие органические вещества из простых веществ: воды, минеральных солей и углекислого газа. Микроорганизмы, живущие в почве, в результате своей жизнедеятельности перерабатывают отмершие части растений и погибшие организмы в перегной, разлагая тем самым сложные вещества на простые. Эти компоненты растения могут снова использовать для своего развития и роста.

    Распространение почвенных микроорганизмов

    Бактерий вокруг нас великое множество и распространены они почти везде. Их нет разве что в кратерах действующих вулканов и на небольших участках испытательных полигонов, где проводятся взрывы атомного оружия. Никакие другие жесткие условия окружающей среды не мешают существованию бактерий. Они спокойно переносят ледники Антарктики и живут в воде обжигающих кипящих источников, спокойно приспосабливаются к раскаленным пескам жарких пустынь и живут на скалистых склонах горных вершин. Их настолько много, что вполне возможно, что некоторые названия почвенных бактерий мы еще даже не знаем. На Земле все живые существа постоянно взаимодействуют с микрофлорой, часто выполняя при этом роль ее хранителя и распространителя.

    Микрофлора почвы очень богата и разнообразна. Всего в одном кубическом сантиметре может встречаться до миллиарда бактерий. Однако популяция почвенных микроорганизмов может изменяться. Это зависит от типа и состава почвы, ее состояния, а также глубины изучаемого слоя.

    Как питаются бактерии

    Почвенные микроорганизмы могут получать энергию несколькими способами. Некоторые из бактерий этой группы являются автотрофными, то есть могут самостоятельно вырабатывать собственные вещества для питания, а какие-то из них в качестве питания используют в пищу органические соединения. Именно последняя группа, представляющая гетеротрофные бактерии, и заслуживает отдельного внимания. Среди гетеротрофных представителей царства микроорганизмов, выделяют три основные группы бактерий:

    • Симбионты.
    • Паразиты.
    • Сапрофиты.

    У каждой из этих категорий не только различный способ питания, но и образ жизни совершенно разный. Какие-то виды могут существовать только в воздушной или кисломолочной среде, каким-то микроорганизмам для полноценного существования нужен процесс гниения и разложения, а какие-то представители могут прекрасно чувствовать себя в безвоздушном пространстве. Такие бактерии могут встречаться абсолютно везде на нашей планете.

    Почвенные бактерии

    Среда обитания таких бактерий – почва. Они представляют собой мельчайшие одноклеточные микроорганизмы. Обитают эти существа в тончайших водных пленках в почве вокруг корневых систем различных растений. Благодаря своим небольшим размерам, они могут расти, развиваться и адаптироваться к быстро изменяющимся условиям окружающей среды гораздо быстрее, чем другие более крупные и сложные микроорганизмы. Особенности их формы позволяют этим бактериям прекрасно приспосабливаться к среде обитания, поэтому их строение за всю историю эволюции осталось в неизменном виде. Обычно такие микроорганизмы имеют форму шара, палочки или имеют изогнутую геометрию.

    В своем большинстве бактерии почвенные являются хемосинтетиками, т. е. питаются продуктами, полученными в результате окислительно-восстановительных реакций при участии углекислого газа. В процессе своей жизнедеятельности они производят вещества, необходимые для роста и развития других микроорганизмов.

    Семейство почвенных микроорганизмов достаточно разнообразно. Здесь присутствуют такие бактерии, как:

    • Азотфиксаторы, которые способны усваивать молекулы азота и синтезировать его в органические соединения.
    • Почвенные бактерии гниения, которые способствуют распаду сложных веществ на простые. Эти микробы играют важную почвообразовательную роль.
    • Бактерии, способствующие восстановлению тяжелых металлов.
    • Бактерии брожения – масляно-, молочно- и уксуснокислые.
    • Болезнетворные микроорганизмы.

    Азотофиксаторы

    Уникальной способностью этой группы почвенных бактерий является умение усваивать молекулы азота из воздуха, что невозможно для растений. Однако в результате синтеза, произведенного азотофиксаторами, азот может усваиваться растениями. По образу существования эти бактерии делятся на свободноживущих и симбионтов, то есть тех, которым необходимо взаимодействовать с другими микроорганизмами.

    Клубеньковые азотфиксаторы – симбионты, имеющие продолговатую овальную или палочкообразную форму. Обычно они вступают во взаимодействие с бобовыми культурами, такими как горох, чечевица, люцерна и т. д.

    Поселившись в корневой системе, они образуют шарообразные узелки, которые видны даже невооруженным глазом, и живут внутри них. Симбиоз бактерий и растения приносит обоюдную выгоду. Данный вид микроорганизмов поставляет в корневища азот, в то время как питание почвенных бактерий происходит за счет переработки продуктов, получаемых непосредственно из растения и его отмерших частиц. Для многих растений клубеньковые уплотнения – единственный источник азотсодержащих соединений. Однако в средах с повышенным содержанием азота клубеньковые микроорганизмы прекращают вступать во взаимодействие с некоторыми растениями. Они очень избирательны и активируются только в определенных видах и сортах.

    Сегодня принято делить фиксирующие азотные соединения организмы на две группы. Первая группа – это микробы, способные вступить в симбиоз с растениями. К их числу относят такие виды, как Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium и Azorhizobium, которые могут жить и свободно, не вступая во взаимосвязь. Вторая группа почвенных ассоциативных азотфиксаторов – это более приспособленные к свободному существованию в почве. В качестве примера почвенных бактерий можно назвать Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter, Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia и другие роды.

    Бактерии гниения

    Сапрофиты (бактерии гниения) обычно живут на поверхности грунта. Они обитают в верхних слоях почвы, на отмерших частях корневых систем растений, на поверхности погибших личинок. В качестве источника своей жизнедеятельности используют органическую мертвую ткань: в огромных количествах обнаруживаются на останках животных, упавших листьях и плодах растений. Результатом их жизнедеятельности является быстрое разложение и утилизация мертвых тканей. Они в значительной степени улучшают состав почвы, наполняя ее питательными веществами.

    К семейству сапрофитов относится большая часть представителей почвенных бактерий. Существует два вида подобных микроорганизмов. Одни из них живут в бескислородных средах, а другим для полноценной жизнедеятельности обязательно нужен воздух. Это свободноживущие организмы, которые никогда не вступают в симбиоз.

    К питательным органическим соединениям сапрофиты достаточно требовательны. Любой перерабатываемый ими продукт должен содержать определенные компоненты, что влияет на процесс их роста, развития и жизнедеятельности. Обязательные питательные соединения - это:

    • азотосодержащие соединения или определенный набор аминокислот;
    • витамины, белковые и углеводные соединения;
    • пептиды, нуклеотиды.

    Как происходит процесс

    Гниение органики происходит благодаря тому, что микроорганизмы, способствующие разложению материи, обладают метаболизмом. В результате этого процесса разрушаются химические связи молекул ткани, содержащей соединения азота. Питание микроорганизмов осуществляется вследствие захвата элементов, содержащих белок и аминокислоты. В результате ферментации продуктов, поступающих в организм бактерии, из белковых соединений высвобождается аммиак и сероводород. Таким образом микроорганизмы получают энергию для своего дальнейшего существования.

    В природе бактерии гниения играют первостепенную роль в восстановлении и минерализации почвы. Отсюда и часто встречающееся название бактерий этого типа – редуцент. В процессе своей жизнедеятельности редуценты превращают органические вещества и биомассы в простейшие соединения СО2, Н2О, NH3 и другие. Среди гнилостных бактерий широко распространены аммонифицирующие микроорганизмы - неспорообразующие энтеробактерии, бациллы, спорообразующие клостридии.

    Бактерии брожения

    Способ питания почвенных бактерий брожения заключен в переработке органических сахаров. В естественной природной среде они обычно встречаются на поверхности растений, плодов и ягод, в молочных продуктах и в различных слоях эпителия птиц, животных, рыб и человека. В результате их жизнедеятельности происходит скисание продуктов с образованием молочной кислоты. Благодаря такому свойству их повсеместно используют в приготовлении всевозможных заквасок и кисломолочных продуктов. Молочнокислые бактерии также являются первостепенными участниками при заготовительном силосовании растительных кормов для сельскохозяйственных животных.

    Почвенные молочнокислые микроорганизмы преимущественно имеют две формы – могут быть вытянуты в виде палочки или иметь сферическую форму.

    Болезнетворные бактерии

    Далеко не все микроорганизмы, обитающие в грунте, полезны для человека или животных. Существуют некоторые крайне опасные виды. Чаще всего это паразитирующие симбионты. Вред почвенных бактерий может быть проявлен в виде возникновения самых тяжелых заболеваний, таких как тиф, холера, туберкулез, сибирская язва и другие болезни. Болезнетворные микроорганизмы могут обнаруживаться на абсолютно любых поверхностях. Излюбленное место обитания в природе - застойные водоемы, организмы животных, птиц и рыб.

    Бактерии гниения (сапрофиты) и другие условно патогенные микробы, попавшие в организм человека из окружающей среды, при наличии определенных условий могут вызвать тяжелые заболевания как у людей, так и у животных. Особенно подвержены такому воздействию люди с ослабленным иммунитетом и пациенты, страдающие от авитаминоза, неврозов и постоянного переутомления. Бывают случаи, когда вызванные резидентной микрофлорой заболевания заканчиваются летальным исходом.

    Сапрофитные микроорганизмы, попав в организм человека, могут вызвать бактериальный шок, развивающийся вследствие поступления в кровь большого количества условно патогенных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Обычно подобное явление происходит на фоне длительных очаговых инфекций.

    Нередко представители резидентной почвенной микрофлоры способствуют возникновению гнойно-воспалительных процессов и абсцессов в организме.

    Однако отрицательное воздействие условно патогенные микроорганизмы на организм живых существ могут оказать лишь при появлении благоприятных для их жизнедеятельности факторов. Для улучшения земельных почв, их обогащения и минерализации такая микрофлора необходима. Ведь без нее земли вовсе перестанут быть плодородными, а это, несомненно, станет негативным фактором для естественного круговорота жизни на Земле.

    Борьба с вредоносными гостями

    Хорошо известно, что сапрофиты, попав в продукты питания, вызывают их порчу. Как правило, такой процесс сопровожден большим выделением ядовитых для человека веществ, сероводорода и аммиака. Субстрат может нагреваться, доходя порой до самовозгорания. Поэтому человек создает условия, в которых микроорганизмы, вызывающие гниение и разложение, теряют способность к размножению или вовсе погибают. К подобным мерам относится пастеризация, стерилизацию, соление, копчение, кипячение, засахаривание или высушивание продуктов.

    Функции и значение бактерий

    Почвенные микроорганизмы способствуют быстрому разложению неживой органической субстанции, образуя при этом высококачественный гумус в различных слоях грунта, необходимый для нормального развития растений. Некоторые бактерии способны ассимилировать почвенные источники азота, фосфора и железа. Они могут трансформировать или перераспределять метаболиты между частями растения. Эндорфитные микроорганизмы, живущие во внутренних слоях корневой системы растений, оказывают положительное влияние на их рост и развитие. Данная группа бактерий не только борется с патогенными микроорганизмами, но даже способна продуцировать для растения витамины и гормоны. Поэтому важность почвенной микрофлоры сложно переоценить.

    Бактерии почвенные. Среда обитания почвенных бактерий

    Бактерии – наиболее древняя категория организмов, которые и сегодня существуют на нашем земном шаре. Самые первые бактерии возникли более 3,5 миллиарда лет назад. В течение практически миллиарда лет они были единственными активными созданиями на нашей планете. Тогда их туловище имело примитивное строение. Какие существуют бактерии почвенные, разновидности и среда обитания - все это рассматривается в рамках данной статьи.

    Общая информация о бактериях

    В состав земли входит масса различных микроорганизмов, среди которых есть и почвенные бактерии, плесень и грибы. Они разделяются на вредоносные и необходимые для развития растений.

    Микроорганизмы отличаются и по условиям жизнедеятельности. Одни могут развиваться без доступа кислорода, а для других его наличие крайне необходимо. Существует также особая категория бактерий, которые могут развиваться как с кислородом, так и без него.

    Роль почвенных бактерий в жизнедеятельности растений

    Несут ли пользу растениям почвенные бактерии? Значение микроорганизмов в жизнедеятельности растений достаточно велико. Нужные агропочвенные бактерии ежедневно перерабатывают органику животных в необходимые минеральные вещества. При подобной переработке почва обогащается кальцием, железом, фосфором, азотом и многими другими необходимыми элементами.

    Бактерии почвенные не только обогащают землю полезными элементами, но и улучшают физиологические качества грунта. Чем больше в составе почвы нужных бактерий, тем выше ее плодородность.

    Наибольшее число необходимых организмов находится в области распространения крупнокорневой системы растения, а именно в ризосфере. В ней почвенные бактерии используют в качестве питания отмирающие части корневой системы.

    Группы опасных почвенных микроорганизмов

    Группы почвенных бактерий содержат такие виды, которые участвуют в фотосинтезе азота, углерода и фосфора. В составе почвы присутствуют не только полезные микроорганизмы, но и патогенные. Чаще всего болезнетворные бактерии живут в почве достаточно непродолжительно. Однако определенные виды являются постоянными ее жителями. Болезнетворные бактерии делятся на три категории:

    • Бактерии, для которых земля является естественным биотоном. Они являются возбудителями ботулизма и актиномицеты.

    • Бактерии, которые попадают в почву с органическими выделениями живых существ. Такие микроорганизмы могут сохраняться в земле достаточно длительное время. Они являются возбудителями сибиреязвенной палочки, столбняка и гангрены.

    • Бактерии, которые также попадают в почву с органическими выделениями, однако сохраняются там сроком до одного месяца. Они могут стать причиной кишечной палочки, сальмонеллы, шигеллы и холеры. Все вредоносные бактерии разрушают не только полезные свойства почвы, но и корневую систему растений.

    Среда обитания бактерий

    Почвенные бактерии обитают в покрове земли достаточно неравномерно. Любая категория микроорганизмов проживает там, где она сможет отыскать для себя комфортную сферу обитания, питание и воду. Простые организмы присутствуют везде, где имеются базисные элементы – преимущественно в верхнем покрове грунта. Удивительно, но бактерии почвенные были также найдены и в нефтяных скважинах, глубина которых достигает более 16 километров.

    Проживание около корневой системы

    Как мы уже говорили ранее, наиболее излюбленное место почвенных бактерий - это верхний слой почвы. Ризосфера – это слой земли, находящийся вокруг корневой системы. Она плотно заселена микроорганизмами, которые питаются отходами растений, а также их белками и сахарами. Простейшие организмы, такие как черви, питаются микроорганизмами и также проживают в крупнокорневой сфере. Благодаря этому, круговорот полезных элементов и угнетение заболеваний совершается именно в ризосфере.

    Растительная подстилка

    Мало кому известно, где обитают почвенные бактерии. В данной статье мы постараемся наиболее подробно рассказать о их среде проживания.

    Грибы – наиболее популярные редуценты растительных фрагментов. Бактерии почвенные не могут переносить некоторые необходимые элементы на большие расстояния. Именно это позволяет грибам развиваться. Именно в грибной растительной подстилке также присутствует огромное количество бактерий.

    Гумус - это еще одна среда обитания почвенных бактерий. Только грибы производят определенные энзимы, которые необходимы для расщепления трудных элементов, находящихся в гумусе. Значительная часть важных элементов, которые содержатся в земле, ранее большое количество раз расщеплялась грибами и микроорганизмами. Соединения гумуса, которые получены вследствие расщепления, включают в себя небольшое количество легкодоступного азота.

    На агропочвенных агрегатах

    Еще одна среда обитания почвенных бактерий - агропочвенные агрегаты. На их поверхности содержание микроорганизмов гораздо выше, чем внутри. В середине могут проходить только те процессы, которые не требуют содержания кислорода. Большое количество агрегатов - это фекалии земельных червей и иных простых организмов. Между агропочвенными агрегатами передвигаются членистоногие и нематоды, которые не могут создать каналы непосредственно в почве.

    Организмы, которые восприимчивы к потере влажности, так же как и почвенные бактерии, проживают в каналах, наполненных водой. Для питания влаголюбивых организмов необходима базисная часть грунта, которая на сельскохозяйственных территориях ежегодно активно снижается. Именно по этой причине есть потребность в использовании удобрений.

    Вред почвенных бактерий

    Полагаю, что каждый садовод однажды задумывался о том, опасны ли почвенные бактерии. В этой статье мы постараемся развеять все мифы и догадки, которые касаются данного вопроса. В грунте проживает огромное количество патогенных микроорганизмов. Например, в верхнем 30-ти сантиметровом слое почвы, размером в один гектар, живет около 30-ти тонн простых организмов. Имея сильный комплект ферментов, бактерии гниения расщепляют белки до аминокислот. Именно это является главным критерием в процессе разложения. Данные микроорганизмы приносят живым существам огромное количество проблем. Кстати, именно из-за работы данных простых организмов достаточно стремительно портятся продукты питания, которые рассчитаны на долгий срок хранения, а именно - соленья и замороженные фрукты и овощи. К счастью, хозяйки уже давно научились выходить из положения. Для более длительного хранения они используют процесс стерилизации и обработки продуктов. Однако определенные типы микроорганизмов все же могут испортить пищевые заготовки, несмотря даже на тщательную обработку.

    Болезнетворные бактерии поступают в грунт благодаря зараженным живым существам. Как мы уже говорили ранее, определенные подвиды микроорганизмов и грибов могут находиться в земле десятилетиями. Это происходит вследствие их отличительной черты - формировать споры. Именно они защищают бактерии от негативных воздействий со стороны окружающей среды. Такие микроорганизмы стимулируют развитие одних из наиболее опасных заболеваний – сибирскую язву, отравление, гангрену и каталепсию.

    Как бактерии попадают в почву

    Если говорить проще, то агропочвенные бактерии – это часть состава грунта, но не самой земли, а ее плодородного слоя. В одной десертной ложке дерна содержится более одного миллиарда простых организмов, которые регулярно заняты либо конкретной стадией распада омертвевшей органики, либо фиксацией прибывающих в основу эклектических элементов и построением из них трудных базисных молекул.

    Группы агропочвенных микроорганизмов берут свое начало с тех времен, когда остальные живые существа только зарождались и оставляли первые следы своей жизнедеятельности. Именно эти остатки и становились первым домом почвенных микроорганизмов. Обучившись изменять органику в грунт, бактерии проживают в ней и до настоящего времени, адаптируясь к меняющимся обстоятельствам окружающей среды.

    Деление по функциям

    Среди биологов существует многофункциональное деление агропочвенных микроорганизмов по их функциям:

    1. Деструкторы – бактерии, которые проживают в грунте и минерализуют базисные соединения, находящиеся в верхнем слое земли. Их роль – преобразование остатков живых существ и растений в эклектические элементы.

    2. Азотфиксирующие либо клубневые микроорганизмы – симбионты растений. Их значимость заключается в том, что только этот тип бактерий способен объединять неорганичные кислородные элементы и обеспечивать ими растения. Именно благодаря этому почва и растения получают важные минеральные вещества.

    3. Хемоавтотрофы – микроорганизмы, которые сосредотачивают существующие неорганические вещества в базисные молекулы. Их значимость состоит в том, что они могут подвергать обработке накапливающиеся в основе эклектические элементы, а затем передавать их растениям.

    Невероятный факт

    Долгое время полагалось, что ощущать запахи могут только сложные организмы. Однако два года назад оказалось, что такой рецептор имеется также у дрожжевых бактерий и слизевиков.

    Ученые приняли решение провести эксперимент и выяснить ощущают ли агропочвенные бактерии наличие в находящемся вокруг воздухе аммиака. Удивительно, но бактерии превзошли все надежды экспериментаторов. Благодаря данному исследованию, ученые выяснили, что микроорганизмы также способны различать запахи.

    Подводим итоги

    Почвенные бактерии играют важную роль в плодородии почвы и жизнедеятельности всех живых существ. В данной статье мы выяснили, где обитают почвенные бактерии и как они связаны с развитием растений и живых организмов.

    При работе с грунтом стоит помнить, что там присутствуют не только полезные микроорганизмы, но и патогенные, которые могут стать возбудителями опасных для жизни заболеваний. Настоятельно рекомендуем надевать перчатки, а по окончании работы тщательно мыть руки. Будьте здоровы!

    Доклад "Виды почвенных бактерий"

    Доклад

    по биологии

    «Виды почвенных бактерий».

    ученицы 9 класса

    ГБОУ ООШ пос. Аверьяновский

    Бисиналиевой Асель

    Руководитель: Величкина А.А.

    Миклофлора почвы

    Почвы, которые сегодня присутствуют на Земле, были образованы в результате жизнедеятельности бактерий. Перерабатывая минеральные частицы горных пород и смешивая их с продуктами переработки отмерших органических соединений и результатом собственной жизнедеятельности, микроорганизмы постепенно превратили безжизненные скалистые долины нашей планеты в плодородные земли. Живые микроорганизмы и бактерии – важнейший элемент цепи естественного круговорота в природе.

    Микрофлора почвы очень богата и разнообразна. Всего в одном кубическом сантиметре может встречаться до миллиарда бактерий. Однако популяция почвенных микроорганизмов может изменяться. Это зависит от типа и состава почвы, ее состояния, а также глубины изучаемого слоя

    Жизнедеятельность почвенных бактерий

    Микробы в почве являются ключом к переработке углерода и азота. Чайная ложка плодородной почвы может содержать от 100 млн и до 1 млрд бактерий. Бактерии - это крошечные одноклеточные организмы шириной около 0,2-2 мкм (в среднем - 1 мкм) и длиной около 1-10 мкм. По размеру бактерии сопоставимы с частичками глины (<2 мкм) и ила (2-50 мкм). Они растут и живут в тонких водных пленках вокруг частиц почвы и корней растений в области, называемой ризосферой. Небольшой размер бактерий позволяет им расти и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды быстрее, чем более крупным и сложным микроорганизмам. 

    Классификация почвенных бактерий

    Микроорганизмы, живущие в почве, выделяют в следующие группы:

    1. По форме клеточных стенок. Такая классификация была определена до появления методов исследования генома. Среди всех видов бактерии обособляются в три основные группы:

    • бациллы – клетка по форме похожа на стержень

    • кокки – сферические клетки

    • спириллы – клетка спиралевидной формы

    Есть более сложные разновидности, например, разветвленные актиномицеты или другие формы, не попадающие под выше названную классификацию.

    1. По отношению к кислороду:

    1. По способности окрашиваться методом Грама. Суть в наличии внешней защитной липидной оболочки, покрывающей клеточную капсулу не пропускающую краситель и антибиотики:

      • грамположительные – большие по размеру, с толстой оболочкой, хорошо выдерживают водный стресс.

      • грамотрицательные – более мелкие, не устойчивы к водному стрессу.

    2. По типу питания:

    • автотрофы – способные самостоятельно получать органику для питания.

    • Гетеротрофы – использующие готовую органику.

    1. По экологическим предпочтения микроорганизмов (филии). Выделяют 12 таких типов по тем средам и условиям в которых они обитают, например, термофилы – в теплых источниках и т. д.

    Деление почвенных бактерий по функциям

    Существует многофункциональное деление агропочвенных микроорганизмов по их функциям:

    1. Деструкторы – бактерии, которые проживают в грунте и минерализуют базисные соединения, находящиеся в верхнем слое земли. Их роль – преобразование остатков живых существ и растений в эклектические элементы.

    2. Азотфиксирующие либо клубневые микроорганизмы – симбионты растений. Их значимость заключается в том, что только этот тип бактерий способен объединять неорганичные кислородные элементы и обеспечивать ими растения. Именно благодаря этому почва и растения получают важные минеральные вещества.

    3. Хемоавтотрофы – микроорганизмы, которые сосредотачивают существующие неорганические вещества в базисные молекулы. Их значимость состоит в том, что они могут подвергать обработке накапливающиеся в основе эклектические элементы, а затем передавать их растениям.

    Микроорганизмы в почве не просто существуют. Они осуществляют множество различных биохимических реакций, потребляют одни вещества, синтезируют другие. Благодаря такому высокому разнообразию, высокой численности почва превращается в мощнейшую биохимическую машину, которая пропускает через себя значительные потоки вещества и энергии в масштабах планеты. Циклы многих важнейших для жизни на Земле химических элементов, таких как углерод, азот, фосфор, так или иначе связаны с активностью почвенных микроорганизмов.

    Микробы в почве могут фиксировать атмосферный азот, превращая его в доступные для других живых существ соединения. Микробы могут, наоборот, разрушать азотсодержащие соединения, возвращая в атмосферу молекулярный азот и оксиды азота. То же самое с углеродом. Микроорганизмы могут разлагать органические вещества, например растительный опад, и возвращать таким образом в атмосферу углекислый газ. Могут, наоборот, консервировать углерод в виде инертного трудно разлагаемого органического вещества. Все эти процессы весьма интересны человеку, потому что оказывают прямое влияние на сельское хозяйство, на состояние окружающей среды, на климат. Это особенно актуально в последнее время в связи с попыткой регуляции углекислого газа в атмосфере. И поэтому человек давно пытается регулировать эти процессы.

    Микроорганизмы - очистителями окружающей среды.

    Почва - это не только субстрат, на котором растут растения, из которого они черпают минеральные элементы питания, она представляет собой сложную систему с различными протекающими в ней биологическими и биохимическими процессами. В почве происходят разнообразные биохимические превращения, устанавливается сложная взаимосвязь между микроорганизмами.

    Почвенные микроорганизмы составляют значительную часть любой биогеосистемы - экологической системы, включающей почву, косное (неживое) и биокосное (живое или произведенное живыми организмами) вещества - и активно участвуют в ее жизнедеятельности. Почва обладает высокой буферной способностью, т.е. долгое время может не изменять своих свойств под воздействием загрязнителей. Микроорганизмы почв обладают высокой чувствительностью к антропогенному воздействию. Поэтому они являются хорошими индикаторами загрязненности окружающей среды. Так, по виду микрофлоры, преимущественно обитающей (или, наоборот, отсутствующей) на данной территории, можно определить не только степень загрязнения, но и его вид (какое именно загрязняющее вещество превалирует на данном участке). Например, индикаторами сильного антропогенного загрязнения является отсутствие коккоидных форм микроводорослей из отдела Chlorophyta. Наиболее устойчивыми к загрязнению оказались нитчатые формы синезеленых водорослей (цианобактерий Cyanophyta) и зеленых водорослей.

    Микроорганизмы сами являются очистителями окружающей среды. Дело в том, что питательными веществами для многих бактерий являются абсолютно несъедобные для высших организмов вещества. В большинстве случаев данные вещества (такие, как нефть, метан и т.п.) являются для таких бактерий прямыми источниками энергии, без которой они не выживут. Еще до приспособления бактерий в качестве биофильтров и биоочистителей, до появления искусственных загрязнителей, микроорганизмы уже эффективно выполняли очистительную роль в природе.

    Оценка состояния обитающих в почве организмов, их биоразнообразия имеет важное значение при решении задач природоохранной практики: выделении зон экологического неблагополучия, расчете ущерба, нанесенного деятельностью человека, определении устойчивости экосистемы и воздействии тех или иных антропогенных факторов. Микроорганизмы позволяют проводить раннюю диагностику любых изменений окружающей среды, что важно при прогнозировании изменений окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

    Жизнь в почве

    П. Антонюк  По материалам Общества сбережения почвы и водных ресурсов, Канада

    Бактерии — крошечные одноклеточные организмы. Их ширина обычно составляет 1 цм, а длина чуть больше. Чайная ложка продуктивной почвы содержит от 1 млн. до 1 млрд. бактерий. Это соотношение аналогично соотношению — 2 коровы на 1 га.

    Бактерии подразделяют на четыре функциональные группы. Самая большая — редуценты, потребляющие простые углеродные соединения, например, корневой экссудат и свежие пожнивные остатки. В этом процессе бактерии преобразуют энергию в полезный для других почвенных организмов вид органического вещества в почвенной трофической сети. Кроме того, редуценты фиксируют (связывают) и удерживают питательные вещества в своих клетках, что предотвращает утрату из корневой зоны таких питательных веществ, как азот.

    Ряд редуцентов расщепляют пестициды и загрязняющие агенты, содержащиеся в почве.

    Ко второй группе бактерий относятся мутуалисты, которые образуют сообщества с растениями. Наиболее известны среди них бактерии, связывающие азот.

    Третья группа бактерий — патогены. К бактериям-патогенам относят такие виды как Xanthomonas и Erwinia, а также Agrobacterium, вызывающие образование на растениях галлов.

    Бактерии четвертой группы, называемые литотрофы или хемо-автотрофы, получают энергию из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из соединений углерода. Некоторые их виды играют важную роль в круговороте азота и расщеплении загрязняющих агентов.

    Функции бактерий

    Все бактерии осуществляют важные функции, связанные с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением болезнетворных бактерий. Некоторые из них вырабатывают вещества, связывающие частицы почвы в небольшие агрегаты, и таким образом влияют на движение воды. Устойчивые агрегаты улучшают инфильтрацию воды и повышают влагоудерживающую способность почвы. В многообразном сообществе бактерий многие организмы конкурируют с болезнетворными организмами в корневых системах и на надземных поверхностях растений.

    Среда обитания бактерий

    Различные виды бактерий имеют различные источники пищи и обитают в разных микросредах. В целом, бактерии более конкурентоспособны, если присутствуют лабильные (легкоусвояемые) вещества. К ним относятся свежие пожнивные остатки и соединения, находящиеся вблизи живых корней. Бактерии сконцентрированы преимущественно в ризосфере — области возле корней и в корневой системе. Есть основания полагать, что растения вырабатывают определенный корневой экссудат, способствующий росту защитных бактерий. Бактерии изменяют почвенную среду таким образом, что она становится более благоприятной для роста одних и менее благоприятной для развития других культур. Прежде чем на новом участке нанесенной почвы вырастут растения, необходимо, чтобы там заселились, в первую очередь, фотосинтетические бактерии. Они фиксируют атмосферный азот и углерод, производят органические вещества и связывают достаточное количество азота и других питательных веществ, необходимых для круговорота азота в «молодой» почве. И только после этого вырастут первые сукцессионные виды растений. Когда формируется растительное сообщество, в почву поступают различные типы органических веществ и изменяются виды пищи, доступные бактериям. Измененное сообщество бактерий, в свою очередь, изменяет структуру почвы и среду роста растений. Некоторые исследователи полагают, что есть возможность контролировать на отдельном участке популяции видов растений, управляя сообществом почвенных бактерий.

    Бактерии – стимуляторы роста

    Определенные виды почвенных бактерий Pseudomonas fluorescents замедляют развитие некоторых патогенов растений. Представители видов Fluorescents Pseudomonas и Xanthomonas способствуют росту растений несколькими способами. Они вырабатывают соединения, которые либо замедляют рост патогенов, либо снижают степень инвазии растения патогеном. Почвенные бактерии также вырабатывают соединения (стимуляторы роста), непосредственно стимулирующие рост растений. Такие бактерии обычно присутствуют в почве, но не в достаточных количествах, чтобы производить желаемый эффект. Возможно, в будущем у фермеров появится возможность обрабатывать семена антигрибными бактериями, такими как P. fluorescens, для снижения патогенов вокруг семян и корней культуры.

    Почвообитающие грибы

    Грибы — микроскопические клетки, которые обычно растут в виде длинных нитей или цепей, называемых гифами. Диаметр гиф составляет несколько миллиметров. Длина отдельной гифы — от нескольких клеток до нескольких ярдов. Немногие грибы, например дрожжи, представляют собой отдельные клетки.

    Иногда гифы объединяются и образуют массу, которую называют мицелием, или ризоморфами.

    Выглядят они, как толстые нити, напоминающие корни. Плодовые структуры грибов состоят из гиф, спор, особых структур, в частности спороносного слоя, на котором образуются споры (рис. 1). Каждый отдельный гриб может иметь множество плодовых тел, разбросанных на территории, равной площади площадки для игры в бейсбол.

    Грибы играют важную роль в процессах, связанных с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и подавлением заболеваний. Наряду с бактериями, грибы — важный редуцент в почвенной пищевой сети. Они преобразовывают труднорасщепляемые органические вещества в формы, потребляемые другими организмами. Гифы грибов физически связывают частицы почвы, создавая устойчивые агрегаты, нормализующие инфильтрацию воды и влагосодержание почвы.

    В зависимости от источника получения грибами энергии, их подразделяют на три функциональные группы.

    Редуценты — сапрофитные грибы — преобразуют мертвое органическое вещество в грибную биомассу, углекислый газ (Ш2) и небольшие молекулы. Эти грибы обычно используют сложные вещества, например целлюлозу и лигнин в древесине, и выполняют важную роль при расщеплении углеродных циклических структур в загрязняющих агентах. Некоторые грибы называют сахарными, поскольку они используют те же простые субстраты, что и многие бактерии. Подобно бактериям, грибы фиксируют (удерживают) питательные вещества в почве. К тому же, многие вторичные метаболиты грибов являются органическими кислотами, которые стимулируют накопление органических веществ, богатых гуминовой кислотой, очень устойчивой и сохраняющейся в почве сотни лет.

    Мутуалисты — микоризные грибы — колонизуют корни растений. В обмен на получаемый от растения углерод микоризные грибы помогают ассимилировать фосфор и поставляют растению питательные вещества почвы (фосфор, азот, микроэлементы и, возможно, воду). Одна из основных групп микоризных грибов — эктомикоризные (ectomycorrhizae). Они растут на верхних слоях корней и образуют сообщества с деревьями. Вторая основная группа — эндомикоризные (endomycorrhizae), растут внутри клеток растений и, как правило, образуют сообщества со злаковыми, пропашными культурами, овощами и кустарниками.

    Третья группа грибов — патогены, или паразиты: при колонизации корней либо других организмов снижают продуктивность или приводят к гибели. Патогенные грибы, развивающиеся на корнях (Verticilium, Pythinum и Rhizoctonia), ежегодно становятся главной проблемой в сельском хозяйстве. Многие грибы помогают контролировать распространение заболеваний. Например, грибы, которые паразитируют на болезнетворных нематодах, и грибы, питающиеся насекомыми, могут быть полезными элементами биоконтроля.

    Среда обитания грибов

    Грибы-сапрофиты активны в области древесных растительных остатков. В некоторых почвенных средах гифы грибов имеют преимущества над бактериями. В засушливых условиях грибы могут выживать и продолжать расти, даже если влажность почвы слишком низка для активности большинства бактерий. Они способны использовать азот из почвы, что позволяет им расщеплять растительные остатки на поверхности, которые обычно содержат данный элемент в небольших количествах.

    Грибы — аэробные организмы. Почва, которая становится анаэробной на длительные периоды, обычно теряет свою грибную составляющую. Анаэробные условия часто возникают в тех местностях, где застаивается вода, или в уплотненных почвах.

    Грибы особенно многочисленны в лесных почвах. Наблюдалось увеличение продуктивности лесов с увеличением биомассы грибов.

    Почвообитающие  простейшие

    Простейшие — одноклеточные животные, которые питаются преимущественно бактериями, но и поедают представителей данного класса, растворимые органические вещества и, иногда, грибы. Они в несколько раз больше бактерий -  5 -5500ммюПоскольку простейшиепитаются бактериями,они высвобождают излишний Азот,ктоторый впоследасиипотребляется растениями и другии членамитрофической сети.

    В зависимости от формы, простейших подразделяют на три группы.

    Инфузории — самые крупные по размеру. Они передвигаются с помощью ресничек, напоминающих ворсинки, и поедают простейших, принадлежащих к другим группам, а также бактерий.

    Амебы также бывают довольно крупными и передвигаются посредством временной лапки, или псевдоподии. Амебы, в свою очередь, подразделяются на раковинные (имеют покрытие в виде оболочки) и голые (без оболочки).

    Жгутиковые — наименьшие представители простейших. Для передвижения они используют несколько жгутиков в виде кнутиков.

     

    Функции простейших

    Простейшие играют важную роль в минерализации питательных веществ, делая их доступными для поглощения растениями и другими почвенными организмами.

    Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий —от 3:1 до 10:1). Бактерии, поедаемые простейшими, содержат слишком много азота по отношению к количеству углерода, необходимого простейшим. Они высвобождают излишки азота в виде аммиака (^Н4+). Это обычно происходит в области корневой системы растения. Бактерии и другие организмы быстро поглощают большую часть аммиака, но некоторая часть поглощается и растением.

    Еще одна роль, которую выполняют простейшие, — регулирование популяций бактерий. Когда представители этого класса поедают бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегацию почвы). Почему так происходит — вопрос спорный. Его можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного — это улучшает рост, перестараться — снижает рост или изменяет видовой состав бактериального сообщества.

    Простейшие — источник пищи для других почвенных организмов. Они помогают снизить заболеваемость, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими.

    Среда обитания простейших

    Простейшим необходимы бактерии для питания и вода для передвижения, поэтому влага играет большую роль в определении типа бактерий, которые будут присутствовать и функционировать. Подобно бактериям, простейшие особенно активны в ризосфере, вблизи корней.

    Количество простейших в почве варьирует от 1 тыс. на чайную ложку в неплодородных до 1 млн. на чайную ложку в очень плодородных почвах. В почвах, где доминируют грибы (например, лесные почвы), раковинные амебы и инфузории более многочисленны, чем другие типы простейших. В целом, в почвах с высоким содержанием глины обитает большее количество мелких простейших (жгутиковые и голые амебы), в почвах с более грубой текстурой преобладают более крупные жгутиковые, амебы обоих видов и инфузории.

    Нематоды и простейшие

    Простейшие и нематоды, питающиеся бактериями, конкурируют за свой основной источник пищи — бактерии. В некоторых почвах содержится большое количество либо нематод, либо простейших, но не тех и других одновременно. О влиянии таких отличий на растения не известно. Представители обеих групп потребляют бактерии и выделяют аммиак (NH4+).

    Роль почвенных бактерий | Ohioline

    Микробы в почве напрямую связаны с рециркуляцией питательных веществ, особенно углерода, азота, фосфора и серы. Бактерии - это основной класс микроорганизмов, которые поддерживают здоровье и продуктивность почвы.

    Характеристики бактерий
    Рисунок 1: Крупный план инфузорий (простейших) на фоне различных бактерий. Фотография Тима Уилсона.Используется с разрешения и все права защищены.

    Ингхэм (2009, стр. 18) утверждает, что «Бактерии - это крошечные одноклеточные организмы, обычно 4/100 000 дюйма в ширину (1 мкм). Чайная ложка продуктивной почвы обычно содержит от 100 до 1 миллиарда бактерий. Это масса, равная двум коровам на акр. На каждом акре может существовать тонна микроскопических бактерий ». Хотя бактерии могут быть небольшими, они составляют самое большое количество и биомассу (массу) любого почвенного микроорганизма.На рис. 1 показаны бактерии, потребляющие инфузорные простейшие.

    Бактерии по размеру похожи на частицы глинистой почвы (<0,2 мкм) и частицы ила почвы (2-50 мкм). Они растут и живут в тонких пленках воды вокруг частиц почвы и у корней в области, называемой ризосферой. Небольшой размер бактерий позволяет им расти и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды быстрее, чем более крупные и сложные микроорганизмы, такие как грибы.

    Большинство почв - просто кладбище мертвых клеток бактерий.Бактерии настолько просты по структуре, что их часто называют мешками с ферментами и / или растворимыми мешочками с удобрениями (Dick, R., 2009). Поскольку бактерии живут в условиях голодания или недостатка воды в почве, они быстро размножаются при оптимальных условиях воды, пищи и окружающей среды. Популяция бактерий может легко удвоиться за 15-30 минут. Процветание микробных популяций со временем увеличивает продуктивность почвы и урожайность.

    Классификация бактерий

    Большинство бактерий относятся к одной из следующих четырех категорий.

    Форма бактерий

    Когда ученые впервые начали классифицировать бактерии, они начали с изучения их основной формы. Бактерии обычно имеют три основных формы: стержень, шар или спираль. Актиномицеты по-прежнему классифицируются как бактерии, но похожи на грибы, но меньше по размеру. Классифицировать бактерии по форме сложно, потому что многие бактерии имеют разные формы и разное расположение.

    Аэробные и анаэробные бактерии

    Большинство микробов, как правило, неактивны и могут проявлять лишь кратковременный всплеск активности почвы.Уровни кислорода в почве часто определяют активность почвенных бактерий (Dick, W., 2009). Большинство почвенных бактерий предпочитают хорошо насыщенные кислородом почвы, называемые аэробными бактериями, и используют кислород для разложения большинства углеродных соединений. Примеры аэробных бактерий включают род Aerobacter , который широко распространен в почве, и род бактерий актиномицетов Streptomyces , придающих почве хороший «землистый» запах (Lowenfels & Lewis, 2006).

    Анаэробные бактерии предпочитают, а некоторым нужна среда без кислорода.Анаэробные бактерии обычно встречаются в уплотненной почве, глубоко внутри почвенных частиц (микросайтов) и гидрированных почвах, где кислород ограничен. Многие патогенные бактерии предпочитают анаэробные почвенные условия и, как известно, вытесняют аэробные бактерии в почве или убивают их. Многие анаэробные бактерии обнаруживаются в кишечнике животных и связаны с навозом и неприятным запахом (Lowenfels & Lewis, 2006).

    Грамотрицательные и грамположительные бактерии

    Когда окрашивающий агент используется в лаборатории, бактерии могут быть классифицированы как «грамотрицательные» или «грамположительные».«Окрашивающий агент прикрепляется к клеточным стенкам бактерий. Грамотрицательные бактерии, как правило, являются самыми мелкими бактериями, чувствительными к засухе и водному стрессу. Грамположительные бактерии намного больше по размеру, имеют более толстые клеточные стенки, отрицательные заряды на внешней поверхности клеточной стенки и имеют тенденцию противостоять водному стрессу (Dick, R., 2009). Бактероиды - это анаэробные грамотрицательные бактерии, обитающие в кишечнике людей и животных. Listeria - это грамположительные аэробные палочковидные бактерии, обнаруженные в зараженной пище.

    Классификация других бактерий

    Другой способ классификации бактерий - по их росту и размножению. Автотрофные бактерии (также называемые автотрофами) перерабатывают углекислый газ для получения углерода. Некоторые автотрофные бактерии напрямую используют солнечный свет и углекислый газ для производства сахаров, в то время как другие зависят от других химических реакций для получения энергии. Водоросли и цианобактерии - некоторые примеры автотрофных бактерий. Гетеротрофные бактерии получают свои углеводы и / или сахара из окружающей среды, живого организма или клетки, в которой они обитают.Примеры включают бактерий Arthrobacter , участвующих в нитрификации азота (Sylvia et al., 2005).

    С новыми достижениями в области секвенирования ДНК большинство ученых классифицируют бактерии на основе типа среды, в которой они обитают. Бактерии могут жить в экстремальных условиях, таких как горячие источники для серных бактерий, или в условиях сильного холода, как в ледяной воде в Арктике. Бактерии также можно классифицировать по жизни в сильно кислой среде по сравнению с щелочной, аэробной по сравнению с анаэробной или автотрофной по сравнению с гетеротрофной средой (Dick, R., 2009).

    Функциональные группы бактерий

    Бактерии выполняют множество важных экосистемных услуг в почве, включая улучшение структуры почвы и агрегации почвы, повторное использование питательных веществ в почве и повторное использование воды. Почвенные бактерии образуют в почве микроагрегаты, связывая частицы почвы вместе со своими выделениями. Эти микроагрегаты подобны строительным блокам для улучшения структуры почвы. Улучшенная структура почвы увеличивает проникновение воды и увеличивает водоудерживающую способность почвы (Ingham, 2009).

    Бактерии выполняют важные функции в почве, разлагая органические остатки ферментов, попадающих в почву. Ingham (2009) описывает четыре основные функциональные группы почвенных бактерий как деструкторы, мутуалисты, патогены и литотрофы. Каждая функциональная группа бактерий играет определенную роль в переработке питательных веществ почвы.

    Разлагатели потребляют легкоусвояемые соединения углерода и простые сахара и связывают растворимые питательные вещества, такие как азот, в своих клеточных мембранах. Бактерии преобладают в пахотных почвах, но их эффективность в переработке углерода составляет лишь 20-30 процентов (C).Бактерии содержат больше азота (N) (10–30 процентов азота, соотношение C: N от 3 до 10), чем большинство микробов (Islam, 2008).

    Среди мутуалистических бактерий есть четыре типа бактерий, которые превращают атмосферный азот (N 2 ) в азот для растений. Существует три типа почвенных бактерий, которые связывают азот без растения-хозяина и свободно живут в почве, и к ним относятся Azotobacter, Azospirillum и Clostridium .

    Рисунок 2: Закрепляющие азот бактерии Rhizobium образуют клубеньки на корне сои. Фотография Рэндалла Редера. Используется с разрешения и все права защищены.

    Бактерии Rhizobium (грамотрицательные палочковидные бактерии) связаны с растением-хозяином: бобовыми (люцерна, соевые бобы) или клевером (красный, сладкий, белый, малиновый) с образованием клубеньков азота для фиксации азота для растений. рост. Завод поставляет углерод в Rhizobium в виде простых сахаров. Бактерии Rhizobium берут азот из атмосферы и преобразуют его в форму, пригодную для растений.При использовании на заводах атмосферный азот (N 2 ) или реактивный азот объединяется с кислородом с образованием нитрата (NO 3 -) или нитрита (NO 2 -) или соединяется с водородом с образованием аммиака ( NH 3 + ) или аммоний (NH 4 + ), которые используются растительными клетками для производства аминокислот и белков (Lowenfels & Lewis, 2006). На рис. 2 показаны азотфиксирующие бактерии.

    Многие почвенные бактерии перерабатывают азот в органических субстратах, но только азотфиксирующие бактерии могут перерабатывать азот в атмосфере в форму (фиксированный азот), которую могут использовать растения.Фиксация азота происходит потому, что эти специфические бактерии производят фермент нитрогеназу. Азотфиксирующие бактерии обычно широко доступны в большинстве типов почв (как свободноживущие виды почвы, так и виды бактерий, зависящие от растения-хозяина). Свободноживущие виды обычно составляют лишь очень небольшой процент от общей микробной популяции и часто представляют собой штаммы бактерий с низкой способностью связывать азот (Dick, W., 2009).

    Нитрификация - это процесс, при котором нитрифицирующие бактерии превращают аммиак (NH 4 + ) в нитрит (NO 2 - ), а затем в нитрат (NO 3 - ).Бактерии и грибы обычно потребляются простейшими и нематодами, а выделяемые ими микробные отходы представляют собой аммиак (NH 4 + ), который является доступным для растений азотом. Нитритные бактерии ( Nitrosomonas spp.) Превращают аммиак в нитриты (NO 2 -), а нитратные бактерии ( Nitrobacter spp.) Могут затем преобразовывать нитриты (NO 2 -) в нитраты ( НЕТ 3 -). Нитрифицирующие бактерии предпочитают щелочные почвенные условия или pH выше 7 (Lowenfels & Lewis, 2006).И нитрат, и аммиак являются доступными для растений формами азота; однако большинство растений предпочитают аммиак, потому что нитрат должен превращаться в аммиак в растительной клетке для образования аминокислот.

    Денитрифицирующие бактерии позволяют превращать нитрат (NO 3 -) в закись азота (N 2 O) или диазот (N 2 ) (атмосферный азот). Для того, чтобы произошла денитрификация, должны возникать нехватка кислорода или анаэробные условия, позволяющие бактериям отщеплять кислород.Эти условия типичны для прудовых или насыщенных полей, уплотненных полей или глубоко внутри микроагрегатов почвы, где кислород ограничен. Денитрифицирующие бактерии снижают азотное плодородие почв, позволяя азоту улетучиваться обратно в атмосферу. На насыщенной глинистой почве от 40 до 60 процентов почвенного азота может быть потеряно в результате денитрификации в атмосферу (Dick, W., 2009).

    Патогенные бактерии вызывают заболевания растений, и хорошим примером является бактериальный ожог.Здоровые и разнообразные популяции почвенных бактерий производят антибиотики, которые защищают растения от болезнетворных организмов и патогенов растений. Различные популяции бактерий конкурируют за одни и те же питательные вещества почвы и воду и, как правило, действуют как сдерживающая и уравновешивающая система, сокращая популяции болезнетворных организмов. При высоком микробном разнообразии в почвах больше непатогенных бактерий, конкурирующих с патогенными бактериями за питательные вещества и среду обитания (Lowenfels & Lewis, 2006). Стрептомицеты (актиномицеты) производят более 50 различных антибиотиков для защиты растений от патогенных бактерий (Sylvia et al., 2005).

    Литотрофы (хемоавтотрофы) получают энергию от других соединений, помимо углерода (таких как азот или сера), и включают виды, важные для рециркуляции азота и серы. В условиях хорошей аэрации сероокисляющие бактерии делают серу более доступной для растений, в то время как в насыщенных (анаэробных, с низким содержанием кислорода) почвенных условиях сероредуцирующие бактерии делают доступным меньше серы для растений.

    Актиномицеты имеют крупные волокна или гифы и действуют подобно грибам при обработке трудноразлагаемых органических остатков почвы (хитин, лигнин и т. Д.).). Когда фермеры вспахивают или обрабатывают почву, актиномицеты при гибели выделяют «геосмин», который придает свежепереработанной почве характерный запах. Актиномицеты разлагают многие вещества, но более активны при высоких уровнях pH почвы (Ingham, 2009). Актиномицеты играют важную роль в образовании стабильного гумуса, который улучшает структуру почвы, улучшает хранение питательных веществ и увеличивает удержание воды.

    Преимущества почвы от бактерий

    Бактерии растут во многих различных микросредах и в определенных нишах почвы.Популяции бактерий быстро расширяются, и бактерии становятся более конкурентоспособными, когда легкоусвояемые простые сахара легко доступны в ризосфере. Экссудаты корней, остатки мертвых растений, простые сахара и сложные полисахариды в изобилии в этом регионе. Около 10–30 процентов почвенных микроорганизмов в ризосфере составляют актиномицеты, в зависимости от условий окружающей среды (Sylvia et al., 2005).

    Многие бактерии производят слой полисахаридов или гликопротеинов, покрывающий поверхность частиц почвы.Эти вещества играют важную роль в цементировании частиц песка, ила и глинистой почвы в стабильные микроагрегаты, улучшающие структуру почвы. Бактерии живут по краям минеральных частиц почвы, особенно глины и связанных с ней органических остатков. Бактерии играют важную роль в производстве полисахаридов, которые связывают частицы песка, ила и глины вместе с образованием микроагрегатов и улучшают структуру почвы (Hoorman, 2011). Бактерии не перемещаются очень далеко в почве, поэтому большая часть движения связана с водой, ростом корней или поездкой с другой почвенной фауной, такой как дождевые черви, муравьи, пауки и т. Д.(Лавель и Испания, 2005 г.).

    В целом, большинство почвенных бактерий лучше чувствуют себя в почвах с нейтральным pH, которые хорошо насыщены кислородом. Бактерии поставляют растениям большое количество азота, и в почве часто не хватает азота. Многие бактерии выделяют ферменты в почве, чтобы сделать фосфор более растворимым и доступным для растений. Как правило, бактерии имеют тенденцию доминировать над грибами на вспаханных или нарушенных почвах, потому что грибы предпочитают более кислую среду без нарушения почвы. Бактерии также доминируют на затопленных полях, потому что большинство грибов не выживают без кислорода.Бактерии могут выжить в засушливых или затопленных условиях из-за своего небольшого размера, большого количества и способности жить в небольших микропроцессорных участках в почве, где условия окружающей среды могут быть благоприятными. Как только условия окружающей среды вокруг этих микросайтов становятся более благоприятными, выжившие быстро расширяют свои популяции (Dick, W., 2009). Простейшие, как правило, являются крупнейшими хищниками бактерий на вспаханных почвах (Islam, 2008).

    Для того чтобы бактерии выжили в почве, они должны адаптироваться ко многим микросредам.Концентрация кислорода в почве сильно различается от одного микроучастка к другому. Большие поры, заполненные воздухом, обеспечивают высокий уровень кислорода, что способствует аэробным условиям, а в нескольких миллиметрах более мелкие микропоры могут быть анаэробными или испытывать недостаток кислорода. Такое разнообразие почвенных микроокружений позволяет бактериям процветать при различных уровнях влажности почвы и кислорода, потому что даже после наводнения (насыщенная почва, недостаток кислорода) или обработки почвы (инфузия кислорода) существуют небольшие микроокружения, в которых могут жить различные типы бактерий и микроорганизмов. для заселения почвы при улучшении условий окружающей среды.

    Естественная сукцессия происходит во многих растительных средах, в том числе в почве. Бактерии улучшают почву, позволяя прижиться новым растениям. Без бактерий новые популяции растений и сообщества борются за выживание или даже за существование. Бактерии изменяют почвенную среду, так что определенные виды растений могут существовать и размножаться. Когда образуется новая почва, некоторые фотосинтезирующие бактерии начинают заселять почву, повторно используя азот, углерод, фосфор и другие питательные вещества почвы, чтобы произвести первое органическое вещество.Почва, в которой преобладают бактерии, обычно обрабатывается или разрушается и имеет более высокий pH почвы и азот, доступный в виде нитратов, что является идеальной средой для растений с низкой сукцессией, называемых сорняками (Ingham, 2009).

    По мере того, как почва меньше нарушается, а разнообразие растений увеличивается, трофическая сеть почвы становится более сбалансированной и разнообразной, что делает почвенные питательные вещества более доступными в среде, лучше подходящей для высших растений. Разнообразные микробные популяции с грибами, простейшими и нематодами поддерживают переработку питательных веществ и контролируют болезнетворные организмы.

    Сводка

    Бактерии - самые маленькие и самые выносливые микробы в почве, которые могут выжить в суровых или меняющихся почвенных условиях. Бактерии эффективны в переработке углерода только на 20–30%, имеют высокое содержание N (от 10 до 30% N, соотношение C: N 3–10), более низкое содержание C и короткий срок службы. Существует четыре основных функциональных группы почвенных бактерий, включая деструкторы, муталисты, патогены и литотрофы. Бактерии-разлагатели потребляют простые сахара и простые углеродные соединения, в то время как мутуалистические бактерии образуют партнерство с растениями, включая азотфиксирующие бактерии ( Rhizobia ).Бактерии также могут стать патогенами для растений, а литотрофные бактерии превращают азот, серу или другие питательные вещества в энергию и играют важную роль в круговороте азота и деградации загрязнения. Актиномицеты классифицируются как бактерии, но очень похожи на грибки и разлагают трудноразлагаемые (трудноразлагаемые) органические соединения. Бактерии обладают способностью приспосабливаться к различным микроклиматическим условиям почвы (влажная или сухая, хорошо насыщенная кислородом или низкая кислородная среда). У них также есть способность изменять почвенную среду в интересах определенных растительных сообществ по мере изменения почвенных условий.

    Список литературы
    • Дик, Р. (2009). Лекция о почвенных бактериях в почвенной микробиологии, Личное собрание Р. Дика, Школа окружающей среды и природных ресурсов Университета штата Огайо, Колумбус, Огайо.
    • Дик, В. (2009). Лекция о процессе биохимии в почвенной микробиологии, Личное собрание У. Дика, Школа окружающей среды и природных ресурсов Университета штата Огайо.
    • Hoorman, J.J., Sa, J.C.M., Reeder, R.C. 2011 г.Биология уплотнения почвы (пересмотренная и обновленная), Журнал по беспахотному земледелию , том 9, № 2, стр. 583-587.
    • Ингхэм, Э. Р. (2009). Грунт по биологии почвы , Глава 4: Почвенный гриб. Анкени И.А.: Общество охраны почв и воды. Стр. 22-23. soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology
    • Ислам, К. (2008). Лекция по физике почвы, Личное собрание К. Ислама, Школа окружающей среды и природных ресурсов Университета штата Огайо, Колумбус, Огайо.
    • Лавель П. и Испания А.В. (2005). Экология почвы , Глава 3: Почвенные организмы, Спрингер, Нью-Дели, Индия.
    • Ловенфельс, Дж. И Льюис, У. (2006). Объединение с микробами: Руководство садовода по почвенной пищевой сети , Глава 3: Бактерии, Timber Press, Портленд, Орегон.
    • Ридер, Р. (2012). Фотография бактерий Rhizobium и клубеньков, заражающих корни сои, из личной коллекции Р. Редера, Food, Agriculture and Biological Engineering, Государственный университет Огайо, Колумбус, Огайо.
    • Сильвия Д.М., Хартель П.Г. Fuhrmann, J.J. и Зуберер, Д.А. (2005). Принципы и применение почвенной микробиологии (2-е изд.). Отредактировал Дэвид М. Сильва, Пирсон Прентис Холл, Аппер Сэдл Ривер, Нью-Джерси.
    • Уилсон, Т. (Октябрь 2013). Фотографии инфузорий, жгутиков и различных бактерий. Из Микроорганизмы для компоста, почвы и компостного чая .

    Этот информационный бюллетень был подготовлен совместно с Советом по покровным культурам Среднего Запада (MCCC).

    .

    История жизни и экология бактерий

    История жизни и экология бактерий

    Бактерии растут в самых разных средах и условиях.

    Когда люди думают о бактериях, они думают о болезнях. организмов, таких как бактерии Streptococcus , растущие в культуре на этой фотографии, которые были изолированы от человека с стрептококковой инфекцией. горло. В то время как патогенных бактерий печально известны такими заболеваниями, как холера, туберкулез и гонорея, такие болезнетворные виды являются сравнительно малая доля бактерий в целом.

    Бактерии настолько широко распространены, что можно только извлечь максимальную пользу общие положения об истории их жизни и экологии. Их можно найти на вершинах гор, на дне самых глубоких океанов, в кишках животных, и даже в замерзших скалах и льдах Антарктиды. Одна особенность что позволило им распространиться так далеко, и длиться так долго, - это их способность идти бездействует в течение длительного периода.


    Бактерии предъявляют широкий спектр требований к окружающей среде и питательным веществам.

    Большинство бактерий можно отнести к одной из трех групп в зависимости от их реакция на газообразный кислород. Аэробные бактерий процветают в присутствии кислорода и нуждаются в нем для своего дальнейшего роста и существования. Другие бактерии анаэробны и не переносят газообразный кислород, например те бактерии, которые живут в глубоких подводных отложениях, или те, которые вызвать бактериальное пищевое отравление. Третья группа - это факультативных анаэробы , которые предпочитают расти в присутствии кислорода, но могут продолжать расти без этого.

    Бактерии также могут быть классифицированы как по способу получения энергия. Классифицируемые по источникам энергии, бактерии делятся на два категории: гетеротрофы и автотрофы. Гетеротрофы получают энергию от разрушения сложные органические соединения, которые они должны получать из окружающей среды - это включает сапробные бактерии, обнаруженные в разлагающемся материале, а также те которые полагаются на ферментацию или дыхание .

    Другая группа, автотрофы , фиксируют углекислый газ, чтобы собственный источник питания; это может подпитываться световой энергией ( фотоавтотрофный ), или окислением азота, серы или других веществ. элементов ( хемоавтотрофных ).В то время как хемоавтотрофы нечасто, фотоавтотрофы обычны и весьма разнообразны. Они включают цианобактерии, зеленые серные бактерии, пурпурные серные бактерии и пурпурные несерные бактерии. Серные бактерии особенно интересны, поскольку они используют сероводород в качестве донора водорода, вместо воды, как большинство другие фотосинтезирующие организмы, включая цианобактерии.


    Бактерии играют важную роль в глобальной экосистеме.

    Экосистема, как на суше, так и в воде, сильно зависит от активность бактерий.Круговорот питательных веществ, таких как углерод, азот и сера дополняется их неустанным трудом.

    Органический углерод в виде мертвых и гниющих организмов быстро истощить углекислый газ в атмосфере, если бы не деятельность разлагатели. Возможно, вам это покажется не слишком плохим, но поймите, что без двуокиси углерода, у растений не было бы фотосинтеза и пищи. Когда организмы умирают, углерод, содержащийся в их тканях, становится недоступен для большинства других живых существ. Разложение - это разрушение этих организмов и высвобождение питательных веществ обратно в окружающей среде, и это одна из самых важных ролей бактерий.

    Круговорот азота - еще одна важная активность бактерий. Растения полагаются на азот из почвы для своего здоровья и роста и не могут получить его из газообразного азота в атмосфере. Первичный путь в азот становится доступным для них через азота фиксация бактериями, такими как Rhizobium , и цианобактериями такие как Anabaena , Nostoc и Spirulina , показано справа.Эти бактерии конвертируют газообразный азот в нитраты или нитриты как часть их метаболизма, а полученные продукты попадают в окружающую среду. Некоторые растения, такие как печеночники, саговники и бобовые особенно воспользовались этим процесс, изменив их структуру, чтобы разместить бастерий в своих собственных ткани. Остальные денитрифицирующих бактерий метаболизируются в обратном порядке направление, превращая нитраты в газообразный азот или закись азота. Когда колонии из этих бактерий встречаются на пахотных землях, они могут истощать питательные вещества почвы и затрудняют рост сельскохозяйственных культур.



    Streptococcus появляется на этом сервере благодаря Бесплатная клиника Беркли.
    .

    почвенных бактерий - миф об идентификации и управлении

    Бактерии являются жизненно важной частью почвы и здоровья растений, поэтому неудивительно, что много говорят о поддержании здоровья почвенных бактерий, увеличении их численности, наличии нужных видов бактерий и т. Д. Имеет смысл только то, что если бактерии важны для растений, садоводы должны (а) знать о них больше и (б) научиться правильно ими управлять.

    К сожалению, наряду с хорошей практической информацией, вы также найдете немало мифов о почвенных бактериях.Тот, который я хотел бы обсудить сегодня, связан с идеей, что вы можете выяснить, какой у вас тип бактерий. Вооружившись этой информацией, вы сможете управлять популяциями, чтобы увеличить те, которые наиболее полезны для ваших растений.

    Почвенные бактерии смотрят на вас через микроскоп

    Почвенные бактерии и доктор Элейн Ингем

    Доктор Элейн Ингем стала синонимом Soil Food Web. Ее учение включает в себя множество хороших идей о сохранении здоровья почвы.Она сторонница компоста и добавления органических материалов в почву. Она продвигает идею о том, что микробы в почве очень важны для развития хорошей структуры почвы.

    К сожалению, доктор Ингхэм доводит эти идеи до абсурда. Она рекомендует садоводам смотреть на микробы в микроскоп, и с помощью этого устройства они смогут идентифицировать различные бактерии в почве. Как только вы узнаете, какие бактерии есть в вашей почве, вы можете принять меры для управления стадом и увеличить количество нужных, что сделает условия выращивания более благоприятными для ваших растений.Далее она предполагает, что разным растениям нужны разные популяции бактерий, и садовники могут научиться настраивать свою почву.

    Вот цитата из рекламы одного из ее курсов, где целый день посвящен выявлению микробов: «Получите необходимое обучение, чтобы определять бактерии, грибы, простейшие и нематоды, которые влияют на здоровье и благополучие наших растений» (ссылка 1, Soil Foodweb с доктором Элейн Ингем).

    У меня нет проблем с мыслью о том, что типы микробов в почве важны, что их соотношение может меняться со временем, и что такие изменения влияют на рост растений.Все это правда.

    У меня проблема с идеей, что каждый может контролировать эту ситуацию количественно. Для этого вам нужно уметь определять текущие типы бактерий, которые у вас есть, а затем влиять на их популяции, чтобы сделать их более подходящими для ваших растений.

    Примечание: добавлено 28 марта 2016 г. В нескольких комментариях, оставленных в конце этого поста, говорится, что д-р Ингхэм не способствует идентификации видов. Теперь я думаю, что это правильно.

    Комментаторы не могут представить, откуда у меня такая идея. Итак, я вернулся и посмотрел много рекламных материалов доктора Ингхэма, а также просмотрел несколько онлайн-видео. В каждом случае она говорит об «идентификации микробов». В видео она четко различает различные типы бактерий и нематод и рассказывает о важности идентификации этих различных типов и о том, как это можно узнать с помощью микроскопа. Очевидно, она ожидает, что вы будете делать гораздо больше, чем просто считать общее количество бактерий и нематод, как сказал один из комментаторов.

    С ее веб-сайта: «мы будем развивать все более широкую базу знаний по мере того, как все больше людей сталкивается со всеми мириадами организмов, существующих в почве. Что, в свою очередь, приводит к лучшему пониманию того, что именно находится в разных почвах, в разном климате, с разным органическим веществом и растениями ». Похоже, это намного больше, чем просто подсчет бактерий, грибов, простейших и нематод!

    Soil Food Web также много говорит о «увеличивающемся разнообразии» микробов.Если вы не знаете, какие виды у вас есть, как вы можете узнать, что ваши методы увеличивают разнообразие? Вы не можете этого сделать, и читатель может подумать, что они делают гораздо больше, чем просто подсчет общего количества бактерий.

    Я думаю, что это случай введения читателя / зрителя в заблуждение относительно ее курсов. Я не думаю, что это сделано намеренно.

    А как насчет остальной части этого поста? Если идентификация видов не является целью, остаются ли комментарии в силе? Я так думаю. Этот пост в основном посвящен садоводам, использующим информацию, полученную с помощью микроскопа.

    Я только что закончил рецензировать книгу «Объединение с микробами», «Руководство для садоводов по пищевой сети почвы», и они говорят следующее об использовании микроскопа: «Когда дело касается микроорганизмов, мы будем первыми, кто признает, что вы не будете в состоянии точно определить, что находится в вашей почве, даже с помощью мощного микроскопа ». Этот комментарий исходит от двух сильных сторонников Soil Food Web, Джеффа Ловенфельса и Уэйна Льюиса. Я согласен с их выводом.

    Бактерии в почве

    Бактерии в почве выполняют очень важные функции.Некоторые из них являются фиксаторами азота, которые превращают азот воздуха, N2, в аммиак, нитрит и, в конечном итоге, нитрат, поэтому растения могут использовать азот. Разложители - это большая группа бактерий, разлагающих органические вещества. Этот процесс высвобождает питательные вещества для растений и улучшает структуру почвы.

    Бактериальные патогены вызывают заболевания растений. Мы действительно не хотим, чтобы они были рядом, но они являются частью природы и играют важную роль. Обычно полезные бактерии конкурируют с патогенами и поддерживают достаточно низкую численность, чтобы не создавать проблем.

    Узнайте больше о бактериях, обнаруженных в компосте, по адресу Микробы для компоста - полезно для почвы?

    Виды бактерий в почве

    Сколько видов бактерий существует в почве? Можно подумать, что на этот вопрос есть простой ответ, но честно говоря, ученые не знают. Большинство видов бактерий не идентифицировано, а значит, никто не знает, как их идентифицировать.

    Оценки варьируются от 2 000 до 8,3 миллиона видов бактерий на грамм почвы (ссылка 2).

    Идентификация бактерий настолько сложна, что специалисты используют методы приближения, чтобы определить количество видов. Невозможно сесть перед микроскопом и выяснить, какой у вас вид. Чтобы получить представление о том, как почвоведы пытаются оценить сообщества бактерий, см. Ссылку 3.

    В исследовании (ссылка 4, «К переписи бактерий в почве») сравнивали почву с Аляски и Миннесоты и использовали компьютерные модели для идентификации видов бактерий, потому что провести настоящую идентификацию было невозможно.Они нашли несколько тысяч видов, из которых 20% были эндемичными. Таким образом, почвенные бактерии из этих двух регионов сильно отличались друг от друга.

    Суть в том, что никто не может идентифицировать виды бактерий, глядя на образец почвы. Если специалисты не могут этого сделать, то и садоводы не смогут этого сделать, даже если они пройдут курс доктора Ингама.

    Типы бактерий

    Хорошо, значит, вы не можете идентифицировать почвенные бактерии на уровне видов, может быть, вы можете идентифицировать их как «классы» бактерий?

    Вы, конечно, можете увидеть структуру клеток некоторых бактерий под микроскопом, и вы можете сформировать классы бактерий на основе их физической структуры; стержни, сферы, спирали и т. д., но это не говорит вам ничего полезного о том, какие из них вы хотите в саду.

    Невозможно отличить аэробные бактерии от анаэробных по внешнему виду. Также нельзя отличить полезные бактерии от патогенных. Идентификация бактерий как принадлежащих к тому или иному из этих классов имеет решающее значение для методов доктора Ингама по борьбе с почвенными бактериями, и особенно для создания компостного чая.

    Вы можете подсчитать количество бактерий, которые видите, но я не знаю, насколько это точно для образца почвы.

    Средний садовник может очень мало узнать о бактериях в почве, глядя на образец почвы под микроскопом.

    Профессиональные лаборатории

    Допустим, я убедил вас, что вы не можете идентифицировать бактерии самостоятельно. Затем у вас есть возможность использовать одну из лабораторий, которую доктор Ингхэм рекомендует на своем веб-сайте, чтобы выполнить эту идентификацию за вас.

    Вот что говорит один из них: «Полный тест пищевой сети (проведенный SFWNY) - количественное определение общего количества и активных бактерий, общего количества и активных грибков, а также наличия / отсутствия простейших», ссылка 5 Soil Foodweb Inc - Идентификация организмов.Ваши результаты дадут вам 4 числа плюс да / нет для простейших! Помните, что это «полный» тест, но он не дает никакой информации об идентификации бактерий. Странно - может быть, в лаборатории никогда не проходили курсы доктора Ингхэма ??

    Так что даже рекомендованные профессиональные лаборатории не пытаются идентифицировать виды, аэробные и анаэробные, или даже полезные и патогенные. Почему? Это слишком сложно.

    Борьба с бактериями в почве

    Идея, что кто-то может взять световой микроскоп и узнать важную информацию о своих почвенных бактериях, абсурдна.Вы определенно можете увидеть бактерии и, возможно, сможете сосчитать некоторые из них. Эта информация не очень полезна.

    Даже если бы вы могли получить информацию, что бы вы с ней сделали? Я не понимаю, как вы узнаете, какие бактерии вы должны выращивать для каждого из ваших растений? Такой таблицы не существует. Как это изменится для каждого вашего завода? Никто не знает. Мы даже не знаем, какие бактерии живут в вашей почве!

    Добавление большего количества органических веществ увеличит количество бактерий - вам не нужно их измерять, чтобы знать это.Количество бактерий автоматически увеличивается, когда вы даете им пищу. Наличие активных бактерий в почве - это хорошо, даже если вы не знаете, какие у вас виды. Вам не нужен микроскоп.

    В этом обсуждении я сосредоточился на бактериях в почве, но все комментарии также применимы к бактериям в компостном чае. За исключением подсчета бактерий, микроскоп не поможет вам оценить стадо компостного чая. Кроме того, нет никаких доказательств того, что компостный чай работает лучше, чем просто компост.

    Артикул:

    1. Пищевая сеть почвы с доктором Элейн Ингем; http://sdsustainable.org/event/soil-foodweb-with-dr-elaine-ingham/
    2. Пиросеквенирование подсчитывает и сравнивает микробное разнообразие почвы; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2970868/
    3. Эмпирическое и теоретическое разнообразие бактерий в четырех почвах Аризоны; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC123964/
    4. К переписи бактерий в почве; http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371 / journal.pcbi.0020092
    5. Soil Food web Inc - Идентификация организмов; http://www.soilfoodweb.com/Identifying_Organisms.html
    6. Источник фото: Filter Forge
    .

    Биология жизни в почве | Почвы 4 Учителя

    Почва полна жизни. Часто говорят, что в горстке почвы живых организмов больше, чем людей на планете Земля. Почвы - это желудок земли, который потребляет, переваривает и циркулирует питательные вещества и организмы.

    Однако на первый взгляд почва может показаться довольно инертным материалом, по которому мы ходим, строим дороги, строим здания и выращиваем растения. При ближайшем рассмотрении мы видим, что почва кишит живыми организмами.Живые организмы, присутствующие в почве, включают архей, бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей, простейших и широкий спектр более крупных почвенных животных, включая коллембол, клещей, нематод, дождевых червей, муравьев, насекомых, которые проводят всю или часть своей жизни под землей более крупные организмы, такие как роющие грызуны. Все это важно для создания среды, которую мы называем почвой, и для осуществления многочисленных преобразований, жизненно важных для жизни.

    ЧТО ИЗУЧАЮТ БИОЛОГИ ПОЧВЫ?

    Связи между почвенными организмами и их влияние на химические и физические свойства почвы сложны.Биологи почвы изучают множество вещей.

    Потребители и разлагатели микробов


    Существуют тысячи различных видов бактерий, которые могут как помогать, так и вредить людям.

    Только 5% того, что производят зеленые растения, потребляется животными, но 95% потребляется микроорганизмами. Один грамм плодородной почвы может содержать до миллиарда бактерий. Есть много разных видов бактерий, и большинство из них еще даже не обнаружено! Большинство этих бактерий аэробны, поскольку им требуется кислород из почвенной атмосферы.Однако другим бактериям необходимо жить без кислорода, а другие виды могут жить как с кислородом, так и без него. Рост этих бактерий ограничен пищей, содержащейся в почве.

    Почвенные грибы также являются крупным компонентом почвы, они бывают разных размеров, форм и цветов. У грибов есть подземные корни (мицелий), которые поглощают питательные вещества и воду, пока они не будут готовы к цветению в форме грибов. Они переносят кислотность, что делает их очень важными для разложения материалов в очень кислых лесах, чего не могут сделать микробы, они также могут разлагать лигнин, древесную ткань для разложения растений.

    Почвенные животные

    Почвенные животные являются потребителями и разложителями, поскольку они питаются органическими веществами, а разложение происходит в пищеварительном тракте. Некоторые животные питаются корнями, а другие питаются друг другом. Есть несколько видов червей. Дождевых червей определить проще всего. Они поедают растительный материал и органические вещества и выделяют в почву отложения червей в качестве пищи для других организмов. Они также оставляют каналы, в которых зарываются, что увеличивает проникновение. Дождевые черви могут весить от 100 до 1000 фунтов на акр! Существуют также микроскопические черви, называемые нематодами или круглыми червями.Эти черви живут в воде вокруг частиц почвы. Существует несколько различных типов нематод: одни поедают мертвые вещества, другие - живые корни, а третьи - другие живые организмы. Некоторые нематоды вредны и могут вызвать серьезное повреждение или деформацию корней.

    Помимо червей, еще одно большое тело насекомых - это членистоногие, у которых есть экзоскелеты и суставные ноги. К ним относятся клещи, многоножки, многоножки, коллемболы и личинки.

    Цикл углерода и питательных веществ

    Nurtient Cycling - это обмен питательными веществами между живой и неживой частями экосистемы.Биологи почвы измеряют, как растения и микробы поглощают питательные вещества и включают их в органическое вещество, которое является основой углеродного цикла. Есть два основных процесса. Иммобилизация - это когда почвенные организмы поглощают минеральные питательные вещества из почвы и превращают их в микробные и растительные ткани. Обратный процесс - это минерализация , что происходит, когда организм умирает и высвобождает питательные вещества из своих тканей. Этот процесс быстро меняется и очень важен для обеспечения растений питательными веществами.И углеродный цикл, и азотный цикл очень важны для почвенных микробиологов.

    Взаимодействие почвенных микробов и организмов

    Корни растений просачивают в почву много органических веществ из мертвых материалов. Они обеспечивают питанием микроорганизмы и создают зоны активности вокруг корня, называемые ризосферой . В этой зоне могут образовываться растения или токсичные вещества, но большинство из этих организмов являются полезными.


    Эта фотография представляет собой увеличенное изображение взаимодействия грибков и корней

    Другие ученые изучают почвенные болезни растений и животных, обнаруживаемые в почве.Бактерии и грибки могут вызывать увядание или гниение растений. Великий картофельный голод в Ирландии в 1845 году был вызван грибком, вызвавшим фитофтороз картофеля! Эти организмы поражают не только растения. Люди могут заболеть, если в наших отходах присутствуют определенные типы бактерий, такие как E-Coli, и эти отходы не обрабатываются должным образом.

    Некоторые грибы «заражают» корни растений, но эти отношения являются симбиотическими, что означает, что они полезны как для растения, так и для корня. Они называются микориза , и они помогают растениям поглощать больше воды и питательных веществ, повышают устойчивость к засухе и уменьшают заражение болезнями.

    Еще одна симбиотическая связь связана с азотом. В атмосфере много азота, но растениям его нелегко получить. Есть определенные виды бактерий, которые поглощают газообразный азот из атмосферы и образуют узелки. Они называются азотфиксирующими бактериями . Когда умирают, азот, который они использовали, высвобождается для растений.

    .

    Почвенный организм | биология | Britannica

    Почвенный организм , любой организм, населяющий почву в течение части или всей ее жизни. Почвенные организмы, размер которых варьируется от микроскопических клеток, переваривающих разлагающийся органический материал, до мелких млекопитающих, которые живут в основном на других почвенных организмах, играют важную роль в поддержании плодородия, структуры, дренажа и аэрации почвы. Они также разрушают ткани растений и животных, высвобождая накопленные питательные вещества и превращая их в формы, пригодные для растений.Некоторые почвенные организмы являются вредителями. К почвенным организмам, являющимся вредителями сельскохозяйственных культур, относятся нематоды, слизни и улитки, симфилиды, личинки жуков, личинки мух, гусеницы и корневые тли. Некоторые почвенные организмы вызывают гниение, некоторые выделяют вещества, подавляющие рост растений, а другие являются хозяевами организмов, вызывающих болезни животных.

    Подробнее по этой теме

    почва: Организмы

    На развитие почв может существенно повлиять растительность, животные и человеческое население.Любой массив смежных ...

    Поскольку большинство функций почвенных организмов являются полезными, земля с большим количеством организмов на ней имеет тенденцию быть плодородной; один квадратный метр плодородной почвы может вместить до 1 000 000 000 организмов.

    Почвенные организмы обычно делятся на пять произвольных групп в зависимости от размера, наименьшей из которых являются протисты, включая бактерии, актиномицеты и водоросли. Далее идет микрофауна, длина которой менее 100 микрон, которая, как правило, питается другими микроорганизмами.Микрофауна включает одноклеточных простейших, некоторых более мелких плоских червей, нематод, коловраток и тихоходок (восьминогих беспозвоночных). Мезофауна несколько крупнее и неоднородна, включая существ, питающихся микроорганизмами, разлагающимся веществом и живыми растениями. В эту категорию входят нематоды, клещи, коллемболы (бескрылые насекомые, так называемые «подпрыгивающий орган, который позволяет им прыгать»), насекомоподобные протураны, питающиеся грибами, и пауроподы.

    Четвертая группа, макрофауна, также весьма разнообразна.Наиболее распространенный пример - горшечный червь, белый сегментированный червь, питающийся грибами, бактериями и разлагающимся растительным материалом. В эту группу также входят слизни, улитки и многоножки, которые питаются растениями, и многоножки, жуки и их личинки, а также личинки мух, которые питаются другими организмами или разлагающимся веществом.

    Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

    Мегафауна представляют собой крупнейшие почвенные организмы и включают крупнейших дождевых червей, возможно, самых важных существ, обитающих в верхнем слое почвы.Дождевые черви пропускают через кишечник и почву, и органическое вещество, аэрируя почву, разрушая подстилку органического материала на ее поверхности и перемещая материал вертикально с поверхности в подпочву. Это чрезвычайно важно для плодородия почвы и развивает структуру почвы как матрицу для растений и других организмов. Было подсчитано, что дождевые черви полностью переворачивают эквивалент всей почвы на планете на глубину один дюйм (2,5 см) каждые 10 лет.Некоторые позвоночные также относятся к категории мегафауны; к ним относятся все виды роющих животных, такие как змеи, ящерицы, суслики, барсуки, кролики, зайцы, мыши и кроты.

    Одна из важнейших ролей почвенных организмов - расщепление сложных веществ в разлагающихся растениях и животных, чтобы они снова могли использоваться живыми растениями. Это вовлекает почвенные организмы в качестве катализаторов в ряде природных циклов, среди которых наиболее заметны циклы углерода, азота и серы.

    Углеродный цикл начинается в растениях, которые объединяют углекислый газ из атмосферы с водой для образования тканей растений, таких как листья, стебли и плоды. Животные поедают растения и превращают ткани в ткани животных. Цикл завершается, когда животные умирают и их разлагающиеся ткани съедаются почвенными организмами, при этом выделяется углекислый газ.

    Белки являются основным веществом органических тканей, а азот - важным элементом всех белков. Наличие азота в формах, которые могут использовать растения, является основным определяющим фактором плодородия почв; поэтому роль почвенных организмов в облегчении круговорота азота имеет большое значение.Когда растение или животное умирает, почвенные организмы расщепляют сложные белки, полипептиды и нуклеиновые кислоты в своем организме и производят аммоний, ионы, нитраты и нитриты, которые затем растения используют для построения тканей своего тела.

    Как бактерии, так и сине-зеленые водоросли могут связывать азот непосредственно из атмосферы, но это менее важно для развития растений, чем симбиотические отношения между бактериями рода Rhizobium и бобовыми, а также некоторыми деревьями и кустарниками. В обмен на выделения от хозяина, которые стимулируют их рост и размножение, Rhizobia фиксируют азот в клубеньках корней растения-хозяина, обеспечивая азот в форме, пригодной для использования растением.

    Почвенные организмы также участвуют в круговороте серы, главным образом за счет расщепления естественных соединений серы в почве, чтобы этот жизненно важный элемент стал доступным для растений. Запах тухлых яиц, столь распространенный на болотах и ​​болотах, связан с сероводородом, вырабатываемым этими микроорганизмами.

    Хотя почвенные организмы стали менее важными в сельском хозяйстве из-за разработки синтетических удобрений, они играют жизненно важную роль в лесных массивах, особенно в создании гумуса, тонко разделенного комплекса органических материалов, состоящих из гниющих листьев и других растительных веществ.

    Когда лист падает, большинство животных не может его съесть. После вымывания водорастворимых компонентов листа грибки и другая микрофлора атакуют его структуру, делая его мягким и податливым. Теперь подстилка нравится самым разным беспозвоночным, которые превращают ее в мульчу. Многоножки, мокрицы, личинки мух, коллембол и дождевые черви оставляют подстилку в относительно неизменном виде, но они создают подходящий субстрат для роста первичных деструкторов, которые расщепляют ее на более простые химические соединения.Существует также группа, называемая вторичными разложителями (некоторые существа, такие как коллемболы, входят в обе группы), которые еще больше разлагают ее.

    Таким образом, органическое вещество листьев постоянно переваривается и переваривается волнами все более мелких организмов. В конце концов, количество гуминового вещества, которое останется, может составить всего лишь четверть исходного органического вещества подстилки. Постепенно этот перегной попадает в почву под действием роющих животных (таких как кроты, кролики и т. Д.) И под действием дождевых червей.

    Хотя некоторые почвенные организмы могут стать вредителями - особенно когда одна культура многократно выращивается на одном и том же поле, что способствует размножению организмов, питающихся их корнями, - в целом они являются важными элементами в процессе жизни, смерти и распад, омолаживающий окружающую среду.

    .

    Эксперт предупреждает, что в почве и воде могут скрываться чумные бактерии.

    Чума - очень заразная болезнь, от которой за последние 1400 лет погибли миллионы людей.

    Вспышки по-прежнему спорадически происходят в 36 странах мира.

    Возможно, одна из величайших загадок, связанных с чумой, - это то, как и где она сохраняется между вспышками.

    Как и многие другие патогены, бактерии Yersinia pestis, вызывающие чуму, не могут выжить в окружающей среде в течение длительного времени без защиты.

    Несмотря на это, во многих местах постоянно повторяются вспышки чумы.

    Чума - очень заразная болезнь, от которой за последние 1400 лет погибли миллионы людей. Дети в школе в Антананариву, Мадагаскар, во время вспышки чумы, 3 октября 2017 г.

    Это говорит о том, что бактерии могут найти убежище и выжить в течение нескольких лет после вспышки, прежде чем снова появиться, казалось бы, из ниоткуда, и запустить новую. цикл заражения.

    Понимание того, где они прячутся, как выживают и появляются снова, чрезвычайно важно для предотвращения будущих вспышек.

    Наше недавнее исследование, проведенное в Исследовательском центре инфекционных заболеваний Университета штата Колорадо, показывает, что амебы - обычные почвенные и водные микроорганизмы, питающиеся бактериями, - могут играть роль в защите этого опасного патогена между вспышками.

    Эта взаимосвязь может дать бактериям чумы место для размножения и выжидать, пока не появятся благоприятные условия для новой вспышки.

    Древний и таинственный убийца

    Чума вызвала три смертоносных пандемии во всем мире.Чума Юстиниана убила миллионы людей в Византийской империи между 541 и 750 годами.

    Затем пресловутая Черная смерть опустошила большую часть Азии и Европы с 1330 по 1480 год, убив примерно 30 процентов всех европейцев.

    Совсем недавно чума вновь появилась в Китае в 1855 году и распространилась по портам по всему миру в течение следующего столетия, унеся жизни около 12 миллионов человек.

    Между этими событиями и после них произошли тысячи небольших вспышек.

    Возможно, одна из величайших загадок, связанных с чумой, заключается в том, как и где она выживает между вспышками.Глобальное распространение естественных регионов чумы показано на карте выше

    Частично понимание чумы затрудняется тем, что она способна заразить более 250 млекопитающих и многие виды насекомых множеством путей передачи.

    Например, он может передаваться через укус инфицированной блохи или при вдыхании бактерий, кашлявших инфицированным животным.

    Вспышки чумы также происходят в самых разных средах. Они варьируются от экосистем прерий на западе США до высокогорных лесов в центральном Мадагаскаре и пустынь с умеренным климатом в западном Китае.

    Тот факт, что несколько характеристик объединяют все эти области, может указывать на то, что бактерии чумы используют разные механизмы выживания в каждом месте.

    Однако объединяющим фактором является наличие амеб в почве.

    Обильные хозяева

    Амебы - одноклеточные микроорганизмы, обитающие почти во всех почвах и водоемах по всему миру. Они питаются бактериями, но ученые обнаружили, что некоторые бактерии устойчивы к перевариванию амебами.

    Интересно, что они включают наиболее близких предков чумы, Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica.

    Недавнее исследование, проведенное в Исследовательском центре инфекционных заболеваний Университета штата Колорадо, показывает, что амебы - обычные почвенные и водные микроорганизмы, которые питаются бактериями - могут играть роль в защите этого опасного патогена между вспышками

    Жить в почве вместе с амебами необходимо. эти бактерии развиваются, чтобы избежать употребления в пищу.

    Учитывая эту эволюционную историю, наша исследовательская группа выдвинула гипотезу, что когда чума эволюционировала от Y. pseudotuberculosis примерно 10 000–40 000 лет назад, она могла сохранить способность выживать внутри амеб.

    Инкубаторы естественных болезней

    Чтобы проверить нашу гипотезу, мы собрали образцы почвы из нор луговых собачек на северо-востоке Колорадо, поскольку луговые собачки - известные переносчики чумы.

    Это включало обнаружение колоний луговых собачек, в которых возникла вспышка чумы, и введение длинного гибкого зонда в норы для сбора образцов изнутри, избегая при этом потенциально инфекционных блох, выходящих из норы.

    После выделения амеб из почвы в нашей лаборатории мы определили пять видов, которые будут использоваться в будущих экспериментах.

    Следующим шагом было определение того, как бактерии чумы взаимодействуют с различными видами амеб, которые мы идентифицировали.

    Чума может передаваться через укус инфицированной блохи или при вдыхании бактерий, кашлящих зараженным животным. Флуоресцентные бактерии чумы внутри амеб

    В специальной лаборатории с высокой степенью сдерживания, предназначенной для предотвращения случайного выхода опасных патогенов, мы объединили амеб и различные штаммы бактерий чумы, полученные из США.Лаборатория С. Центров по контролю за заболеваниями в Форт-Коллинзе, Колорадо.

    Мы использовали генетически измененный штамм чумы, который флуоресцирует неоново-зеленым светом, чтобы определить, поедали ли амебы чумные бактерии и когда, рассматривая их под мощным микроскопом.

    Затем мы использовали просвечивающий электронный микроскоп, чтобы получить еще более подробные изображения внутренней части инфицированных амеб.

    Это показало, что бактерии чумы были живы и, возможно, размножались. Чтобы подтвердить это, мы выборочно вскрыли инфицированные амебы в разные моменты времени, чтобы сравнить количество бактерий внутри.

    КАК НАЧИНАЛАСЬ ПРОБЛЕМА ЧУМЫ 2017/18 НА МАДАГАСКАРЕ?

    Представители здравоохранения не уверены, как началась вспышка в этом году.

    Однако некоторые считают, что это может быть вызвано бубонной чумой, которая является эндемической в ​​отдаленных высокогорных районах Мадагаскара.

    Если не лечить, это может привести к легочной форме, на которую приходится две трети случаев, зарегистрированных до сих пор во время вспышки этого года.

    Крысы являются переносчиками бактерий Yersinia pestis, вызывающих чуму, которые затем передаются их блохам.

    Лесные пожары загоняют крыс в сельские районы, а это означает, что жители подвергаются риску укусов и заражения. По сообщениям местных СМИ, число пожаров в лесных массивах увеличилось.

    Без антибиотиков бубонный штамм может распространиться в легкие, где он приобретает более опасную легочную форму.

    Пневмонический, который может убить в течение 24 часов, затем может передаваться через кашель, чихание или плевание.

    Однако его также можно лечить антибиотиками, если его вовремя поймать.

    На Мадагаскаре регулярно наблюдаются вспышки чумы, которые обычно начинаются в сентябре. Ежегодно на острове регистрируется около 600 случаев.

    Однако в этом году вспышка болезни достигла двух крупнейших городов острова Индийского океана, Антананариву и Тоамасина.

    Эксперты предупреждают, что болезнь быстрее распространяется в густонаселенных районах.

    Наши результаты впервые демонстрируют, что бактерии чумы способны выживать и размножаться внутри амеб.

    Следующая задача - понять, как долго бактерии чумы могут выжить в амебах.

    Часть жизненного цикла амебы включает преобразование в кисту - форму, в которой она может находиться в спящем состоянии до 20 лет, прежде чем реанимируется и возобновляет питание и размножение.

    Это позволяет ему выжить в неблагоприятных условиях окружающей среды, таких как экстремальные температуры или засуха.

    Если бактерии чумы могут выжить в спящих цистах амеб в течение многих лет, это может объяснить, как и где они сохраняются между вспышками.

    Амебы как площадка для обучения болезням

    Амебы уже признаны за их потенциальную роль в защите, усилении или управлении эволюцией более 225 других бактерий, вирусов и грибов.

    Известная гипотеза заключается в том, что они сыграли роль в первой известной вспышке болезни легионеров в 1976 году, предоставив защищенное пространство для размножения бактерий легионелл.

    Амебы также могут выступать в качестве транспортных сосудов для патогенов, позволяя бактериям проникать и заражать новых хозяев.

    Некоторые ученые предполагают, что амебы могут способствовать превращению безобидных бактерий в опасные патогены.

    Причина этого заключается в том, что амебы очень похожи на макрофаги - белые кровяные тельца у млекопитающих, которые отвечают за обнаружение и уничтожение вторгшихся бактерий.

    Изображение бактерий чумы внутри амебы, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа. YP указывает на Yersinia pestis (бактерии чумы). Красные линии указывают на бактерии, которые, по-видимому, реплицируются

    . Если безвредные почвенные бактерии развивают способность выживать и размножаться в амебах, они также могут иметь возможность делать это в белых кровяных тельцах, составляющих нашу иммунную систему, тем самым становясь новым человеком. патогены.

    Идея об амебах в качестве «тренировочной площадки» для эволюции опасных патогенов, таких как чума, соответствует тому, что ученые уже знают об инфекциях чумы у людей.

    В случаях с людьми чума поражается лейкоцитами, но в процессе эволюции появился способ избежать разрушения за счет выхода из части клетки, ответственной за пищеварение.

    Затем он размножается внутри белых кровяных телец, прежде чем выйти и распространиться по всему человеческому телу.

    Этот процесс почти идентичен процессу, который наша исследовательская группа наблюдала у амеб.

    Полученные данные свидетельствуют о том, что бактерии способны найти убежище и выжить в течение нескольких лет после вспышки, прежде чем снова появиться, казалось бы, из ниоткуда, и начать новый цикл заражения.Случаи чумы и смерти людей в Соединенных Штатах, 2000–2016 гг.

    Возникла ли эта способность избегать разрушения и размножения в белых кровяных тельцах, которая содержится во многих патогенах человека, от древних почвенных бактерий, которые научились эксплуатировать амеб?

    Возможно, практика действительно ведет к совершенству.

    Амебы, являющиеся носителями патогенов, могут представлять серьезную угрозу для здоровья населения, поскольку в настоящее время у нас нет возможности эффективно контролировать их в окружающей среде или прогнозировать, когда они могут высвободить инфекционные агенты.

    Они также могут представлять угрозу биобезопасности, которую враждебная сила может использовать для распространения существующих патогенов или создания новых.

    Нам нужны дополнительные исследования сложных взаимодействий, которые позволяют патогенам выживать, распространяться и развиваться, чтобы мы могли научиться прогнозировать и предотвращать вспышки болезней и их последствия.

    .

    Смотрите также