чем питаются почвенные бактерии

Значение и среда обитания почвенных бактерий, способ питания и польза и вред

Роль почвенных бактерий трудно переоценить. Они необходимы, чтобы перерабатывать органические остатки в минеральные вещества, что является их основным предназначением. Рассмотрим особенности среды обитания микроорганизмов, их разновидности и классификацию по разным признакам, как и чем они питаются. Чем отличаются почвенные бактерии от бактерий гниения.

Общая информация

Польза и вред почвенных микроорганизмов определяется их составом, разновидностями и количеством. Не всегда в почве преобладают полезные микроорганизмы, если по каким-либо причинам размножаются вредные, например, плесень, субстрат становится непригодным для использования. Отрицательное воздействие плесени проявляется в угнетении растений, которая приводит к их гибели. В почве могут находиться и переносчики опасных инфекционных болезней – столбняка, сибирской язвы, кишечных инфекций и других.

Среда обитания

Различные виды микроорганизмов в земле питаются разными органическими остатками, обитают в разных слоях. Преимущественно они располагаются в зоне, где находятся корни растений. Микроорганизмы потребляют как свежие растительные остатки, так и вещества, которые находятся возле корневой системы растений.

Для успешного роста культур необходимо, чтобы в почве жили, прежде всего, фотосинтетические бактерии. Микроорганизмы этого типа фиксируют азот из воздуха и углерод, вырабатывают органические вещества и связывают много других питательных веществ, которые питают растения и участвуют в круговороте соединений.

Виды почвенных бактерий

Вся совокупность бактериальной флоры почвы делится на группы в зависимости от строения, потребления кислорода, функций, питания и других характеристик.

По форме клеточных стенок

Различие в строении стенок клеток почвенных микроорганизмов было выявлено в результате исследований. По этому признаку одноклеточные делят на 3 основные группы:

Существуют бактерии со сложной формой, например, актиномицеты, у которых форма разветвленная.

По отношению к кислороду

Все почвенные бактерии делятся на группы, одна из которых потребляет кислород, другая может обходиться без него. Это аэробные и анаэробные микроорганизмы. Отношение к кислороду определяет и то, какие реакции будут идти при помощи этих микроорганизмов. Анаэробные бактерии отвечают за процессы брожения, энергии при таком способе вырабатывается меньше, чем при аэробном способе, который в этом отношении более эффективный.

По способности окрашиваться методом Грама

Метод основан на том, что у некоторых видов почвенных микроорганизмов есть внешняя защитная оболочка, которая не пропускает внутрь вещества. Такие бактерии считаются грамположительными, те, которые окрашиваются красителями, – грамотрицательными. К ним относятся: псевдомонады, азотобактерии, клубеньковые одноклеточные, энтеробактерии, цитофаги, миксобактерии, нитрифицирующие бактерии. Грамположительные микроорганизмы: бациллы, анаэробные, коринеподобные и спорообразующие бактерии.

По типу питания

Микроорганизмы делятся на автотрофных и гетеротрофных. Автотрофные в процессе жизнедеятельности создают органические соединения из неорганических, гетеротрофные используют для питания органику.

По функциям

Нитрифицирующие виды микроорганизмов используют для того, чтобы повысить питательность почвы. Клубеньковые микроорганизмы фиксируют азот из воздуха и передают его в почву, нитрифицирующие переводят азот из аммонийной формы в нитратную, чем повышают его доступность для растений.

По функциональным особенностям существуют такие группы микроорганизмов:

Как питаются бактерии

Для получения питания и энергии бактерии почвы используют разные способы. Одни питаются органическими, другие – неорганическими веществами. Разлагая органику, они строят собственные клетки, неорганические вещества используют для питания.

В чем отличие бактерий гниения от почвенных?

Процессы гниения вызываются сапрофитами. Располагаются они в верхнем слое грунта, их цель – разложение мертвых тканей с большой скоростью. Сапрофиты требовательны к органике, их жизнедеятельность невозможна без белков, углеводов, азотсодержащих веществ, нуклеотидов, витаминов.

Почвенные микроорганизмы осуществляют в земле функции, связанные с круговоротом питательных элементов, воды и угнетением болезнетворных бактерий. Некоторые вырабатывают вещества, которые связывают частички грунта в агрегаты, чем делают его структурнее, повышают влагоудерживающую способность. Многие полезные микроорганизмы конкурируют с болезнетворными в надземных поверхностях и корневых системах.

Источник

Почвенные бактерии и их ценность

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

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:

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:

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.

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.

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

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.

Читайте также: чем обычно травятся люди

Источник

Опасны ли почвенные бактерии

Почвы в том виде, в котором они есть на планете Земля, – результат работы бактериальных сообществ. Смешивая частицы горных пород и минералов с продуктами переработки отмершей органики и с продуктами собственной жизнедеятельности, микроорганизмы шаг за шагом превращали безжизненные скалистые пустыни в покрытые плодородным гумусом территории, которые стали базой для реализации нового витка круговорота веществ на планете. Бактерии в почве – основные двигатели этого круговорота.

Как бактерии попали в почву

Строго говоря, почвенные бактерии – это и есть часть почвы. Вернее, не самой почвы, а ее плодородного слоя – гумуса. В одной чайной ложке гумуса живет более одного миллиарда микроорганизмов, которые постоянно заняты либо определенной стадией разложения отмершей органики, либо фиксацией поступающих в почву неорганических веществ и построением из них сложных органических молекул.

Группа почвенных бактерий ведет свою историю с тех времен, когда представители органической жизни (растения и животные) только начали выбираться на сушу и оставлять на скалистых морских берегах остатки своей жизнедеятельности. Вот эти остатки и стали первым домом почвенных бактерий. Научившись преобразовывать органику в почву, микроорганизмы живут в ней и поныне, приспосабливаясь к меняющимся условиям окружающей среды.

В микробиологии существует функциональное деление почвенных микробов, которое строится на том, какое экологическое значение имеют те или иные микроорганизмы в процессе преобразования неорганических и органических веществ:

Кроме названных, в почве присутствуют и другие виды бактерий, которые не играют особой роли и не имеют значения при формировании плодородного слоя, но могут стать причиной губительного поражения живых тканей. Это болезнетворные микробы, которые попадают в почву с зараженными органическими остатками или переносятся с аэрозолями (воздушные потоки с мелкодисперсной взвесью).

Деструкторы

Это одна из самых многочисленных групп, в которой могут быть как аэробные (дышащие кислородом) бактерии, так и анаэробные (дышащие за счет протекания других реакций). Какие из них преобладают – сказать сложно. Микробиологи не придают значения выведению таких соотношений.

В группу деструкторов входят не только бактерии. Также активно разлагают органику так называемые детритофаги (жуки-скоробеи, термиты, дождевые черви и т.д.). Их роль заключается в первичном разложении органических молекул на более простые соединения, которые после обрабатывают бактерии-редуценты.

Редуценты (сапротрофы) осуществляют окончательное глубокое разложение, в результате которого создается особая микрофлора, питающая растительность определенной экосистемы.

Основная зона обитания аэробных редуцентов – ризосфера, прикорневая область и область корней растений. Анаэробные редуценты живут в более глубоких слоях почв, куда плохо проникает кислород.

Азотфиксирующие обитатели почв

Одна из самых популярных в быту групп микроорганизмов – клубеньковые бактерии.

Клубеньковые микробы — единственные микроорганизмы, с помощью которых можно быстро и с минимальными трудозатратами насытить почвы азотом, что в свою очередь значительно повышает урожайность на таких полях.

К клубеньковым микробам относятся те же Клостридии (их аэробные роды), но основная группа клубеньковых прокариотов — это все-таки представители рода Ризобиум.

Этим клубеньковым микроорганизмам даже дают названия по названию того растения, мутуалистический симбиоз с которым образовывает данный клубеньковый микроб.

Суть симбиоза клубеньковых микробов и растений состоит в том, что колония бактерий формирует нарост на корне растения, через который растение получает преобразованный в аммиак молекулярный азот, а взамен снабжает колонию бактерий необходимыми ей питательными веществами.

Представители рода Ризобиум являются анаэробами. Создание анаэробных условий является также одной из задач, которые решают данные бактерии с помощью симбиоза с растениями.

Хемолитотрофы

Группа бактерий – автотрофов. Они единственные на планете организмы, которые могут из неорганических веществ продуцировать органические вещества. Их роль глобальна, поскольку в круговороте веществ их не могут заменить никакие другие организмы.

Автотрофы представлены пятью основными группами:

Среди автотрофов нет патогенных видов, поскольку основная причина патогенности – продуцирование процессов гниения (разложения органической материи). Автотрофам органика в качестве пищи не интересна.

Патогенная микрофлора

Патогенные микроорганизмы в почве – результат фекального загрязнения. Практически все микробы, провоцирующие процессы гниения, попадают в почву из кишечников растений или животных.

Основные представители патогенной микрофлоры – колиформные прокариоты, так называемые бактерии группы кишечной палочки. Попадая в почву, эти микробы могут довольно долго существовать, если к ним перекрыт доступ прямых солнечных лучей и почва достаточно прогрета.

Особенно опасны для человека колиформные бактерии, попавшие в почвы из кишечника животных. Они вызывают те формы гниения органических тканей человека, которые сложно оперативно остановить.

Кроме того, большую опасность для животных и человека несут бактерии гниения, вырабатывающие высокотоксичные протеолитические ферменты, которые становятся причиной гангрены и столбняка.

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

Источник

Питание

Этапы разложения органики

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

Как происходит процесс

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.

Читайте также: чем разводить гель лак

Способы питания маленьких невидимок

У бактерий существует несколько способов питания. Некоторые из них являются автотрофами (они сами вырабатывают себе вещества для питания), некоторые являются гетеротрофами (они используют органику в пищу). Последняя категория бактерий заслуживает отдельного внимания, среди них выделяют следующие группы:

Бактерии-паразиты

Паразит – это приспособленец, который использует ресурсы другого организма, а взамен несет только вред

Все бактерии, для которых характерен паразитический тип жизни, вызывают дисбаланс и болезни в том организме, в котором они обитают, при этом совершенно неважно, растение это, животное или человек. Они потребляют в пищу клетки и ткани другого живого существа, живут в них до гибели носителя

Паразитирующие бактерии оставляют после себя гнилостные реакции в клетках и тканях. И процесс гниения, к примеру, растений, бывает необратимым.

Бактерии-симбионты

Самые распространенные – клубеньковые и молочнокислые. Имеют другой образ жизни. Они приносят пользу своему носителю и той среде, где обитают. Клубеньковые виды выделяют полезные вещества в организм, с которым находятся в симбиозе. Например, утолщают корни бобовых растений, укрепляя их. Разнообразие почвенных симбионтов очень велико. Хотя они встречаются и у других видов.

Большинство выделяемых веществ у симбионтов направлены на растворение более сложных соединений. Клубеньковые бактерии делятся и размножаются именно таким способом. Так же развиваются молочнокислые микроорганизмы и большинство других бактерий, живущих в различных средах.

Бактерии-сапрофиты

Их способы потребления пищи считаются очень полезными. Они питаются гнилостными органическими соединениями или продуктами гниения. Подавляющее большинство сапрофитов выделяет в органику свои пищеварительные ферменты и лишь затем всасывает растворенные вещества. Этот вид нуждается в готовых соединениях органики. И сам не в состоянии что-либо производить. Именно эти неприметные микроорганизмы превращают навоз в гумус, а гумус в плодородный почвенный слой. Благодаря им все отжившие свой век микроэлементы подвергаются процессу гниения.

Бактерии брожения

Какой прок от небольших и вездесущих?

Группы молочнокислых бактерий благодаря своему способу питания используются в производстве разных заквасок и молочнокислых продуктов. Клубеньковые бактерии насыщают азотом почву. Большинство способов питания бактерий, употребляющих продукты гниения, также приносят почве и другим организмам только пользу.

Чаще всего бактерия питается всем своим телом (клетка), многие из них приспособились выживать в невероятных условиях. Даже паразиты подразделяются на тех, кто может выжить вне организма, и на тех, кто погибнет в окружающей среде. А их питание с ходом эволюции становится все более разнообразным.

Сами себя питающие автотрофы дадут фору всем «праноедам» современности, ведь они потребляют воздух в чистом виде, а именно его углеродный элемент. А паразиты и сапрофиты распространены настолько, что с их численностью не сможет сравниться ни один другой вид. Погружаясь в мир мельчайших организмов, можно проследить сложные эволюционные взаимосвязи, увидеть весь процесс в действии и восхититься мудростью природы.

Функции и значение бактерий

Поэтому важность почвенной микрофлоры сложно переоценить

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.

Источник