Sadržaj članka
- Što su bakterije nodula
- Uloga bakterija nodula u prirodi
- Mahunarke i bakterije nodule
- Fiksacija dušika bakterijama
- Postrojenja za učvršćivanje dušika
Prve bakterije u tlu koje je čovječanstvo primijetilo su nodule. Otprilike 1300 nodula nastaje iz 13 tisuća biljaka, a 200 se koristi u poljoprivredi, od kojih sve imaju funkciju fiksiranja atmosferskog dušika. U tlu na nodula mikroorganizmi se naseljavaju i množe – simbionti koji zamjenjuju gnojiva.
Što su bakterije nodula
Prije više od 2 tisuće godina poljoprivrednici su primijetili da siromašna, osiromašena tla daju usjeve nakon uzgoja mahunarki. Sljedeći pokušaji otkrivanja tajne bili su 1838. godine: J.-B. Bussengo je odlučio da listovi mahunarki fiksiraju dušik, ali eksperimenti s nepovoljnim vodenim okolišem to nisu potvrdili. 1901. otkriven je Azotobacter chroococcum (6 vrsta iz roda Azotobacter). Prvi lijek na bazi “zemaljskih” bakterija Nitragin stvoren je 1897. godine.
Sve bakterije nodula su mikroaerofili. Karakterizira ih šipkasti / ovalni oblik. Rhizobium (Rhizobiales) spada u one koji su sposobni pretvoriti plinoviti oblik dušika u topljivi, koji asimiliraju biljke. Činjenice:
- U mjeri u kojoj mikroorganizmi utječu na usjev, dijele se na aktivne (učinkovito obogaćuju tlo), neaktivne i neaktivne (neučinkovite).
- Kad nema vlage, ne razmnožavaju se, stoga u sušnoj klimi posebno zaražene biljke unose dublje u tlo.
- Optimalna temperatura za razmnožavanje svih predstavnika dušika za pričvršćivanje je 20-30 ° C, ali rast se nastavlja na 0-35 ° C. Najbolji medij (pH) je neutralan, reda od 6,5-7,1, ali kiseli uzrokuje smrt kolonija.
- Zahvaljujući eksperimentima Moskovske poljoprivredne akademije, pokazalo se da čak i ako nema „donatora“, bakterijski materijal ne napušta tlo prije 50 godina.
- Mikroorganizmi su u stanju preživjeti čak i uvjete nakon atomske eksplozije, izdržati gama zračenje i ultraljubičasto zračenje, sunčevo zračenje, ali ne mogu prebivati na visokoj temperaturi.
- Mikroorganizmi imaju maksimalnu vrijednost za razvoj korijena.
Uloga bakterija nodula u prirodi
Pored fiksiranja atmosferskog dušika, uloga bakterija nodula u prirodi vrlo je velika. U procesu razmnožavanja oni se “uključuju” u sintezu vitamina, prirodnih antibiotika, doprinose razvoju korijena, a zatim i vrha. Prednost je u tome što su tlo-bakterije koje pričvršćuju dušik zbog simbioze s biljkama:
- su dio ciklusa materije – dušik;
- sintetizirati fitohormone, potičući rast biljaka;
- može se koristiti kao način samočišćenja tla zagađenog teškim metalima mineralizacijskim faktorima (prirodni / poduzeća);
- razgraditi neke spojeve klora.
Mahunarke i bakterije nodule
Kako djeluju mahunarke i bakterije kvržica? Nakon infekcije biljkama, proizvođači apsorbiraju dušik iz zraka, pretvarajući ga u spoj pogodan za prehranu ne samo parazita, već i “domaćina”. Postoji nekoliko teorija o tome kako pojedini elementi tvore bakterijske čvorove. Biljke su zaražene:
- kroz oštećenje tkiva;
- prodiranje kroz korijenske dlačice;
- prodiranje kroz mlade jabuke korijena;
- zahvaljujući pratećim bakterijama.
Simbiotske bakterije roda Rhizobium, prodirući u korijen, kreću se u njegova tkiva, lako nadvladavajući međućelijski prostor u skupinama ili u pojedinim stanicama (kao u lupinu). Češće, stanica tijekom reprodukcije tvori zarazne filamente (kablovi, kolonije). Njihov broj varira ovisno o vrsti biljke. Često su uobičajene niti infekcije koje tvore jedan čvor.
Fiksacija dušika bakterijama
Vrijednost koju bakterija fiksacija dušika predstavlja je ogromna: ona ne samo da obnavlja tlo, već vam omogućuje i bogatije usjeve od humusa ili kemijskih gnojiva. Dolazi do interakcije tvari i fiksatora dušika:
- u Azotobacteru (“autonomni”, ne zahtijeva prisustvo biljke) – enzimi, zbog kisika u stanici;
- u Rhizobium (bakterije nodule) – samo u prisutnosti magnezija, sumpora, željeza.
Postrojenja za učvršćivanje dušika
Biljke grupiraju vrste na koje se dijele bakterije koje učvršćuju dušik. U poljoprivredi uzimaju u obzir da mahunarke nisu jedini “vlasnici” prirodnih gnojiva koja pomažu apsorpciju atmosferskog dušika. Ostale biljke koje su atraktivne za učvršćivanje dušika su, na primjer:
- djetelina;
- lucerka;
- djetelina;
- grah, grašak (ne samo hrana, već i krava), vet, ranč;
- soje;
- lupin i seradella.
Koja je specifična uloga nodula bakterija u prirodi i kako one obavljaju funkciju fiksiranja dušika? Kako se bakterije međusobno interaktiraju s biljkama i kako ta interakcija utječe na prirodne procese i plodnost tla?
Noduli bakterija imaju ključnu ulogu u prirodi jer omogućavaju fiksiranje atmosferskog dušika u tlo. Bakterije, poput rodova Rhizobium i Bradyrhizobium, stvaraju simbiotski odnos s biljkama, posebno legumama. Ove bakterije koloniziraju korijenje biljaka i tvore nodule u kojima se dušik fiksira i pretvara u oblik koji je dostupan biljkama.
Interakcija između bakterija i biljaka je kompleksna. Bakterije pružaju dušik biljkama, dok biljke stvaraju povoljne uvjete za bakterije. Biljke oslobađaju organske tvari u korijenu koje hrane bakterije, a bakterije pomažu biljkama u opskrbi hranjivim tvarima, posebno dušikom. Ova simbioza ima pozitivan utjecaj na biljke, povećava njihovu rast i razvoj te doprinosi plodnosti tla.
Interakcija između bakterija i biljaka također utječe na prirodne procese. Fiksacija dušika od strane bakterija smanjuje potrebu za umjetnim gnojivima, čime se smanjuje negativan utjecaj na okoliš. Osim toga, biljke koje surađuju s bakterijama otpornije su na stresne uvjete kao što su suša i bolesti.
Ova simbioza također doprinosi plodnosti tla. Fiksiranje dušika poboljšava kvalitetu tla, povećava sadržaj hranjivih tvari te potiče rast drugih mikroorganizama u tlu. Ovo je ključno za održavanje plodnosti tla i podržava održive poljoprivredne sustave.
Ukratko, noduli bakterija igraju specifičnu ulogu u prirodi jer omogućavaju fiksiranje dušika i stvaraju simbiozu s biljkama. Ova interakcija pozitivno utječe na biljke, prirodne procese i plodnost tla.