Взаимодействие микроорганизмов и растений


Взаимодействие микроорганизмов и растений

 

Взаимодействие микроорганизмов с растениями можно классифицировать по различным типам взаимодействия от паразитизма до симбиоза. Ярким проявлением симбиоза является взаимовыгодное взаимодействие между бобовыми и некоторыми другими группами растений и азотфиксирующими микроорганизмами. Важно отметить, что взаимно полезное взаимодействие наблюдается между растениями и микроорганизмами, способствующими переходу фосфора в доступное для растений состояние и обеспечивающих минеральное питание другими элементами.

Азотфиксация микроорганизмами

Среди элементов минерального питания, необходимых растениям в достаточно больших количествах, но находящихся в малодоступном состоянии выделяются азот, фосфор и калий, обычно обозначаемые в агрономии как NPK. В естественных ценозах, при наличии абиогенных факторов развития важную роль в переводе этих элементов в состояние, доступное для растений, играют микроорганизмы. Основной пул азота находится в атмосфере, а фосфор и калий содержатся в практически нерастворимом состоянии в земной коре. Обычно, если речь идет о биологической фиксации азота, говорят о симбиозе клубеньковых микроорганизмов и корней бобовых растений. Однако биофиксаторы азота распространены в разных средах, как в симбиозе с растительными организмами, так и в свободном состоянии.

В земной коре общее содержание азота (молекулярного и в виде соединений) достигает всего 0,04% (по массе). Основная масса азота на Земле находится в атмосферном воздухе; 78% воздуха – это чистый молекулярный азот. В количественном выражении это составляет 4*1015 т. Ни человек, ни животные, ни растения не могут потреблять молекулярный азот, которым изобилует воздушный океан. Как отмечает В. Шильникова — столб воздуха над одним гектаром земной поверхности содержит 80 000 т азота, в энциклопедии приводится величина в 70 000 тсвободного азота, в любом случае это настолько значительная величина, так если бы растения могли его усваивать, этого запаса было бы достаточно для получения 30 ц зерновых с 1 га в течение более полумиллиона лет. Однако растениям нужен азот минеральных соединений, и, несмотря на обилие молекулярного азота, они могут испытывать «азотный голод».

Содержание доступного растениям азота в почве обычно невелико. Поэтому повышение урожайности сельскохозяйственных растений связано в первую очередь с улучшением их азотного питания. По примерным подсчетам на 70-е годы прошлого века, для сельскохозяйственной продукции земного шара было необходимо ежегодно около 100 — 110 млн. т азота, но с минеральными удобрениями вносилось лишь около 30% азота. Как было показано выше, в настоящее время потребление азота начало достигать величин достаточных 40 лет назад.

Существуют две группы микроорганизмов фиксирующих атмосферный азот. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободноживущие микроорганизмы. Потенциальные возможности симбиотических азотфиксаторов, в переводе азота в связанное состояние, значительно выше, чем свободноживущих. Некоторые азотфиксаторы показаны на рисунке 22.

clip_image002

1 — Azotobacter vinelandii; 2 — Clostridium pasterianum; 3 — Rhizobium meliloti; 4 — клубеньковые бактерии в клетках корня ольхи.

Рисунок 22 — Азотфиксирующие микроорганизмы

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *