Роль микоризы в жизни грибов и растений

Микориза – это яркий пример симбиоза грунтовых грибов с корневой системой высших растений. Из этой публикации вы узнаете о пользе и вреде такого взаимовыгодного сотрудничества в жизни сельскохозяйственных культур, ознакомитесь с особенностями проведения «микоризных вакцинаций».

Микориза простым языком

Являясь элементами одной экосистемы, все процессы жизнедеятельности микроскопических почвенных грибов и растений тесно связаны между собой. Википедия точно указывает на определение, что такое микориза в биологии.

Более простым и понятным языком данное явление можно описать так. В процессе фотосинтеза растение производит растительные сахара, которые частично выделяются в почву. Глюкоза привлекает микроскопические микоризообразующие грибы, так как является для них питательной средой. Расселяясь на корневой системе растений почвенные грибы снабжают растения питательными веществами, добытыми из разных слоев грунта.

Выгода такой симбиотической ассоциации налицо:

1. Грибы получают постоянное питание в виде растительных сахаров.
2. У растений значительно увеличивается способность получать влагу и минеральные элементы из почвы, что делает их сильнее, устойчивее к неблагоприятным факторам и грибковым болезням.

Микориза гриба представляет собой гифы – тончайшие абсорбирующие нити, способные добывать из земли ценнейшие питательные вещества, влагу, микро – и макроэлементы. Гифы грибницы, распространяющиеся по большой территории, играют роль своеобразного «природного насоса», который выкачивает из почвы питательные вещества и влагу. Взамен, грибы получают регулярное питание в виде растительных сахаров.

Существующие типы микоризы

В зависимости от принципа распределения гифов на корневой системе растения, микориза может быть трех типов:

1. Эндотрофная, при которой гифы проникают непосредственно в клетки растения. Эндо-микориза формируется в корневой системе симбионта и дополнительно питает растение полезными веществами.
2. Эктотрофная, при которой гифы мицелия оплетают корни растения, не проникая в их структуру. Экто-микориза менее эффективна для культур, так как несет больше пользы грибнице, питая ее выделяющимися в почву сахарами. В процессе жизнедеятельности грибы выделяют в почву особую разновидность белка – гламолин, способствующий росту корневой системы растения.
3. Смешанная (эктоэндотрофная). Абсорбирующие волокна создают вокруг корней своеобразный чехол и частично проникают в клетки корневой системы растения-симбионта.

По заявлениям ученых, в природе более 90% всех растений имеют микоризу. Большинство культурных, плодовых и декоративных растений заражены эндо-микоризой, что дает ощутимую пользу в развитии сельскохозяйственных культур. Внешняя микориза гриба характерна для большинства хвойников, встречается на корневой системе деревьев произрастающих в парковых зонах и лесах.

Польза микоризы

Постепенное перенаселение планеты влечет за собой неизбежную нехватку ресурсов и средств к существованию. Еще несколько десятилетий назад все технологии в сельском хозяйстве были нацелены на увеличении эффективности удобрений, применении различных химических средств стимулирующих рост культур, использовании искусственно выведенных высокопродуктивных сортов. По заявлениям ученых, в настоящее время, достигнут предел в эффективности данных технологий. Именно поэтому, сегодня микориза является реальным решением, позволяющим повысить урожайность культур, используя естественные возможности экосистемы.

Итак, непатогенные почвенные грибы образуют микоризу с корнями растений. Независимо от типа, данное явление оказывает ощутимую пользу на культуры, воздействуя на них, как естественный стимулятор роста и мощный иммуномодулятор. Уже сегодня некоторые компании активно используют искусственное заражение сельскохозяйственных культур грибам, значительно увеличивая урожайность без применения дорогостоящих минеральных удобрений и химически активных препаратов. Высокую эффективность данный метод показал при выращивании растений на бедных питательными веществами и влагой почвах.

В качестве промежуточного вывода попробуем перечислить основные достоинства микоризы:

• значительное увеличение всасывающей способности растений;
• накапливание влаги;
• снабжение растения питательными веществами;
• повышение устойчивости культур к грибковым инфекциям;
• увеличение скорости роста, развития и урожайности;
• улучшение структуры почвы;
• снижение кислотности грунта.

Кроме вышеперечисленных преимуществ у растений, зараженных микоризой наблюдается повышенная устойчивость к некоторым патогенным микроорганизмам, увеличивается иммунитет, улучшается качество плодов.

Искусственное микоризное заражение

По утверждениям микологов и ботаников, сотрудничество грибов с растениями находят в слоях, образованных около 450 млн. лет назад. Какие грибы образуют микоризу? Практически все, однако, для правильного взаимодействия различным культурам подходят строго определенные смеси, в состав которых могут входить даже съедобные грибы.

Микоризообразующими грибами являются практически все шляпочные грибы, в том числе и всем нам знакомые обитатели хвойных и лиственных лесов:

Даже большинство ядовитых грибов также живут в тесном содружестве с растениями, поставляя их корневой системе влагу и полезные вещества.

Важно понимать, что грибы не просто растут по соседству с конкретным растением! Правильное соседство имеет для развития плодовых тел важнейшее значение. Зачастую, сотрудничество гриба с избранным растением отражается в его названии: подберезовик, подольшанник и пр.

Не образуют микоризу грибы-паразиты. Например: трутовики, вешенки и опята, живущие не на корнях, а на стволе растения. Многие спрашивают, шампиньон образует микоризу? Ответ нет! Именно поэтому его легко разводить в искусственных условиях, ведь гриб не требует соседства с конкретным деревом или растением.

Сегодня существуют участки, где микориза уничтожена вследствие техногенных катастроф и регулярного воздействия на почву химическими препаратами. Для того чтобы оказать помощь растениям специалисты рекомендуют заражать почву микоризными грибами или делать молодым культурам микоризные прививки. Вакцина представляет собой адаптированную для различных растений грунтосмесь. Входит в микоризный субстрат грибница, споры и живые гифы микоризных грибов.

Вакцинация проводится на одном месте только один раз и только соответствующим субстратом.

Сегодня, на отечественном сельскохозяйственном рынке широко представлены микоризные субстраты для улучшения роста комнатных цветов, балконных, клумбовых и садовых растений, овощных культур.

Правила вакцинации растений микоризными грибами

«Прививку» со спорами и грибницей микоризных грибов следует вносить в почву осенью после сбора урожая. В отличие от большинства садово-огородных культур грибница не входит в состояние покоя в холодное время года. За зимние месяцы грибы образуют микоризу с корневой системой растений. Весной уже будут видны первые положительные результаты такой вакцинации.

Микоризные прививки успешно применяются при пересадке молодых растений на «постоянное место жительства». Соседство с грибницей уменьшит стресс, ускорит укоренение и развитие культуры. При пересадке комнатных растений порошок вводят в почвенный субстрат. Если применяется препарат в жидкой форме, тогда его набирают в шприц. Вводят суспензию непосредственно в прикорневую зону растения.

В течение 60 дней после вакцинации нельзя использовать удобрения, пестициды и фунгициды. Это необходимо чтобы не спровоцировать угнетение развития грибницы.

В заключении подведем итоги данной публикации:

1. Микориза является естественным процессом обоюдовыгодного сотрудничества между грибами и растением.
2. Симбиоз позволяет значительно ускорить процесс развития растений и улучшает их защитные функции. Увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур, плодовых, лиственных, декоративных деревьев и кустарников.
3. Микоризу образуют все шляпочные грибы кроме паразитов. Шампиньон не образует микоризу и его мицелий. Поэтому он не может быть использован в качестве составляющей микоризной вакцины!

Прививки садово-огородных культур препаратами с живыми спорами позволят значительно сократить количество поливов и использование удобрений.

В естественной среде часто можно встретить, кажущиеся на первый взгляд невозможными, взаимодействия между разного рода животными или птицами, насекомыми и растениями. Одно из них, а именно взаимодействие между растениями и грибами мы и рассмотрим сегодня: грибокорень или микориза что же это такое?.

Микориза — что это такое

Чтобы разобраться в том, что такое грибокорень, необходимо рассмотреть строение гриба. Плодовое тело гриба состоит из шляпки и ножки, но самое интересное — это гифы или тонкие нити, которые сплетаясь образуют грибницу (мицелий). Этот орган гриба служит и для питания, и для размножения (образование спор), а также для образования микоризы.

Что же такое микориза? Это всего навсего сочетание мицелия грибов с корневой системой растений. Грибные корни и корни растений переплетаются, иногда гриб внедряется в корневую систему растений, что делается для плодотворного сотрудничества обеих сторон.

Что такое микориза по определению? Это симбиотическое обитание грибов на поверхности корневой системы или в тканях корней высших растений.

Чтобы лучше понять действие микоризы рассмотрим ее типы. Есть три основных типа микоризы: эктотрофная, эндотрофная и эктоэндотрофная. По своей биологической сути, первый тип — это наружное или поверхностное обволакивание корней мицелием, второй тип характеризуется проникновением в ткани корня, а третий тип — это смешанное взаимодействие.

Итак, мы выяснили что такое микориза в биологии и теперь знаем, что подобное сотрудничество характерно практически для всех растений: травянистых, деревьев, кустарников. Отсутствие подобного симбиоза, скорее исключение из общих правил.

Свойства микоризы для выращивания растений

Давайте более подробно рассмотрим что представляет собой микориза и какие ее функции полезны для растений. Грибной мицелий способен вырабатывать специальные белки, являющиеся некими катализаторами в природе. Кроме того, мицелий переваривает и расщепляет питательные вещества в почве, от растительных остатков до органических и неорганических элементов из гумуса. Растения способны всасывать только легкорастворимые элементы гумуса и здесь у них много конкурентов: это и сорные травы, и микробы, живущие в почве.

Микориза – это взаимовыгодный симбиоз растений и грибов. Растения получают питательные вещества и воду, а грибы — углеводы, вырабатываемые растениями. Без углеводов грибы не способны размножаться и наращивать плодовые тела. Растения же отдают до 40% углеводов.

Роль микоризы в жизни растений нельзя переоценить. Микориза снабжает их витаминами, минералами, ферментами и гормонами. Благодаря мицелию корневая система растений увеличивает площадь поглощения полезных элементов, таких как фосфор, калий и прочих стимулирующих веществ. Более того, она не просто служит поставщиком питания, но и правильно дозирует его.

Растения активнее растут, в период цветения образуют больше соцветий с плодотворными цветками и, соответственно, увеличивается плодоношение. Растения получают иммунитет к стрессам и погодным условиям: засухе, обильным осадкам, резким сменам температур. Грибы, образуя микоризу с корнями растений, выступают защитниками от некоторых болезней последних, таких как, например, фузариоз или фитофтороз.

Благодаря своей способности переваривать и расщеплять органические и неорганические соединения гумуса, микориза очищает почву для растений от избытка солей и кислот.

Микоризные вакцинации

Редко какие грибы не образуют микоризы, ведь этот симбиоз существует с начала развития флоры на земле. К сожалению, на дачных участках микориза часто бывает уничтожена в результате длительного использования химических препаратов, гибнет микориза и при строительстве. Поэтому, чтобы помочь своим растениям, садоводы-огородники проводят вакцинацию.

Вакцина микориза — это препарат в виде порошка или жидкости, который содержит частички живого мицелия грибов. После своеобразной прививки почвы, бактерии грибов начинают сотрудничать с корневой системой растений, что образует естественную микоризу.

Популярны сегодня микоризные вакцины и для комнатных цветов, есть большой выбор для овощей, садовых цветущих и травянистых, а также хвойных растений, таких как гортензии, рододендроны, вереск и розы. При вакцинации следует помнить, что корневая система очень старых деревьев слишком глубока и для микоризы она не подходит.

Особенности применения микоризы для растений

Препарат микоризы вносят путем полива или опрыскивания культур, и непосредственно в почву. При вакцинации в почву, делают несколько неглубоких отверстий прямо в земле вблизи растения и вливают туда вакцину.

Многих интересует вопрос "Какие растения не образуют микоризы и с какими грибами, данный симбиоз также невозможен?". Сегодня известно немного растений, прекрасно обходящихся без микоризы: это некоторые виды семейства Крестоцветных, Амарантовых и Маревых. Грибы, не образующие микоризу — зонтики, вешенки, шампиньоны, навозники, опята.

Препарат микоризы следует применять после сбора урожая, то есть осенью. За зиму грибы образуют микоризу с корнями спящих растений, и весной уже будут заметны результаты. В отличии от растений, грибы не впадают в анабиоз зимой и продолжают активную деятельность. Если вы примените препарат весной, его активное действие будет заметно на следующий год.

Использование микоризы актуально при пересадке культур на новое или постоянное место после укоренения саженцев. Действие препарата уменьшит стресс растения и ускорит его адаптацию. После прививок препаратами микоризы наблюдается значительный рост и более ускоренное развитие культур.

• Порошковые препараты для комнатных растений вводят в горшечный грунт, затем проводят полив. Состав в виде эмульсии набирают в шприц и вводят прямо на корневую систему в грунт.
• После прививки, растение не удобряют в течение двух месяцев. Этот же период не используют фунгициды.
• Более действенными для вазонов являются прививки, содержащие в себе частички живого мицелия, а не споры гриба. К ним относятся гелевые составы с живым мицелием, которые микоризу образуют сразу же, в то время как споры не имеют условий для развития в закрытом горшке.

Преимущества и недостатки применения микоризы в жизни растений

Основные преимущества применения грибокореня:

• Выращиваемые культуры получают достаточно воды и больший объем питательных элементов;
• Увеличивается площадь всасываемости питания влаги у растений.
• Растения приобретают устойчивость к погодным условиям, не благоприятному составу грунта, стрессоустойчивость, иммунитет к корневым инфекциям.
• Действие микоризы стимулирует рост, цветение и плодоношение культурных растений.
• Улучшаются качественные характеристики плодовых и фруктово-ягодных растений.
• Укрепляется корневая система и улучшается способность к укоренению после пересадки.

Отрицательных отзывов микориза не имеет, единственное что можно отнести к существенным недостаткам — микоризный гриб является живим организмом, его выращивают. Поэтому минусом является сложное производство вакцины.

Вакцинация микоризой облегчит выращивание и уход за привитыми культурами, так как грибокорень позволит растению получать в нужном количестве и воду, и питательные вещества. Вы сможете уделять меньше внимания таким процедурам, как подкормка растений и полив.

О существовании микоризы, грибов живущих на корнях растений, известно уже довольно давно. Это явление – содружество, или симбиоз грибов и высших растений было открыто учеными в середине 19 века. Однако долгое время это оставалось просто известным фактом и только. Исследования последних десятилетий показали, какую громадную роль играет он в жизни растений.

Первые открытия были сделаны с помощью микроскопа, когда были обнаружены грибные нити, оплетающие корни растений. Микроскоп позволил увидеть и другой вид микоризы, который живет внутри корня, проникая и разрастаясь внутри корневых клеток. Первый вид был назван эктомикоризой, то-есть наружной микоризой. Он был найден на корнях почти всех древесных растений. Гифы гриба оплетают корень, образуя сплошной чехол. От этого чехла тянутся во все стороны тончайшие нити, пронизывая почву на десятки метров вокруг дерева. Те грибы, которые мы собираем в лесу, — плодовые тела эктомикоризы, в которых образуются споры. Их можно уподобить подводной части айсберга.

Тот, кто захочет развести съедобные грибы на своем участке, должен сначала обзавестись соответствующим деревом, затем на нем должна образоваться соответствующая ему микориза, а уж тогда, может быть, на ней вырастут плодовые тела.

Второй вид микоризы – эндомикориза, то-есть внутренняя микориза характерна главным образом для травянистых растений и в том числе для большинства культурных растений. Она гораздо более древнего происхождения.

На одном растении часто можно обнаружить оба вида микоризы.

Когда ученые нашли метод, позволяющий идентифицировать ДНК микоризных грибов, они были поражены их вездесущностью. Во-первых, оказалось, что около 90% всех видов растений имеют на своих корнях микоризу. Во-вторых, было установлено, что микориза существует так же давно, как существуют наземные растения. В ископаемых остатках первых наземных растений, возраст которых насчитывает около 400 миллионов лет, была найдена ДНК эндомикоризы. Эти первые растения, по всей видимости были подобны лишайникам, представляющим симбиоз водоросли и гриба. Водоросль за счет фотосинтеза создает органические вещества для питания гриба, а гриб играет роль корня, добывая минеральные элементы из того субстрата, на котором поселился лишайник.

Гриб сопутствовал растению на всем протяжении его наземной жизни. Даже, когда у растений появились корни, гриб не оставил его, помогая добывать элементы питания из почвы. В настоящее время только единицы растительных видов обрели независимость и сумели обходиться без микоризы. Это ряд видов из семейств маревых, капустных и амарантовых. Собственно, не совсем ясно, зачем нужна эта независимость, так как микориза во много раз увеличивает поглотительную способность корней.

Гифы гриба более, чем на порядок тоньше корневых волосков и поэтому способны проникать в тончайшие поры почвенных минералов, которые имеются даже в каждой отдельной песчинке. В одном кубическом сантиметре почвы, окружающей корни, общая протяженность нитей микоризы составляет от 20 до 40 метров. Нити грибов постепенно разрушают почвенные минералы, добывая из них минеральные элементы питания растений, которые не находятся в почвенном растворе, в том числе такой важный элемент как фосфор. Микориза играет очень существенную роль в снабжении растений фосфором, а также рядом микроэлементов, как например цинком и кобальтом.

Понятно, что растение не скупится и хорошо оплачивает эту службу, отдавая микоризе от 20 до 30% усвоенного им углерода в виде растворимых органических соединений

Дальнейшие исследования принесли еще более неожиданные и удивительные открытия относительно роли микоризы в растительном мире. Оказалось, что нити грибов, переплетаясь под землей, могут осуществлять связь одного растения с другим путем переноса и обмена органических и минеральных соединений. Совсем новым светом осветилось представление о растительных сообществах. Это не просто растущие рядом растения, но единый организм, связанный в единое целое подземной сетью многочисленных тончайших нитей. Было обнаружено нечто вроде взаимопомощи, когда более сильные растения подкармливают более слабых. Особенно нуждаются в этом растения с очень мелкими семенами. Микроскопический проросточек не смог бы выжить, если бы на первых порах его не взяла на свое попечение общая питательная сеть. Обмен между растениями был доказан опытами с радиоактивными изотопами.

Ученые открыли несколько видов растений, в том числе орхидеи, которые на протяжении всей своей жизни получают питание почти исключительно за счет микоризы, хотя обладают фотосинтетическим аппаратом и могли бы сами синтезировать органические вещества.

Микориза помогает растениям переносить стрессы, засуху, недостаток питания. Ученые считают, что без микоризы величественные тропические леса, леса из дубов, эвкалиптов, секвой не могли бы противостоять неизбежным в природе климатическим стрессам.

Однако в сообществе растений так же, как в сообществе людей, неизбежны конфликты. Микориза обладает определенной избирательностью и если в сообществе растений распространился определенный вид микоризы, то это не значит, что он будет одинаково благосклонен ко всем видам растений. Предполагают, что видовой состав растительных сообществ во многом зависит от свойств микоризы. Некоторые, не соответствующие ей виды, она может просто выжить, не снабжая их питанием. Растения этого неугодного вида постепенно слабеют и умирают.

Очень долго микоризные грибы не удавалось выращивать в искусственных условиях. Но с 1980-тых эти трудности были преодолены. Возникли фирмы, которые производят некоторые виды микоризы на продажу. Эктомикоризу производят для применения в лесных питомниках и установлено, что ее введение в зону корней значительно улучшает рост саженцев.

Нужны ли садоводам микоризные препараты? Ведь в естественных условиях микориза есть во всех почвах. Ее споры настолько малы и легки, что разносятся ветром на любые расстояния. В здоровом саду, где не злоупотребляют химикатами, микориза всегда присутствует в почве. Однако установлено, что высокие дозы минеральных удобрений и ядохимикаты, особенно фунгициды, подавляют развитие микоризы. Ее нет в почвах, лишенных плодородия в результате неумелого ведения хозяйства, в результате строительства, в почвах по той или иной причине лишенных гумуса.

Опыт садоводов США, где есть несколько коммерческих фирм, производящих микоризу для садоводов, говорит, что в экстремальных условиях внесение в почву микоризных препаратов дает очень хороший эффект. Садоводы, которые получили в пользование лишенные плодородия земли или находятся в районах с неблагоприятным климатом, на своем опыте убедились, что инокуляция микоризой дает им возможность иметь цветущий сад и в этих неблагоприятных условиях.

Обычно препарат микоризы имеет вид порошка, содержащего споры. Им обрабатывают семена или корни саженцев. Для декоративных и овощных растений используют препараты эндомикоризы, для древесных и кустарников – препараты эктомикоризы. Однако, чтобы получить хороший эффект от микоризы, надо выполнить важное условие – перейти на органический метод садоводства. Это значит применять органические удобрения, не перекапывать почву (только рыхлить), мульчировать, отказаться от применения высоких доз минеральных удобрений и фунгицидов.

43 вопрос:

Роль микроорганизмов в превращении веществ в природе.

Важнейший элемент, входящий в состав белков, а следовательно, имеющий исключительное значение для жизни — это азот. В живых существах, населяющих планету, содержится примерно 15—20 млрд. т азота, в почвах (в 30-сантиметровом слое) на каждом гектаре имеется в среднем 5—15 т азота.

В круговороте азота в природе с участием микроорганизмов различают следующие этапы: усвоение атмосферного азота, аммонификацию, нитрификацию, денитрификацию.

Усвоение азота из атмосферного воздуха азотфиксирующими бактериями. Среди микробов, усваивающих атмосферный азот, различают две группы — свободноживущих и клубеньковых.

Свободноживущие азотфиксаторы живут и фиксируют азот в почве независимо от растений. Основные виды этих микробов: Azotobacter chroococcum, Cl. pasteurianum. Азотобактер на площади в 1 га в течение года фиксирует от 20 до 50 кг газообразного азота, повышая плодородие почвы. Наиболее интенсивно этот процесс идет при хорошей аэрации почвы.

Клубеньковые бактерии — активные фиксаторы атмосферного азота в симбиозе с бобовыми растениями. Наличие бактерий в клубеньках бобовых растений установлено М. Ворониным. В чистой культуре эти микробы выделены Бейеринком в 1888 г. и названы Bact. radicicola (современное— род Rhizobium).

Аммонификация — это минерализация азотсодержащих органических веществ, протекающая под воздействием аммонифицирующих микробов, выделяющих протеолитические ферменты. Благодаря аммонификации представителей растительного и животного мира и их продуктов жизнедеятельности (мочевины, испражнений) почва обогащается азотом и другими соединениями. Одновременно с этим аммонифицирующие микробы выполняют огромную санитарную роль, очищая почву и гидросферу от разлагающегося органического субстрата. Основными представителями широко распространенных в природе аммонифицирующих микробов являются следующие. Микроорганизмы, разлагающие мочевину: Вас. probatus и Sporosarcina ureae

Подсчитано, что весь животный мир земного шара за сутки выделяет 150 тыс. т мочевины. За год это составляет более 50 млн. т мочевины, или 20 млн. т азота.

Спорообразующие аэробы — это Вас. mesentericus (картофельная бактерия), Вас. megatherium (капустная бактерия), Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mycoides (грибовидная бацилла). Не образующие спор аэробные аммонификаторы — это Е. coli, Proteus vulgaris, Ps. fluorescens.

Аммонификацию вызывают также актиномицеты, грибы, триходермы, живущие в почве.

Нитрификация — следующий за аммонификацией этап превращения азота микроорганизмами. Этот процесс представляет собой окисление аммиака, образующегося при разложении органических азотсодержащих соединений.

Денитрификация, протекающая под воздействием микробов, представляет собой восстановление нитратов с образованием в качестве • конечного продукта — молекулярного азота, возвращающегося из почвы в атмосферу. Вызывается этот процесс денитрифицирующими бактериями. Наиболее распространенные из них в природе: Tiolacillus denitrifi-cans — палочка, не образующая спор, факультативный анаэроб; Ps. fluo-rescens — подвижная палочка, выделяет зеленоватый пигмент, быстро разлагает нитраты; Ps. aeruginosa — бактерия сходна с предыдущей; Ps. Stutzeri — небольшая палочка, образующая цепочки, разлагает нитраты в анаэробных условиях.

Роль микробов в круговороте углерода. Важнейшим органогеном, входящим в состав микробов, растений, животных, является углерод. В клеточном веществе этот элемент составляет около 50% сухого вещества.

Автотрофные микробы для превращения углекислоты, не имеющей энергетических свойств, в органические энергетические соединения нуждаются в тепловых источниках, которыми для них служит солнечная энергия или химическая энергия окисления минеральных веществ. Усвоение углерода с использованием солнечной энергии называется фотосинтезом, а с использованием химической энергии — химиосинтезом. К фотоавтотрофам относят цветные бактерии: зеленые содержат в цитоплазме хлорофилл, а пурпурные красный или коричневый пигмент. Наиболее значимы из них нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак в соли азотистой кислоты. Источником углерода для синтеза клеточного вещества у них служит углекислота. Тионовые бактерии относятся к химио-автотрофам, они окисляют серу до серной кислоты. Таким образом, автотрофные микробы, используя солнечную или химическую энергию, превращают углекислоту в органическое вещество. Основной процесс, возвращающий углекислоту в атмосферу, — разложение органических соединений под влиянием микроорганизмов. Этот процесс разложения органических безазотистых соединений называется брожением. брожение (fermentatio) — ферментативное расщепление органических веществ, преимущественно углеводов на более простые соединения; большинство типов Б. протекает в анаэробных условиях в клетках всех организмов и сопровождается освобождением энергии, используемой для поддержания жизнедеятельности. Природа конечного продукта зависит от вида микроорганизма, участвующего в ферментативном превращении субстрата. Приведем только имеющее наибольшее значение для круговорота углерода.

Брожение клетчатки. В природе огромные запасы углерода сосредоточены в клетчатке (целлюлозе) растений. После их гибели идет разложение клетчатки с высвобождением углерода в виде углекислоты, возвращающейся в атмосферу. Наиболее интенсивно клетчатка разлагается целлюлозными микробами в пищеварительном аппарате травоядных животных. Различают анаэробное и аэробное брожение клетчатки.

В ветеринарии водородное и метановое брожение клетчатки в преджелудках крупного рогатого скота имеет особое значение. При поедании этими животными большого количества зеленой массы бобовых растений (люцерны, клевера), особенно влажной от росы или дождя, в их преджелудках происходит весьма интенсивное брожение с образованием большого количества водорода, метана, углекислоты. Эти газы вызывают острое вздутие рубца — тимпанию. Интенсивно разлагают клетчатку в навозе в анаэробных условиях термофильный микроб Cl. termocellum, согревая его до 60—65oС.

Пропионовокислое брожение осуществляется бактериями семейства Propionibacterium грамположительные неподвижные палочки, обычно полиморфные, образующие булавовидные формы с одним закругленным концом, другим – конусообразным. Спор не образуют. Пропионовокислые бактерии в больших количествах обнаружываются в пищеварительном тракте (в рубце) жвачных животных.

3С6Н12О6=4СН3СН2СООН+2СН3СООН+2СО2+2Н2О

Пропионовокислые бактерии способны сбраживать молочную кислоту, образовавшуюся в результате брожения под действием других бактерий, превращая ее в пропионовую и уксусную кислоты:

3СН3СН2ОНСООН=2СН3СН2СООН+СН3СООН+Н2О+СО2

Аэробное брожение клетчатки наиболее интенсивно происходит под влиянием следующих трех родов микроорганизмов, широко распространенных в природе: Cytophaga — подвижных длинных палочек с заостренными концами, Celvibrio — изогнутых палочек, Celfacicula — коротких палочек. В расщеплении целлюлозы принимают участие миксобактерии, относящиеся к порядку Myxobacteriales: семейство Myxococcaceae( род Myxococcus), семейство Archangiaceae( род Archangium), семейство Polyangiaceae( род Polyandium), широко распространенные в почвах разных зон. В аэробных условиях клетчатку разлагают также актиномицеты и плесневые грибы, обитающие в относительно бедных почвах. К актиномицетам относятся представители родов Streptomyces, Streptosporangium, Micromonospora, к грибам – представители родов Fusarium, Dematium, Chaetomium, Trichoderma, Vertillium, Aspergillus, Penicillium, Botrytis, Rhizoctonia, Myrothecium. . В разрушении целлюлозы участвуют и хитридиомицеты, среди которых много паразитов. Целлюлозные микроорганизмы выполняют огромную санитарную роль, разлагая клетчатку отмерших растений, благодаря чему в почве накапливается гумус, повышающий ее плодородие.

Для ветеринарии среди грибов, разрушающих клетчатку, особое значение имеет Stachybotris alternans, вызывающий тяжелое заболевание животных.

Весьма вредоносный разрушитель одревесневшей клетчатки (древесины) — домовой гриб Merulium lacrymans. Этот гриб, разрастаясь в древесине, приводит ее в полную негодность (трухлое состояние), разрушая деревянные постройки, особенно потолки и полы в животноводческих помещениях.

Анаэробное разложение целлюлозы. Большинство представителей анаэробных целлюлозоразлагающих бактерий, найденных в природе, относятся к семейству Bacillaceae, роду Clostridium. Эти бактерии обитают в почвах, компостах, навозе, речном иле и сточных водах. Они устойчивы к кислотности и распрастранены не только в нейтральных, но и в кислых почвах. Типичный представитель рода, разлагающий целлюлозу при температуре 30 -40 С, — Clostridium omelianskii, впервые выделенный известным микробиологом В.Л. Омелянским в 1902 г. Этот микроорганизм имеет палочковидную форму (4-8*0,3-0,5 мкм), подвижен, образует толстые споры в клетке, поэтому спорообразующая клетка сильно раздувается и становится похожей на барабанную палочку.

Быстрый поиск по Банку Рефератов: | Описание работы | Похожие работы

Смотрите также: Биогеофизические круговороты веществ в природе (Реферат, 2000) и Предмет и задачи микробиологии (Лекция, 1999)

Разлагать целлюлозу может мезофильный вид(температурный оптимум для роста 30 -40 С) – Cl. Cellobioparum и термофильный вид(температурный оптимум составляет 60 – 75 С) — Cl. termocellum. Эти бактерии хорошо используют целлюлозу, но на обычных средах, содержащих простые сахара, они развиваются слабо. Они плохо переносят даже несколько повышенные концентрации сахаров.

Следует указать, что в рубце жвачных животных находятся специфические облигатные анаэробные целлюлозоразлагающие бактерии. Они вызывают разложение целлюлозы кормов до глюкозы, которая затем сбраживается с образованием органических кислот( уксусной, пропионовой, масляной, молочной, муравьиной, янтарной и др.), спиртов и газов(СО2 и Н2). Разложение целлюлозы в рубце животных осуществляют кокковидные и палочковидные бактерии: Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus, Bacteroides succinogenes, Butyrovibrio fibrisolvens, Ruminobacter parvum. Бактерии рубца имеют большое значение в питании жвачных животных.

При анаэробном распаде целлюлозы первоначальный продукт ее гидролиза – глюкоза в дальнейшем подвергается сбраживанию, в результате чего возникает много органических веществ, состав которых различается у отдельных культур микроорганизмов:

Мезофилы:

Дата добавления: 2015-01-13 ; просмотров: 3008 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ