Dusík je považovaný za jeden z najdôležitejších chemických prvkov, ktorý ovplyvňuje vývoj poľnohospodárskych rastlín. Táto látka ovplyvňuje proces fotosyntézy a množstvo chlorofylu v plodinách. Fixácia dusíka je zároveň dôležitým poľnohospodárskym procesom. Aplikácia dusíka vo forme hnojív sa však nepovažuje za jediné riešenie. Použitie baktérií viažucich dusík sa považuje za veľmi efektívnu možnosť.
Čo sú baktérie
Tento termín označuje predstaviteľov kráľovstva živej prírody, ktorí predstavujú kategóriu prokaryotov. Sú to organizmy, ktorých bunky neobsahujú jadro. To však neznamená, že takéto organizmy sú úplne zbavené dedičných informácií. Molekuly DNA sú voľne umiestnené v bunkovej cytoplazme. Navyše sú obklopené mušľou.
Baktérie majú mikroskopickú veľkosť, a preto ich mikrobiológia študuje. Výskumníci zistili, že prokaryoty sú jednobunkové alebo tvoria kolónie. Vyznačujú sa veľmi primitívnou štruktúrou. Okrem jadra baktériám chýbajú všetky typy plastidov, mitochondrií a lyzozómov. V každom prípade sú však ich bunky schopné vykonávať celý rad životne dôležitých procesov. Vyznačujú sa anaeróbnym dýchaním bez použitia kyslíka, nepohlavným rozmnožovaním a tvorbou cýst v nepriaznivých podmienkach.
Hlavné triedy
Klasifikácia je založená na rôznych charakteristikách, z ktorých jedna je tvar buniek. Koky sú okrúhleho tvaru, vibriá sú v tvare čiarky, spirilla sú v tvare špirály a bacily sú v tvare tyčinky.
Okrem toho sa klasifikácia baktérií vykonáva s prihliadnutím na vlastnosti bunkovej štruktúry. Pravé odrody môžu okolo svojej bunky vytvoriť hlienovú kapsulu. Okrem toho majú bičíky. Cyanobaktérie majú proces fotosyntézy a sú klasifikované ako lišajníky.
Mnohé odrody bakteriálnych mikroorganizmov sa vyznačujú sklonom k symbióze, čo je obojstranne výhodné spolužitie. Baktérie viažuce dusík sa usadzujú na koreňoch strukovín a vytvárajú uzlíky. Tieto mikroorganizmy transformujú vzdušný dusík, ktorý je dôležitý pre plný vývoj plodín.
Spôsoby stravovania
Prokaryoty sú organizmy, ktoré sa môžu živiť akýmkoľvek spôsobom. Napríklad fialové a zelené baktérie sa vyznačujú autotrofným typom výživy – vďaka využívaniu slnečnej energie. Vďaka prítomnosti plastidov sa líšia rôznymi odtieňmi, ale vždy obsahujú chlorofyl.
Je dôležité vziať do úvahy, že proces fotosyntézy v baktériách a rastlinách je výrazne odlišný. V prvom prípade voda nie je povinným činidlom. Ako dodávateľ elektrónov môže pôsobiť vodík alebo sírovodík. Preto sa počas tohto procesu neuvoľňuje kyslík.
Významná kategória bakteriálnych mikroorganizmov sa vyznačuje heterotrofným typom výživy. To znamená, že používajú hotové organické prvky. Na nasýtenie baktérií potrebnými látkami využívajú zvyšky mŕtvych organizmov. Hnilobné mikroorganizmy môžu zároveň viesť k rozkladu akejkoľvek organickej hmoty. Nazývajú sa tiež saprotrofy.
Niektoré rastlinné baktérie sú schopné vstúpiť do symbiózy s inými organizmami. Spolu s hubami sú teda súčasťou lišajníkov. Nodulové baktérie viažuce dusík sú zároveň schopné vzájomne prospešného spolužitia s koreňovým systémom strukovín.
Kto sú chemotrofy
Za dôležitú kategóriu, ktorá sa odlišuje typom vstrebávania živín, považujú chemotrofy. Sú to mikroorganizmy, ktoré sa považujú za typ autotrofov. V tomto prípade tieto baktérie namiesto slnečnej energie využívajú energiu chemickej interakcie rôznych prvkov. Chemotrofy zahŕňajú najmä baktérie viažuce dusík. Spôsobujú oxidáciu množstva anorganických zlúčenín a zároveň si zabezpečujú potrebné množstvo energie.
Habitat baktérií viažucich dusík
Vo všeobecnosti sú baktérie všadeprítomné. Odrody viažuce dusík zároveň žijú v pôde, presnejšie na koreňoch strukovín.
Stavba tela
Funkcie nodulových baktérií súvisia s ich štruktúrou. Takéto mikroorganizmy možno vidieť voľným okom. Usadzujú sa na koreňovom systéme strukovín a obilnín a prenikajú do rastlín. V tomto prípade sa vytvárajú zahustenia, v ktorých sa pozorujú metabolické procesy.
Rastliny potrebujú dusík pre normálne fungovanie. Príroda obsahuje dostatočné množstvo tohto prvku. Napríklad vo vzduchu jeho množstvo dosahuje 78%. Plodiny však túto látku v tejto forme nedokážu absorbovať. Mikroorganizmy viažuce dusík sú schopné absorbovať dusík z atmosféry. Potom túto látku transformujú do formy, ktorá je dostupná pre plodiny.
Výkon
Aby sme lepšie pochopili funkciu mikroorganizmov viažucich dusík, stojí za to zvážiť príklad chemotrofnej baktérie s názvom Azospirillum. Tento organizmus žije na koreňovom systéme obilnín - pšenice alebo jačmeňa. Právom zaujíma vedúce postavenie medzi producentmi dusíka. Tento organizmus uvoľňuje až 60 kilogramov tejto látky na 1 hektár úrodnej plochy.
Medzi baktérie viažuce dusík v strukovinách patrí rhizobitum, sinorizobium a ďalšie. Sú tiež vysoko účinné. Takéto rastliny sú schopné vyprodukovať až 390 kilogramov dusíka na 1 hektár pôdy. Na viacročných strukovinách sa tvoria baktérie, ktoré sa vyznačujú maximálnou produktivitou. Tento parameter dosahuje 560 kilogramov na 1 hektár osiatej plochy.
Vlastnosti života
V závislosti od charakteristík ich životných procesov možno všetky mikroorganizmy viažuce dusík rozdeliť do dvoch kategórií. Prvá skupina sa považuje za nitrifikáciu. V tomto prípade metabolické procesy pozostávajú z reťazca chemických transformácií. V tomto prípade sa amónium mení na dusitany, čo sú soli kyseliny dusičnej. Na druhej strane sa dusitany premieňajú na dusičnany. Sú to tiež soli tejto zlúčeniny. V tejto forme je dusík lepšie absorbovaný koreňmi plodín.
Druhá skupina sa nazýva denitrifikátory. Vykonávajú opačný proces. V tomto prípade sa dusičnany, ktoré sú prítomné v pôde, transformujú na plynný dusík. V dôsledku toho sa pozoruje cirkulácia tejto látky v prírode.
Spomedzi životných procesov stojí za to vyzdvihnúť aj reprodukciu. Vykonáva sa rozdelením buniek na dve časti. Oveľa menej často k tomu dochádza pučaním. Bakteriálne mikroorganizmy sa môžu rozmnožovať aj sexuálne. Táto metóda sa nazýva konjugácia, počas ktorej dochádza k výmene genetických informácií.
Keďže korene kultúry vylučujú veľké množstvo cenných prvkov, usadzuje sa na nich množstvo baktérií. Transformujú rastlinné zvyšky na látky, ktoré môžu rastliny absorbovať.Výsledkom je, že vrstva pôdy okolo nej má špeciálne vlastnosti. Nazýva sa to rizosféra.
Ako sa baktérie dostanú do koreňa?
Existuje niekoľko možností na zavedenie bakteriálnych buniek do koreňového tkaniva. Stáva sa to v dôsledku poškodenia krycích tkanív alebo v oblastiach, kde sa hromadia mladé koreňové bunky. Chemotrofy môžu tiež preniknúť do plodín v zóne koreňových vlasov. Potom sa nakazia.
V dôsledku aktívneho delenia bakteriálnych buniek sa vytvárajú uzliny. Potom sa objavia infekčné vlákna, ktoré naďalej prenikajú do rastlinného tkaniva. Časom tu vzniká špeciálna látka leghemoglobín. V štádiu optimálnej aktivity sa uzliny stávajú ružovými. Je to spôsobené prítomnosťou pigmentu.
Význam v ekonomike
Ľudia už dávno dokázali, že ak vykopete strukoviny s pôdou, zvýši sa produktivita rastlín. Pointou však nie je proces orby. Takáto pôda je lepšie nasýtená dusíkom, čo je dôležité pre vývoj plodín. Preto baktérie viažuce dusík nazývaná továreň na dusičnany.
Baktérie viažuce dusík sú dôležité mikroorganizmy, ktoré sa aktívne využívajú v poľnohospodárstve. Je to spôsobené ich schopnosťou získavať dusík zo vzduchu a transformovať ho do formy dostupnej pre rastliny.
