Почва с бактериями

Болезнетворные бактерии: среда обитания. Бактерии в организме человека

Бактерии - древнейшие обитатели нашей планеты. Им удалось адаптироваться почти ко всем возможным условиям жизни. Бактерии существуют на Земле миллиарды лет. Они широко распространены по планете и присутствуют во всех ее экосистемах. В статье мы затронем вопрос о том, какие заболевания вызывают болезнетворные бактерии. Среда обитания этих организмов также будет нами рассмотрена.

Эволюция бактерий

Первые их представители появились более 3,5 млрд лет назад. В течение практически миллиарда лет эти организмы оставались единственными живыми существами на Земле.

Сначала бактерии имели примитивное строение. Затем оно усложнилось, однако и сейчас эти организмы являются самыми примитивными одноклеточными. Интересно, что и в наше время некоторые бактерии сохранили черты, свойственные их предкам. Это относится к организмам, живущим в горячих серных источниках, а также обитающим на дне водоемов (в бескислородных илах).

Почвенные бактерии

Почвенные организмы - самая многочисленная группа бактерий. Их форма идеально приспособлена к существованию в тех условиях, которые они предпочитают. В ходе эволюции она практически не менялась. По форме почвенные бактерии могут напоминать палочку, шар. Они также могут иметь изогнутую форму. Эти организмы в основном являются хемосинтетиками. Другими словами, энергию они получают в результате особых окислительно-восстановительных реакций, которые происходят с участием углекислого газа (диоксида углерода). В итоге этого процесса данные организмы синтезируют такие вещества, которые используют для жизнедеятельности другие виды.

болезнетворными бактериями являются

Виды бактерий в почве

Плодородная почва имеет богатый и разнообразный бактериальный состав. Среди его обитателей выделяются:

  • бактерии гниения;
  • азотфиксирующие организмы;
  • болезнетворные бактерии, среда обитания которых - почва;
  • бактерии брожения (уксуснокислые, молочнокислые, маслянокислые);
  • микроорганизмы, которые восстанавливают тяжелые металлы.

Среди них далеко не все опасны для растений или животных. Многие, напротив, полезны. Они играют важную роль в природе. Однако в почве встречаются и болезнетворные бактерии. Среда обитания их способствует тому, что в основном от них страдают именно растения.

Профилактика появления болезнетворных бактерий в почве

Если осторожно обращаться с почвой, периодически чередовать культуры, выращиваемые на ней, она будет справляться с вредными бактериями и токсичными веществами самостоятельно. К примеру, токсичные вещества всегда появляются при гниении и распаде корней, стеблей и листьев. Однако на здоровой почве этот процесс будет протекать естественно, в ней не будут размножаться болезнетворные бактерии растений. Проблема появляется, если резко возрастает количество растительной массы, требующей переработки. Поэтому необходимо срезать лишние ветви, выкорчевывать деревья, удалять и обрезать кустарники, выносить все щепки, корни и веточки с участка.

в чем опасность для человека болезнетворных бактерий

Борьба с болезнетворными почвенными бактериями

Если вы обнаружили, что на вашем участке все время болеет только один вид растений, не нужно из года в год опрыскивать пораженные листья и стебельки. Дело в том, что вредоносный источник обитает в почве. Поэтому следует оградить семена от заражения. Тогда растения, которые появятся из них, будут здоровыми.

Разведенный в воде марганцовокислый калий является наиболее простым средством борьбы с бактериями. Его следует развести в воде в расчете 1 г на 100 мл воды. Далее следует на полчаса замочить в нем семена, после чего тщательно промыть их водой. Еще одно средство - растворить в литре воды по 1 грамму кристалликов марганцовки и "синего камня" (медного купороса) и добавить 0,2 г борной кислоты.

Болезнетворные бактерии в организме человека

Эти организмы - симбионты-паразиты. В чем опасность для человека болезнетворных бактерий? Они получают питание, используя для этого другой организм, в том числе человеческий. Кроме того, они отравляют последний продуктами своей жизнедеятельности. В результате этого могут возникать тяжелые заболевания: холера, тиф, сибирская язва, туберкулез, бруцеллез и др.

Наиболее распространенной средой их обитания является слюна больного человека, а также посуда и иные предметы, которыми пользовался больной. Также они могут попасть в организм через застоявшийся воздух помещений. Болезнетворные бактерии встречаются в воде, пище и почти на всех поверхностях. Для них особенно благоприятны антисанитарные условия. От больных животных также можно заразиться, поскольку некоторые виды этих бактерий, опасные для них, могут навредить и нам.

И растения, как мы уже говорили, могут поражать болезнетворные бактерии. Среда их обитания включает, в частности, плоды растений. Визуально пораженный ими плод легко можно определить. Поэтому следует быть внимательным к овощам и фруктам, употребляемым в пищу, в особенности к дикорастущим. Ведь болезнетворными бактериями являются организмы, которые вызывают опасные заболевания. Соблюдение личной гигиены, а также проветривание помещений - вот лучшая профилактика.

Кишечная палочка

Болезнетворные бактерии, среда обитания которых - человеческий организм, многочисленны. Возьмем, к примеру, кишечную палочку. Она является бактерией-симбионтом, источником питательных веществ для которой служит организм теплокровных животных. Преимущественно кишечная палочка имеет палочковидную форму. Обитает она главным образом в нижней части кишечной полости. Однако кишечная палочка может встречаться также и в продуктах, в воде. Кроме того, она способна выживать в течение некоторого времени в окружающей среде.

бактерии в организме человека

Существует множество разновидностей (штаммов) этого вида бактерий. Основная часть из них является безвредной. Эти организмы присутствуют в нормальной кишечной флоре как животных, так и человека. Температура 37 °С является оптимальной для них.

Одна из версий гласит, что кишечная палочка проникает в организм человека в течение 40 часов после его появления на свет, а обитает в нем в течение всей жизни человека. Источником ее попадания в организм может быть материнское молоко или люди, контактирующие с ребенком. Согласно другой версии, эта бактерия еще в материнской утробе заселяет организм.

Кишечная палочка является безвредной в обычных для нее условиях обитания. Однако она может стать патогенной, если окажется в других частях нашего организма. Кроме того, ее болезнетворные штаммы могут проникнуть извне. В результате этого у человека наблюдаются различные желудочно-кишечные инфекции.

Стрептококки

Эти бактерии, вызывающие болезни, составляют примерно половину микрофлоры нашей ротоглотки. Однако здесь они не опасны. Остатки пищи или слущенный эпителий - отличная питательная среда для стрептококков. Они встречаются также в желудочно-кишечном тракте, половых органах, дыхательных путях. Большое количество этих организмов обитает на коже человека. Иммунитет сдерживает их развитие.

болезнетворные бактерии среда обитания

Бактерии под действием ряда факторов превращаются из условно-патогенных в болезнетворные бактерии. В результате этого они вызывают тяжелые инфекционные заболевания.

Стафилококки

С самого рождения у человека начинается контакт с инфекцией, которую вызывает стафилококк. Организм в течение жизни вырабатывает стойкий иммунитет к ней. Под воздействием ряда факторов эти бактерии превращаются в болезнетворные. Они поражают кожу, и возникают ячмени, пиодермии, нарывы, фурункулы и карбункулы. Распространение инфекции приводит к фолликулитам, целлюлитам, флегмонам мягких тканей, абсцессам, маститам и гидраденитам.

бактерии вызывающие болезни

Стафилококк проникает внутрь организма с током крови. Он вызывает заболевания сердца (эндокардиты и перикардиты), костей (остеомиелиты), суставов (бактериальные артриты), мочевыводящей системы, мозга, нижних и верхних дыхательных путей. Практически все ткани и органы человека может поражать стафилококковая инфекция. Видов заболеваний, которые она вызывает, насчитывается более ста. Энтеротоксины стафилококков, попадая в желудочно-кишечный тракт с продуктами питания, приводят к пищевому отравлению (токсикоинфекции).

Дети до года, а также взрослые с ослабленным иммунитетом являются наиболее подверженными заражению. Проявления поражений варьируются. Они зависят от места внедрения стафилококка в организм, от степени его агрессивности, а также от состояния иммунитета больного.

Туберкулезная палочка

Человек, заразившийся туберкулезной палочкой, заболевает туберкулезом. При этом в костях, почках, легких, а также некоторых других органах появляются мелкие бугорки, которые со временем распадаются. Туберкулез - очень опасное заболевание, бороться с которым порой приходится годами.

какие бактерии болезнетворные

Чумная палочка

Чумные палочки - это также бактерии, вызывающие болезни. Заражение ими приводит к появлению еще более тяжелого и одного из самых скоротечных заболеваний - чумы. Иногда от первых признаков заражения до летального исхода проходит всего лишь несколько часов. В древние времена опустошительные эпидемии этого заболевания являлись страшным бедствием. Имелись случаи, когда целые села и даже города вымирали от них.

К примеру, в 6-м веке эта болезнь проникла в Центральную Европу с Востока. Свирепствуя здесь, чума убивала тысячи человек в сутки в крупных городах. И в наше время это заболевание остается опасным. Чумные бактерии переносят блохи, которые паразитируют на крысах, мышах и сусликах.

болезнетворные бактерии растений

Другие места обитания болезнетворных бактерий

Бактерии могут выбирать для жизни не только те места, которые были рассмотрены выше. Некоторые из них существуют в условиях, которые кажутся непригодными для жизни. Это и горячие источники, и полярные льды, и разреженный воздух, и сильное давление. Борьба с болезнетворными бактериями актуальна везде. Ведь на Земле не существует такого места, где их нельзя было бы обнаружить.

Итак, мы рассказали о том, какие бактерии болезнетворные и где они живут. Конечно, в этой статье описываются лишь основные их представители. Виды болезнетворных бактерий, как вы знаете, многочисленны, поэтому знакомство с ними может продолжаться очень долго.

fb.ru

Почва – борьба с бактериями в почве, улучшение почвы

Чем опасен неявный мусор?

Если соблюдать осторожность в обращении с почвой, чередовать культуры, она сама будет справляться с возникающими токсичными веществами и вредными бактериями. Например, токсичные вещества неизбежно возникают при распаде и гниении корней, листьев и стеблей. Если почва здорова, процесс этот происходит естественно. Проблема может возникнуть, если вдруг увеличится количество растительной массы, которую ей нужно переработать.

Поэтому, выкорчевывая деревья, срезая лишние ветви, обрезая и удаляя кустарники, выносите с участка все веточки и корни, щепки и другие остатки.

Кроме того, в почве могут оседать пыль и гарь, выхлопные газы и выбросы предприятий. Ясно, что недопустимо устраивать участок рядом с объектами, выделяющими такие отходы. Всем этим будут наполняться плоды и листва растений, яд распределится в самых аппетитных ломтиках, и употреблять их в пищу будет небезопасно.

Как бороться с болезнетворными бактериями в почве?

Если вы заметили, что один и тот же вид растений на участке постоянно болеет, нет смысла опрыскивать пораженные стебельки и листья из года в год. Вредоносный источник гнездится в почве, и нужно оградить от заражения семена. Тогда и само растение вырастет здоровым.

Самое простое средство – марганцовокислый калий, разведенный в воде (на 100 мл воды – 1 г). Замочите в нем семена на полчаса, хорошенько промойте водой.

Еще один рецепт: в литре воды растворите 1 г кристалликов марганцовки, 0,2 г борной кислоты, 1 г медного купороса («синего камня»).

Не путайте болезнетворные бактерии с бактериальными удобрениями. Последние как раз и призваны улучшать свойства почвы, это своеобразный «йогурт» для нашего участка. О таких удобрениях (нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин) речь пойдет в другом разделе.

Выясните причину болезни. Стоит задуматься над этим, ведь грибки и голод насекомых – не причины, а следствие ослабленности.

Можно провести параллель с человеческим здоровьем: микроорганизмов вокруг нас миллионы, но «подхватывают» их только люди с ослабленным иммунитетом. Можно бороться с насморком, а можно укрепить организм целиком.

Так же и растения. Старайтесь смотреть «глубже», раньше предпринимать меры по укреплению, закаливанию растения.

Есть ли безопасные способы обеззараживания почвы?

Существует древний способ обеззараживания почвы. Он хорошо знаком вам наряду с другими мерами по улучшению состояния участка. Это глубокая отвальная вспашка, когда пласт земли переворачивается.

Но, как и все экстремальные меры, этот способ обработки почвы уместен не чаще одного раза в пятилетку. Итак, вместо того чтобы перекапывать, организуйте вспашку участка плугом.

Болезнетворные бактерии, процветающие в верхнем слое почвы, погибнут без доступа воздуха и света.

Есть и еще один простой и действенный способ. Давно известно, что большое количество навозного компоста угнетает болезнетворные грибки и бактерии. Происходит это благодаря тому, что в навозном компосте помимо питательных веществ есть природные антибиотики.

Каковы простые способы обеззараживания семян?

Самое простое обеззараживание семян – обработка 1%-ным раствором марганцовки – или 1 г вещества на полстакана воды. В течение 20 минут семена держат в растворе, а потом тщательно промывают в чистой воде. Семена помидоров можно обработать чистым соком алоэ, поместив их в него на сутки. После сока алоэ промывка не требуется. Перед выделением сока алоэ выдерживают длительное время в холодильнике.

Среди множества рецептов растворов для обеззараживания семян есть и совершенно аптечные.

Например,валериана поможет не только человеку. Ее настой хорош для семян цикория, сельдерея, огурцов, томатов, моркови, сладкого перца, тыквы и лука. Хорошенько просушите и проветрите их перед посадкой, иначе грядки будут раскопаны котами.

В настое аптечной ромашки обработайте семена хрена, фасоли, гороха, капусты и редиса.

А такой богатый дубильными веществами препарат как кора дуба может пригодиться в качестве настоя семенам бобов и салатов.

Для обработки семян в настое растений заверните их в лоскут ткани и держите около получаса. Фасоль реагирует моментально: ей достаточно 15 минут – и в грядку!

Что такое термическая обработка почвы?

Это – радикальный метод. В старину термическая обработка почвы заключалась в сжигании стерни. Людям, живущим в районах, где поля на виду, не раз приходилось видеть подобные «маленькие пожары». Смысл этого действия в том, что с помощью огня почва стерилизуется, в ней погибают и вредители, и болезнетворные бактерии, и семена сорной травы

Стоит повторить, что это – радикальный метод. И что наравне с болезнетворными, в почве погибают и полезные бактерии и насекомые. Правда, полезные бактерии и восстановятся быстрее вредных. Поэтому «для профилактики» делать этого не стоит. У хорошего хозяина вредные насекомые не водятся, трава сорной не считается, а почва здоровая.

Если же участок совсем запущен, попробуйте прибегнуть к термической обработке. Чаще всего в этом нуждается почва в теплице. Покройте землю тонким слоем соломы и сожгите ее, соблюдая меры безопасности.

Исправляем кислотность

В зависимости от степени кислотности внесите в почву известь. При очень кислой реакции почвы на легкосуглинистой вносят 650-800 граммов на квадратный метр известковой муки или мела, а если у вас жженая или негашеная известь – 400-500 г на м2.

При слабокислой реакции внесите соответственно 200-250 г/м2 и 150-200 г/м2. Еще кислотность почвы снижает зола. На сильнокислых почвах ее можно вносить до 400-500 г/м2, на слабокислых – не более 100-200 г/м2.

Для облегчения вашей работы напомним, что в десятилитровом ведре помещается 6 кг извести и 5 кг золы.

Борясь с кислотностью почвы, вы тем самым уменьшите и количество сорняков, предпочитающих кислую среду.

ogorod.mirtesen.ru

Почва — Википедия

Первичное почвообразование

В российском почвоведении приведена концепция, что любая субстратная система, обеспечивающая рост и развитие растений «от семени до семени», есть почва. Идея эта дискуссионная, поскольку отрицает докучаевский принцип историчности, подразумевающий определённую зрелость почв и разделение профиля на генетические горизонты, но полезна в познании общей концепции развития почв.

Зачаточное состояние профиля почв до появления первых признаков горизонтов можно определять термином «инициальные почвы». Соответственно выделяется «инициальная стадия почвообразования»— от почвы «по Вески» до того времени, когда появится заметная дифференциация профиля на горизонты, и можно будет прогнозировать классификационный статус почвы. За термином «молодые почвы» предложено закрепить стадию «молодого почвообразования» — от появления первых признаков горизонтов до того времени, когда генетический (точнее, морфолого-аналитический) облик будет достаточно выраженным для диагностики и классификации с общих позиций почвоведения.

Генетические характеристики можно давать и до достижения зрелости профиля, с понятной долей прогностического риска, например, — «инициальные дерновые почвы»; «молодые проподзолистые почвы», «молодые карбонатные почвы». При таком подходе номенклатурные трудности разрешаются естественно, на базе общих принципов почвенно-экологического прогнозирования в соответствии с формулой Докучаева-Йенни (представление почвы как функции факторов почвообразования: S = f(cl, o, r, p, t …)).

Антропогенное почвообразование

В научной литературе для земель после горных работ и других нарушений почвенного покрова закрепилось обобщённое название «техногенные ландшафты», а изучение почвообразования в этих ландшафтах оформилось в «рекультивационное почвоведение». Был предложен также термин «технозёмы», по сути представляющий попытку объединить Докучаевскую традицию «-зёмов» с техногенными ландшафтами.

Отмечается, что логичнее применять термин «технозём» к тем почвам, которые специально создаются в процессе технологии горных работ путём разравнивания поверхности и насыпания специально снятых гумусовых горизонтов или потенциально плодородных грунтов (лёсса). Использование этого термина для генетического почвоведения вряд ли оправданно, так как итоговым, климаксным продуктом почвообразования будет не новый «-зём», а зональная почва, например, дерново-подзолистая, или дерново-глеевая.

Для техногенно-нарушенных почв предлагалось использовать термины «инициальные почвы» (от «нуль — момента» до появления горизонтов) и «молодые почвы» (от появления до оформления диагностических признаков зрелых почв), указывающие на главную особенность таких почвенных образований — временные этапы их эволюции из недифференцированных пород в зональные почвы.

Основная статья: Классификация почв

Единой общепринятой классификации почв не существует. Наряду с международной (Классификация почв ФАО и сменившая её в 1998 году WRB) во многих странах мира действуют национальные системы классификации почв, часто основанные на принципиально разных подходах.

В России к 2004 году специальной комиссией Почвенного института им. В. В. Докучаева, руководимой Л. Л. Шишовым, подготовлена новая классификация почв, являющаяся развитием классификации 1997 года. Однако российским почвоведами продолжает активно использоваться и классификация почв СССР 1977 года.

Из отличительных особенностей новой классификации можно назвать отказ от привлечения для диагностики факторно-экологических и режимных параметров, трудно диагностируемых и часто определяемых исследователем чисто субъективно, фокусирование внимания на почвенном профиле и его морфологических особенностях. В этом ряд исследователей видят отход от генетического почвоведения, делающего основной упор на происхождении почв и процессах почвообразования. В классификации 2004 года вводятся формальные критерии отнесения почвы к определённому таксону, привлекается понятие диагностического горизонта, принятое в международной и американской классификациях. В отличие от WRB и американской Soil Taxonomy, в российской классификации горизонты и признаки не равноценны, а строго ранжированы по таксономической значимости. Бесспорно важным нововведением классификации 2004 года стало включение в неё антропогенно-преобразованных почв.

В американской школе почвоведов используется классификация Soil Taxonomy, имеющая распространение также в других странах. Характерной её особенностью является глубокая проработка формальных критериев отнесения почв к тому или иному таксону. Используются названия почв, сконструированные из латинских и греческих корней. В классификационную схему традиционно включаются почвенные серии — группы почв, отличных лишь по гранулометрическому составу, и имеющие индивидуальное название — описание которых началось ещё при картировании Почвенным бюро территории США в начале XX века.

Термины по ГОСТ 27593-88(2005):

Классификация почв — система разделения почв по происхождению и (или) свойствам.

  • Тип почвы — основная классификационная единица, характеризуемая общностью свойств, обусловленных режимами и процессами почвообразования, и единой системой основных генетических горизонтов.
  • Подтип почвы — классификационная единица в пределах типа, характеризуемая качественными отличиями в системе генетических горизонтов и по проявлению налагающихся процессов, характеризующих переход к другому типу.
  • Род почвы — классификационная единица в пределах подтипа, определяемая особенностями состава почвенно-поглощающего комплекса, характером солевого профиля, основными формами новообразований.
  • Вид почвы — классификационная единица в пределах рода, количественно отличающаяся по степени выраженности почвообразовательных процессов, определяющих тип, подтип и род почв.
  • Разновидность почвы — классификационная единица, учитывающая разделение почв по гранулометрическому составу всего почвенного профиля.
  • Разряд почвы — классификационная единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород.

Климат как фактор географического распространения почв

Климат— один из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв — в значительной степени определяется космическими причинами (количеством энергии, получаемой земной поверхностью от Солнца). С климатом связано проявление самых общих законов географии почв. Он влияет на почвообразование как непосредственно, определяя энергетический уровень и гидротермический режим почв, так и косвенно, воздействуя на другие факторы почвообразования (растительность, жизнедеятельность организмов, почвообразующие породы и т. д.).

Непосредственное влияние климата на географию почв проявляется в разных типах гидротермических условий почвообразования. Тепловой и водный режимы почв оказывают влияние на характер и интенсивность всех физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве. Ими регулируются процессы физического выветриваниягорных пород, интенсивность химических реакций, концентрация почвенного раствора, соотношение твёрдой и жидкой фазы, растворимость газов. Гидротермические условия влияют на интенсивность биохимической деятельности бактерий, скорость разложения органических остатков, жизнедеятельность организмов и другие факторы, поэтому в разных районах страны с неодинаковым тепловым режимом скорость выветривания и почвообразования, мощность почвенного профиля и продуктов выветривания существенно различны.

Климат определяет наиболее общие закономерности распространения почв — горизонтальную зональность и вертикальную поясность.

Климат является результатом взаимодействия климатообразующих процессов, протекающих в атмосфере и деятельном слое (океанах, криосфере, поверхности суши и биомассе) — так называемой климатической системе, все компоненты которой непрерывно взаимодействуют друг с другом, обмениваясь веществом и энергией. Климатообразующие процессы можно разделить на три комплекса: процессы теплооборота, влагооборота и атмосферной циркуляции.

Почва по определению Докучаева - наружный слой горных пород измененный под влиянием воды, воздуха и различных организмов. По определению Хлопина, почва - это верхний слой коры, на котором гнездится органическая жизнь.

Почва как среда обитания живых организмов

Почва обладает плодородием — является наиболее благоприятным субстратом или средой обитания для подавляющего большинства живых существ — микроорганизмов, животных и растений. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности.

Геохимические функции

Свойство различных почв по-разному аккумулировать разнообразные химические элементы и соединения, одни из которых необходимы для живых существ (биофильные элементы и микроэлементы, различные физиологически-активные вещества), а другие являются вредными или токсичными (тяжёлые металлы, галогены, токсины и пр.), проявляется на всех живущих на них растениях и животных, включая и человека. В агрономии, ветеринарии и медицине такая взаимосвязь известна в виде так называемых эндемических болезней, причины которых были раскрыты только после работ почвоведов.

Почва оказывает существенное влияние на состав и свойства поверхностных, подземных вод и всю гидросферу Земли. Фильтруясь через почвенные слои вода извлекает из них особый набор химических элементов, характерный для почв водосборных территорий. А поскольку основные хозяйственные показатели воды (её технологическая и гигиеническая ценность) определяются содержанием и соотношением этих элементов, то нарушение почвенного покрова проявляется также в изменении качества воды.

Регуляция состава атмосферы

Почва является главным регулятором состава атмосферы Земли. Обусловлено это деятельностью почвенных микроорганизмов, в огромных масштабах продуцирующих разнообразные газы— азот и его оксиды, кислород, диоксид и оксид углерода, метан и другие углеводороды, сероводород, ряд прочих летучих соединений. Большинство из этих газов вызывают «парниковый эффект» и разрушают озоновый слой, вследствие чего изменение свойств почв может привести к изменению климата на Земле. Не случайно происходящий в настоящее время сдвиг в климатическом равновесии нашей планеты специалисты связывают в значительной степени с нарушениями почвенного покрова.

Распаханное поле, Вюртемберг

Почву часто называют главным богатством любого государства в мире, поскольку на ней и в ней производится около 90 % продуктов питания человечества. Также земля применялась в древности в качестве строительного материала. Деградация почв сопровождается неурожаями и голодом, приводит к бедности государств, а гибель почв может вызвать гибель всего человечества. Около трети почв в мире уже деградировали, это связано с современными методами ведения сельского хозяйства, вырубкой лесов и глобальным потеплением. На создание трехсантиметрового слоя почвы уходит около тысячи лет, и если нынешние темпы деградации сохранятся, верхний слой почвы во всем мире может исчезнуть в течение примерно 60 лет.

Основная статья: Почвоведение

Описанию свойств почв и их классификации человек уделял внимание со времени возникновения земледелия. Тем не менее, появление почвоведения как науки произошло лишь в конце XIX века и связано с именем В. В. Докучаева. В. И. Вернадский также внёс вклад в почвоведение. Он называл почву биокосным образованием, то есть состоящим из живого и неживого вещества.

Международный год почв

Международный год почв 2015

20 декабря 2013 года Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций провозгласила 2015 год Международным годом почв(МГП), а 5 декабря ежегодно проводится Всемирный день почв.

Проведение МГП в 2015 году поручено Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций с привлечением Глобального почвенного партнерства и в сотрудничестве с правительствами стран и секретариатом Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием.

Целью проведения МГП является повышение осведомленности общественности о значимости почв для продовольственной безопасности и важнейших экосистемных функций.

ru.wikipedia.org

Улучшение почвы и борьба с бактериями

Почвы бывают разными, однако все они нуждаются в должном уходе. Улучшение почвы, ее периодическое и своевременное обеззараживание, а также борьба с вредоносными бактериями – крайне важные мероприятия, способствующие получению в будущем хорошего и обильного урожая. И этими мероприятиями однозначно не стоит пренебрегать.

Вред мусора на участке

Как правило, если осторожно обращаться с землей и чередовать посадку культур, с вредоносными бактериями и различными токсичными веществами она сумеет справиться самостоятельно.

При распаде стебельков, листочков и корней, а также при их последующем гниении всегда образуются многочисленные токсичные соединения. В здоровой почве все процессы протекают своим чередом, однако если объем растительной массы существенно вырастет и переработать его полностью земля не сможет, неизбежно возникновение сложностей.

Во время удаления и обрезки кустарников, срезания лишних веточек и выкорчевывания деревьев следует оперативно удалять с участка все щепочки, корешки, веточки и иные остатки.

Помимо всего прочего, в почве с легкостью оседают гарь с пылью. Не стоит забывать и про выхлопные газы и далеко не полезные выбросы различных предприятий.

Борьба с бактериями

Если все время болеют одни и те же растения и ежегодное опрыскивание поврежденных листочков и стебельков оказывается безрезультатным, высока вероятность того, что источник инфекции находится в земле. Если оградить от заражения семена, то и растения вырастут здоровыми.

Наипростейшим средством обеззараживания семян является растворенный в воде порошок марганцовокислого калия (1 г на 100 мл воды). Подготовленные семена замачивают в данном составе на протяжении получаса, после чего как следует промывают чистой водой. Готовят и такой раствор: разводят в литре воды всем известный медный купорос (1 г), немного борной кислоты (0,2 г) и марганцовку (1 г).

Как безопасно обеззаразить почву

Глубокая отвальная вспашка – самый древний и прекрасно знакомый всем способ. Для такой вспашки характерно переворачивание почвенных пластов. Однако данный способ уместно применять раз в несколько лет.

Можно просто вспахать участок плугом – все проживающие в верхнем почвенном слое и прекрасно себя там чувствующие болезнетворные бактерии при отсутствии света и нехватке воздуха быстро найдут свою погибель.

Существует еще один очень действенный и довольно простой способ. Общеизвестно, что навозный компост в солидных дозах обладает способностью угнетать бактерии и вредоносные грибки. Связано это с тем, что, кроме питательных веществ, он содержит еще и полезные так называемые природные антибиотики. Поэтому не стоит оставлять без внимания и этот вариант.

Термическая обработка почвы

Этот метод можно смело отнести к наиболее радикальным. В старину термической обработкой считалось сжигание стерни. Невозможно поспорить с тем, что под воздействием огня земля отлично стерилизуется, а также в ней гибнут не только семена сорной растительности, но и вредоносные бактерии вместе с различными вредителями.

А радикальным данный способ считается потому, что наряду с бактериями и назойливыми вредителями зачастую гибнут также и полезные насекомые и бактерии. Конечно, полезным бактериям удается восстановиться гораздо быстрее бактерий вредных, однако списывать со счетов данный факт все же не стоит. И уж тем более нецелесообразно применять термическую обработку земли в профилактических целях. Ее допускается проводить лишь в особо запущенных случаях.

В основном потребность в термической обработке возникает у земли в теплицах. Для проведения такой обработки сначала земля покрывается тоненьким слоем соломы, а потом солома поджигается. Особо важно при этом соблюдение мер безопасности.

Борьба с кислотностью почвы

Такая борьба помогает не только улучшить почву, но и существенно уменьшить число отдающих предпочтение кислой среде сорняков.

В почву, в зависимости от степени ее кислотности, вносят обыкновенную известь. При ярко выраженной кислой реакции необходимо вносить мел либо известковую муку в количестве 650 – 800 г на квадратный метр (при использовании негашеной либо жженой извести - 400 – 500 г). В случае слабокислой реакции вносят соответственно по 200 – 250 г (либо 150 – 200 г) на каждый квадратный метр.

Хорошо помогает в снижении кислотности почв и обыкновенная зола, вносимая на почвах со слабой кислотностью в количестве, не превышающем 100 – 200 г на каждый квадратный метр, а на почвах с сильной кислотностью ее потребуется побольше - до 400 – 500 г.

Для информации: одно десятилитровое ведерко вмещает 5 кг золы или 6 кг извести.

asienda.ru

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:

  1. Деструкторы – бактерии, которые живут в почве и минерализуют (разлагают) органические соединения, попавшие в верхние слои почвы. Их роль – превращать останки животных и растений в неорганические вещества.
  2. Азотфиксирующие или клубеньковые микробы – симбионты растений. Их роль заключается в том, что только виды клубеньковых микробов могут связывать неорганический атмосферный азот и снабжать им растение. Тем самым азотфиксаторы обогащают минеральный состав растительных тканей.
  3. Хемоавтотрофы – собирают имеющуюся неорганику в органические молекулы, используя при этом энергию химических реакций, которые протекают внутри самой бактерии. Это группа автотрофов. Их роль заключается в том, что они могут обработать накапливающиеся в почве неорганические вещества и «кормить» ими растения.

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.

  1. В почве широко распространены представители класса Клостридии. Известны и азотфиксирующие Клостридии, и Клостридии-редуценты. Среди этого класса микроорганизмов встречаются и болезнетворные патогенные микробы, но в почве такие могут присутствовать только в качестве аллохтонных (случайных) прокариотов. Известные почвенные Клостридии – анаэробные микробы, роль которых заключается в высвобождении углекислого газа из органических сахаров, содержащихся в клетках тканей погибших растений.
  2. Бациллы – еще одно семейство спорообразующих бактерий, которыми богаты почвы. Бациллы в основном аэробы и факультативные анаэробы, которые могут жить в присутствии кислорода, но не могут им дышать. Среди Бацилл обнаружены самые крупные виды, которые могут достигать размеров до 5 мкм. Самая известная Бацилла – Сенная палочка.
  3. Еще одно семейство бактерий, которое широко распространено в почвах – Псевдомонады. Это аэробные микроорганизмы, их не бывает среди анаэробов. Некоторые группы могут быть патогенными для растений. Псевдомонады могут расщеплять буквально любой субстрат. Их большое количество на очистных сооружениях, также они перерабатывают синтетические и токсичные отходы.

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:

  • нитрифицирующие – аэробные микробы, которые включают неорганический азот в органические соединения;
  • окислители серы – аэробные прокариоты, включают неорганическую серу в органические молекулы;
  • железобактерии – аэробные ацидофильные (живут в средах с повышенной кислотностью) бактерии, включающие в состав органики неорганическое железо;
  • водородные и карбоксидобактерии – аэробные микроорганизмы, которые преобразуют молекулярный водород и углекислый газ.

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.

probakterii.ru

Бактерии

Бактерии – самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук – голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство – Бактерии.

Форма тела

Бактерии – многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других – на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно – азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии – передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии – самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой – клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи – капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула – не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, - нуклеиновая кислота – ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество – ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра – нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы – организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Гетеротрофы – организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.

Бактерии-сапрофиты Бактерии-симбионты Бактерии-паразиты

Извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающего органического материала. Обычно они выделяют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты.

Живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу. Бактерии, живущие в утолщениях корней бобовых растений.

Живут внутри другого организма или на нём, укрываются и питаются его тканями. Вызывают различные заболевания – бактериозы.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням – такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

  • через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
  • через корневые волоски;
  • только через молодую клеточную оболочку;
  • благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
  • благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

  • инфицирование корневых волосков;
  • процесс образования клубеньков.

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других – без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой – раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные – нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах – аминокислотах, углеводах, витаминах, - которые должны присутствовать в среде, так как сами они не смогут их синтезировать. Такие микроорганизмы называются гетеротрофами. Они получают необходимую им энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода). В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают:

  • сапрофитные формы – питаются мёртвым органическим веществом (молочно-кислые бактерии, бактерии гниении я и др.);
  • бактерии-паразиты – развиваются только на живых организмах (менингококки, гонококки, и др.);
  • относятся и к паразитическому, и к сапрофитному образу жизни (палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллёза и др.).

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Фотосинтезирующие бактерии

Cинтезируют органические вещества за счёт солнечной энергии.

Цианобактерии, пурпурные бактерии и зелёные бактерии

Синтезируют органические вещества за счёт химической энергии окисления серы – серобактерии; аммония и нитрита – нитрифицирующие; железа – железобактерии; водорода – водородные бактерии.

Синтезируют органическое вещество за счёт химической энергии метаболизма углеродных соединений, содержащих метильную группу, простейшими из которых является метан.

Хемосинтез

Использование лучистой энергии – важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений – сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты – бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка – карбоновые кислоты), а у зелёных растений – вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

6СО2+12Н2S+hv → С6Н12О6+12S=6Н2О

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры – не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес – 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии – важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см3. поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы – аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.

Микрофлора почвы

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико – сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.

На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора – один из факторов образования почв.

Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, - ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов

Вода – природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая – 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.

По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками – прекрасная среда для развития микроорганизмов.

Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.

Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО2).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора – железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

* * *

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

После появления многоклеточных организмов между ними и бактериями образовались многочисленные связи, включая преобразование органических веществ органотрофами, и разного рода симбиотические отношения, паразитизм, иногда внутриклеточный (риккетсии), и патогенез. Наличие бактерий и др. микроорганизмов в естественных местах обитания является важнейшим фактором, определяющим целостность экологии, систем. В экстремальных условиях, непригодных для существования других организмов, бактерии могут представлять единственную форму жизни.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они — первые организмы, появившиеся на Земле.

biouroki.ru

Азот – один из самых распространенных химических элементов на планете Земля и четвертый по распространенности в Солнечной системе. Атмосфера на 80% состоит из азота. Его роль в деле поддержания существования органической жизни огромна. Ни одна органическая белковая молекула – основа органической жизни – не может быть построена без молекулярного азота. Небольшой процент его фиксируется из атмосферы абиотическим путем (разряды молний), но основную часть фиксируют бактерии, эти простейшие одноклеточные организмы и только они. Никакие живые организмы больше не в состоянии усваивать азот атмосферы. Это роль только для бактерий. Сегодня человек уже знает, какие бактерии улучшают азотное питание растений, и это знание позволяет не только увеличивать плодородность почв, но и восстанавливать их после энергичного сельскохозяйственного использования.

Бактерии как основной двигатель круговорота азота

Азот содержится не только в атмосфере. Почти столько же его в гидросфере, земной коре и в мантии (примерно 4×10¹⁵ т). Геохимический круговорот требует, чтобы этот азот постоянно был включен в общий круговорот, поддерживая тем самым геохимическое стабильное состояние Земли.

Как известно, суть круговорота состоит в том, что элементы из атмосферы попадают в земную кору (разные ее слои) и в гидросферу, а из литосферы и гидросферы назад возвращаются в атмосферу. Исключение составляет только мантия, ее элементы извергаются в атмосферу с извержениями вулканов и уже туда не возвращаются. Но в мантии азота не так уж и много, поэтому его количество, извергаемое регулярно в атмосферу, не в состоянии изменить общий геохимический цикл.

Как уже говорилось, бактерии являются в азотном цикле единственным биогенным элементом:

  1. Клубеньковые и другие прокариоты поглощают молекулярный азот атмосферы и плодородных почв – верхнего слоя земной коры, после чего превращают его в органические соединения, которые могут усваиваться растениями.
  2. Растения поглощаются животными, в том числе и людьми, которые, погибая и разлагаясь, возвращают азотные соединения в воздух через процесс денитрификации, который также осуществляют бактерии, только уже представители другой группы – денитрификаторы.

Когда речь идет о круговороте азота, то неправильно говорить только о клубеньковых микробах. Есть масса бактерий, которые усваивают азот других источников в другой форме, но все равно двигают его по циркулирующему геохимическому круговороту.

Обогащение почвы

Естественное азотное обогащение почвы – работа исключительно микроорганизмов, в том числе и клубеньковых. До недавнего времени считалось, что только клубеньковые бактерии относятся к микроорганизмам, которые способны фиксировать атмосферный азот из воздуха. Причем ключевую роль в этом процессе играют бобовые растения, поскольку они единственные могут являться симбионтами клубеньковых микробов.

Однако сегодня такая позиция считается устаревшей, поскольку за последнее время найдено огромное количество самых разных бактерий, которые способны превращать молекулярный азот в соединения аммония, а именно аммоний (NH4) уже может усваиваться растениями. Так, например, актиномицеты живут в азотфиксирующем симбиозе как минимум со ста видами деревьев.

Так как же происходит это обогащение почв:

  1. Растения, заинтересованные в симбиозе с клубеньковыми бактериями, насыщают почву вокруг своих корней особыми органическими соединениями – флавинами. При этом каждый вид растений вырабатывает индивидуальные и уникальные флавины, на которые реагирует только один вид бактерий. В микробиологии даже названия таким бактериям дают по названию растения, которое для них является напарником по симбиозу.
  2. Привлеченные флавинами бактерии, способные фиксировать азотные молекулы воздуха, подбираются ближе к корневым волоскам такого растения и, проникая через клеточные стенки покровной ткани корневого волоска, пробираются внутрь корня.
  3. Проникнув внутрь, бактерии размножаются, а чтобы создать для них достаточное пространство для выполнения возложенной роли, клетки корня начинают делиться и формируют клубенек.
  4. В процессе своей жизнедеятельности в клубеньке бактерии снабжают растение добытым из воздуха и почв аммонием, а от растения получают углеводы, которые являются для бактерий источником энергии (АТФ).
  5. Когда растение-симбионт отмирает или сбрасывает листву, его насыщенные аммонием органические ткани попадают в верхние слои почвы и, перегнивая, насыщают это почву азотистыми соединениями в органических молекулах.
  6. Главная роль этого перегнившего естественного азотного удобрения – стать источником органических азотистых соединений для тех растений, которые впоследствии будут расти на этих почвах, но сами не в состоянии вступить в симбиоз с фиксирующими из воздуха азот бактериями и получить необходимый аммоний напрямую из атмосферы.

Этот естественный биологический механизм испокон веков используется в сельском хозяйстве. Заметив ту важную роль, которую играют бобовые растения в деле повышения плодородности почв, земледельцы засевают поля бобовыми, после чего перепахивают поле вместе с выросшей на нем зеленой массой, и уже через несколько недель на таком поле можно высаживать сельскохозяйственные культуры, которые после такой азотной обработки дадут хороший урожай.

Какие бактерии играют активную роль в круговороте азота

Основную роль в фиксации азота из воздуха играют уже не раз упомянутые клубеньковые микроорганизмы. Какие виды относятся к этой группе?

  1. Род бактерий ризобиум (Rhizobium). Это грамотрицательные микроорганизмы, факультативные либо облигатные анаэробы, чаще всего имеют форму палочек, не образуют колоний, а функционируют поодиночке или попарно. Есть виды, которые являются патогенными для людей, зараженных вирусом СПИДа.
  2. Некоторые виды актиномицетов, которые живут в корнях деревьев (облепиха, ольха и др.), способных образовать для них клубеньки. Актиномицеты образовывают в клубеньках деревьев мицелии (тонкие нити). Грамположительны и хемоорганотрофы.

К производителям аммония также относятся цианобактерии Анабена, которые играют ту же роль, что и клубеньковые микробы, в симбиозе с папоротниками. Так же, как и актиномицеты, имеют нитчатый вид и положительно реагируют на окраску по Граму.

Распространенным в почве азотфиксатором является Clostndium pasteurianum. Они не вступают в симбиоз и свободно живут в почвах, играя роль азотного обогатителя почв в одиночку. Это подвижные спорообразующие палочки, которые питаются имеющимися в почве углеводами (в отличие от клубеньковых, которые питаются углеводами за счет растений) и, используя углеводы в качестве источников энергии, фиксируют азот  насыщенного им воздуха.

probakterii.ru

С бактериями мы сталкиваемся повсеместно, но наибольшее количество бактерий содержится в местах, особенно благоприятных для их роста, развития и размножения. Там должно быть тепло, обязательно наличие питательных веществ. Наличие кислорода не обязательно, потому что некоторое количество микроорганизмов приспособилось из органических веществ синтезировать необходимые для существования вещества. Не всем бактериям нужен свет, хотя его наличие повышает их выживаемость. Даже холод не помешает их распространению.

Итак, где же содержится наибольшее количество микроорганизмов: в воде, воздухе или почве?

Содержание воздушных масс

В воздухе живые существа обнаруживаются до 30 км над поверхностью земли. Они попадают туда с пылевыми частицами, выхлопными газами, при сильных ветрах и ураганах, с отходами и химикатами, поэтому над промышленными городами количество этих созданий в воздухе значительно больше, чем над сельской местностью, пустынями, лесами и горами.

В верхних слоях атмосферы воздуха живые существа почти не содержатся: там нет питательных и органических веществ, совсем отсутствует тепло – все это неблагоприятные условия. Зафиксировано, что в кубическом метре воздуха содержится:

  • над морем 1-2 бактерии: соль и сильные ветра не способствуют развитию;
  • в городском парке – 200: зеленые деревья и солнце способствуют развитию;
  • на городских улицах содержится около 5 тысяч бактерий, чему способствует загазованность и пыль;
  • в жилых помещениях – до 20 тысяч, потому что они редко проветриваются;
  • на скотном дворе наибольшее количество – более одного миллиона, потому что микробы поднимаются в воздух с земли.

Нельзя сказать, что воздух является самым населенным местом.

Сколько бактериальных клеток в водных пространствах?

Вода – еще одно место обитания, которое содержит большее количество органики и микроорганизмов, чем воздух. Основная масса обитателей воды попадает туда из земли. На берегах наблюдается больше бактериальных клеток, чем ближе к центру водоема и в его глубинах. К чистой воде относятся артезианские и родниковые источники, потому что они не предоставляют особенно благоприятных условий для обитания бактерий.

В чистой воде содержится до 100-200 бактериальных клеток на 1 мл, в загрязненной – более 300 тысяч. По разработанных нормам, в чистой питьевой воде должно содержаться меньше ста бактерий на 1 миллилитр или менее ста тысяч на 1 литр воды.

На дне и в прибережном иле водоемов содержится немало микроорганизмов. Связано это с тем, что там достаточно питательных элементов (живые существа даже образуют пленку). Пленка в воде содержит серо- и железобактерии, которые окисляют сероводород до серной кислоты. Кстати, этот факт препятствует замору рыбы.

Итак, в воде больше микробов, чем в воздухе.

Микрофлора почвенных масс

Почва – самое благоприятное место для развития и размножения микроорганизмов в отличие от воды и воздуха:

  • количество отходов промышленного производства в земле наибольшее;
  • земля содержит пищевые отходы, гниющие растения, в почве разлагаются трупы животных;
  • имеются специфические растения, обогащающие почву (например, бобовые растения и азотфиксирующие бактерии насыщают землю азотом и помогают друг другу развиваться);
  • тепло в почве от перегноя и навоза.

Отмечена закономерность по изменению численности микроорганизмов в одном грамме почвы с севера на юг: с 1082 млн. до 3480 млн. Хотя доля бактерий уменьшается, наибольшим становится количество их спор.

Содержание этих существ в почве зависит от ее вида. Например, в перегное их количество наибольшее, потому что там питательных элементов и необходимого тепла достаточно. Микробы определяются возле корней растений в наибольших количествах, так как такое расположение помогает им захватывать и получать органические вещества. В почве могут обитать и требовательные к наличию кислорода, и равнодушные к нему бактериальные клетки. Перечисленные факторы обеспечивают широкое разнообразие почвенной среды.

В одном грамме земли содержатся миллионы и миллиарды бактерий, затем по количеству этих существ идет вода, а потом воздух. Почву можно назвать местом с наибольшим содержанием этих микроорганизмов.

probakterii.ru

Читайте также: