Language
Country/Area
No result found
ачем полям томатов нужны эти «невидимые работники»? Исследуйте чудо симбиоза ризобий и растений
В сельскохозяйственном производстве рост растений зависит не только от воды и солнечного света, но и от важного элемента — азота. Однако пригодные для использования формы азота не встречаются в атмосфере в естественном виде, а должны быть преобразованы особыми микроорганизмами, так называемыми «невидимыми рабочими». Эти микроорганизмы в основном представляют собой некоторые особые бактерии и археи, называемые диазотрофами, и их функции чрезвычайно ценны, особенно для роста таких растений, как томаты.
Азотфиксирующие микроорганизмы — это микроорганизмы, способные преобразовывать атмосферный азот (N2) в биологически доступные формы, такие как аммиак.
Существует множество типов азотфиксирующих микроорганизмов, которые можно разделить на свободноживущие и симбиотические. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы, такие как Klebsiella pneumoniae и Chlorella vulgaris, способны расти в средах с недостатком фиксированного азота и использовать азот непосредственно из атмосферы. Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы, такие как ризобии, образуют симбиотические отношения с бобовыми, что не только способствует росту растений, но и повышает плодородие почвы.
Ризобии — важная группа бактерий, которые живут в симбиозе с бобовыми (Fabaceae), образуя специализированные клубеньки на корнях этих растений. Кислород в клубеньках связывается с гемоглобином, вырабатываемым бобовыми, защищая функцию фермента нитрогеназы от нарушения. Таким образом, ризобии могут эффективно фиксировать азот из атмосферы, превращая его в аммиак, который может использоваться растениями, способствуя тем самым здоровому росту растений.
В почве фиксированный азот поглощается первичными продуцентами, а затем передается высшим потребителям, что в конечном итоге влияет на выживание человека.
Роль азотфиксирующих микроорганизмов не ограничивается обеспечением необходимого источника азота; их биологические процессы также имеют решающее значение для азотного цикла Земли. В наземных экосистемах азотфиксирующие микроорганизмы фиксируют азот из атмосферы, обеспечивая первичных продуцентов необходимым им аммиаком и составляя основу всей экологической цепи. Еще в древности люди обнаружили, что выращивание бобовых культур может улучшить почву, и именно в этом явлении ризобии играют важную роль.
С развитием биологического сельского хозяйства все большее внимание уделяется применению азотфиксирующих микроорганизмов. Использование азотфиксирующих микроорганизмов в качестве биоудобрений может эффективно сократить использование химических удобрений и поддержать экологическую устойчивость. Использование биоудобрений не только защищает экологию почвы, но и способствует более эффективному росту растений. Эти микроорганизмы способны осуществлять биологическую фиксацию азота при нормальной температуре и давлении и производить пригодный для использования азот относительно дешевым и эффективным способом.
Процесс биологической азотфиксации может осуществляться без необходимости создания экстремальных условий и использования специфических катализаторов.
В современном сельском хозяйстве распространенными азотфиксирующими микроорганизмами являются ризобии, азотобактер и сине-зеленые водоросли. Эти биоудобрения можно разделить на две формы: жидкие и твердые. После ферментации жидкие микробные удобрения можно напрямую вносить в пахотные земли, в то время как твердые удобрения могут лучше удерживать питательные вещества в почве и использоваться растениями с течением времени.
Если рассматривать всю экосистему в целом, то азот, фиксируемый азотфиксирующими микроорганизмами, является не только необходимым условием для роста растений, но и участвует в круговороте азота в морской экосистеме, обеспечивая важное питание для выживания высших организмов. По мере роста глобальной осведомленности об экологической устойчивости исследования и применение азотфиксирующих микроорганизмов будут становиться все более активными, играя все большую роль в сельском хозяйстве и сохранении биоразнообразия.
Поэтому азотфиксирующие микроорганизмы будут играть более важную роль в будущем развитии сельского хозяйства. Означает ли это, что мы можем положиться на этих невидимых рабочих, чтобы решить проблему недостаточного плодородия почвы?
