Dusík je považován za jeden z nejdůležitějších chemických prvků, který ovlivňuje vývoj zemědělských rostlin. Tato látka ovlivňuje proces fotosyntézy a množství chlorofylu v plodinách. Fixace dusíku je přitom důležitým zemědělským procesem. Aplikace dusíku ve formě hnojiv se však nepovažuje za jediné řešení. Použití bakterií fixujících dusík je považováno za velmi účinnou možnost.
Co jsou bakterie
Tento termín označuje zástupce říše živé přírody, kteří představují kategorii prokaryot. Jsou to organismy, jejichž buňky neobsahují jádro. To však neznamená, že takové organismy jsou zcela bez dědičné informace. Molekuly DNA jsou volně umístěny v buněčné cytoplazmě. Navíc jsou obklopeny mušličkou.
Bakterie jsou mikroskopické velikosti, a proto je mikrobiologie studuje. Vědci zjistili, že prokaryota jsou jednobuněčná nebo tvoří kolonie. Vyznačují se velmi primitivní strukturou. Kromě jádra postrádají bakterie všechny typy plastidů, mitochondrií a lysozomů. V každém případě jsou však jejich buňky schopny provádět různé životně důležité procesy. Vyznačují se anaerobním dýcháním bez použití kyslíku, nepohlavním rozmnožováním a tvorbou cyst za nepříznivých podmínek.
Hlavní třídy
Klasifikace je založena na různých charakteristikách, z nichž jednou je tvar buněk. Koky jsou kulatého tvaru, vibria jsou ve tvaru čárky, spirilla jsou ve tvaru spirály a bacily jsou ve tvaru tyče.
Kromě toho se klasifikace bakterií provádí s přihlédnutím k charakteristikám buněčné struktury. Pravé odrůdy mohou kolem své buňky vytvořit slizniční pouzdro. Navíc mají bičíky. Sinice mají proces fotosyntézy a jsou klasifikovány jako lišejníky.
Mnoho odrůd bakteriálních mikroorganismů se vyznačuje sklonem k symbióze, což je oboustranně výhodné soužití. Bakterie fixující dusík se usazují na kořenech luštěnin a tvoří uzlíky. Tyto mikroorganismy transformují vzdušný dusík, který je důležitý pro plný vývoj plodin.
Způsoby stravování
Prokaryota jsou organismy, které se mohou živit jakýmikoli prostředky. Například fialové a zelené bakterie se vyznačují autotrofním typem výživy – díky využití sluneční energie. Díky přítomnosti plastidů se liší v různých odstínech, vždy však obsahují chlorofyl.
Je důležité vzít v úvahu, že proces fotosyntézy u bakterií a rostlin je výrazně odlišný. V prvním případě není voda povinným činidlem. Jako dodavatel elektronů může působit vodík nebo sirovodík. Proto se během tohoto procesu neuvolňuje kyslík.
Významná kategorie bakteriálních mikroorganismů se vyznačuje heterotrofním typem výživy. To znamená, že používají hotové organické prvky. K nasycení bakterií potřebnými látkami využívají zbytky mrtvých organismů. Hnilobné mikroorganismy přitom mohou vést k rozkladu jakékoli organické hmoty. Říká se jim také saprotrofové.
Některé rostlinné bakterie jsou schopny vstupovat do symbiózy s jinými organismy. Spolu s houbami jsou tedy součástí lišejníků. Nodulové bakterie fixující dusík jsou přitom schopny oboustranně výhodného soužití s kořenovým systémem luskovin.
Kdo jsou chemotrofové
Za důležitou kategorii, která se odlišuje typem vstřebávání živin, považují chemotrofy. Jsou to mikroorganismy, které jsou považovány za typ autotrofů. V tomto případě tyto bakterie místo sluneční energie využívají energii chemické interakce různých prvků. Mezi chemotrofy patří zejména bakterie vázající dusík. Způsobují oxidaci řady anorganických sloučenin a zároveň si zajišťují potřebné množství energie.
Stanoviště bakterií fixujících dusík
Obecně jsou bakterie všudypřítomné. Odrůdy fixující dusík přitom žijí v půdě, přesněji na kořenech luštěnin.
Stavba těla
Funkce nodulových bakterií souvisí s jejich strukturou. Takové mikroorganismy lze vidět pouhým okem. Usazují se na kořenovém systému luštěnin a obilovin a pronikají do rostlin. V tomto případě se tvoří zahuštění, ve kterých jsou pozorovány metabolické procesy.
Rostliny potřebují dusík pro normální fungování. Příroda obsahuje tohoto prvku dostatečné množství. Například ve vzduchu jeho množství dosahuje 78%. Plodiny však nemohou tuto látku v této formě absorbovat. Mikroorganismy vázající dusík jsou schopny absorbovat dusík z atmosféry. Poté tuto látku transformují do formy, která je dostupná plodinám.
Výkon
Pro lepší pochopení funkce mikroorganismů fixujících dusík stojí za zvážení příklad chemotrofní bakterie zvané Azospirillum. Tento organismus žije na kořenovém systému obilných rostlin - pšenice nebo ječmene. Oprávněně zaujímá přední místo mezi producenty dusíku. Tento organismus uvolňuje až 60 kilogramů této látky na 1 hektar osevní plochy.
Mezi bakterie fixující dusík v luštěninách patří rhizobitum, sinorizobium a další. Jsou také vysoce účinné. Takové rostliny jsou schopny produkovat až 390 kilogramů dusíku na 1 hektar půdy. Na vytrvalých luštěninách se tvoří bakterie, které se vyznačují maximální produktivitou. Tento parametr dosahuje 560 kilogramů na 1 hektar osevní plochy.
Rysy života
V závislosti na vlastnostech jejich životních procesů lze všechny mikroorganismy vázající dusík rozdělit do dvou kategorií. První skupina je považována za nitrifikační. V tomto případě se metabolické procesy skládají z řetězce chemických přeměn. V tomto případě se amonium přemění na dusitany, což jsou soli kyseliny dusičné. Dusitany se zase přeměňují na dusičnany. Jsou to také soli této sloučeniny. V této formě je dusík lépe absorbován kořeny plodin.
Druhá skupina se nazývá denitrifikátory. Provádějí opačný proces. V tomto případě jsou dusičnany přítomné v půdě přeměněny na plynný dusík. V důsledku toho je pozorována cirkulace této látky v přírodě.
Mezi životními procesy stojí za zmínku také rozmnožování. Provádí se rozdělením buněk na dvě. Mnohem méně často k tomu dochází pučením. Bakteriální mikroorganismy se mohou rozmnožovat i pohlavně. Tato metoda se nazývá konjugace, při které dochází k výměně genetické informace.
Jelikož kořeny kultury vylučují velké množství cenných prvků, usazuje se na nich spousta bakterií. Přeměňují rostlinné zbytky na látky, které mohou rostliny vstřebat.Výsledkem je, že vrstva půdy kolem ní má zvláštní vlastnosti. Říká se tomu rhizosféra.
Jak se bakterie dostanou do kořene?
Existuje několik možností pro zavedení bakteriálních buněk do kořenové tkáně. K tomu dochází v důsledku poškození krycích tkání nebo v oblastech, kde se hromadí mladé kořenové buňky. Chemotrofy mohou také pronikat do plodin v zóně kořenových vlásků. Poté se nakazí.
V důsledku aktivního dělení bakteriálních buněk se tvoří uzliny. Poté se objeví infekční vlákna, která nadále pronikají do rostlinné tkáně. Postupem času zde vzniká speciální látka zvaná leghemoglobin. Ve fázi optimální aktivity uzliny zrůžoví. To je způsobeno přítomností pigmentu.
Význam v ekonomice
Lidé již dlouho dokázali, že pokud vykopete luštěniny s půdou, zvýší se produktivita rostlin. Nejde však o proces orby. Taková půda je lépe nasycena dusíkem, který je důležitý pro vývoj plodin. To je proč bakterie vázající dusík nazývaná továrna na dusičnany.
Bakterie fixující dusík jsou důležité mikroorganismy, které se aktivně využívají v zemědělství. Je to dáno jejich schopností získávat dusík ze vzduchu a přeměňovat jej do formy přístupné rostlinám.
