Содержание:

Понимание механизма такого симбиоза сможет помочь в выращивании растений и обогащении почвы.

Функции клубеньковых бактерий

Основной функцией клубеньковых бактерий является азотфиксирующая. Микроорганизмы фиксируют атмосферный азот и преобразовывают его в доступную для растений форму аммиака.

Также они выполняют ряд других функций:

  • Способствуют усвоению углеводных соединений;
  • Стимулируют разрастание корневой системы;
  • Помогают усвоению органических кислот;
  • Повышают плодородие и урожайность выращиваемых на ней культур. По степени влияния на урожай разделят на эффективные и малоэффективные микроорганизмы.

Условия жизнедеятельности

Клубеньковые микроорганизмы проявляют различную активность в зависимости от условий, в которых обитают.

Специфичность

Клубеньковые симбиозы встречаются только у некоторых растений. При этом микроорганизмы обладают специфичностью, т. е. каждый конкретный подвид бактерий поселяется только у определенной группы или одного растения.

Типичными представителями семейства клубеньковых бактерий являются ризодии Risodium. Данный вид поселяется на клубнях растений семейства бобовых (Fabales).

Температура окружающей среды

Для большинства клубеньковых бактерий оптимальной является диапазон +24... +26°С. При пониженных и повышенных температурах они приостанавливают активную жизнедеятельность. Если высокая температура устанавливается на ранних стадиях симбиоза, то нарушается проникновение бактерий в корни.

семейство клубеньковых бактерий

Влажность

Без влаги останавливается рост численности бактерий. Но при этом микроорганизмы засушливого климата более приспособлены к засухе, чем бактерии растений влажного климата.

В условиях пониженной влажности клубеньки начинают отмирать. Это связано с уменьшением поступления питательных веществ от растения. После возобновления водного обмена в растении старые, отмершие клубеньки больше не восстанавливают свои функции. На других корневых волосках смогут образовываться новые клубеньки. Но они будут более мелкие, чем прежние, потерявшие жизнеспособность. Уровень фиксации азота также будет ниже.

Наличие в почве азотных соединений

При большом содержании в почве азотнокислых и аммонийных соединений скорость фиксации азота из атмосферы снижается. Это связано с тем, что уже имеющиеся соединения азота блокируют поступление нового из воздуха.

Кислотно-щелочной баланс почвы

Благоприятной средой является почва с рН 6,5-7,5, со слабокислой или нейтральной реакцией. Низкие рН почвы, определяющие почву как кислую, уменьшают проницаемость мембран клеток. В результате этого бактерии не могут проникнуть внутрь них. При рН=8 рост микроорганизмов останавливается.

Содержание в почве молибдена

В присутствии молибдена азотная фиксация значительно усиливается. Это обусловлено участием вещества в работе ферментов, усваивающих и связывающих азот.

Как бактерии проникают в корни растений

В отсутствии растений, способных к симбиозу с ними, бактерии могут длительное время просто жить в почве. Но при этом они не фиксируют азот из воздуха. При появлении подходящих растений микроорганизмы начинают проникать в корни. О том, как они это осуществляют, нет единого мнения.

Версии проникновения в корни:

  • Через механические повреждения в структуре корня.
  • Через корневые волоски. Микроорганизмы размягчают их стенки за счет выделения слизи полисахаридов. В результате оболочка корневых волосков становится пластичной и проницаемой.
  • С помощью клеток-спутников, облегчающих прони́кновение в корневую систему.

Сначала микроорганизмы поселяются в корневых волосках. Затем они активируют усиленное деление клеток, в результате которого образуются клубеньки, где развиваются микроорганизмы. Клубеньковые бактерии на корнях растений образуют утолщенные, разветвленные формы – бактероиды. В них происходит наиболее интенсивное усвоение азота.

Благодаря такому сосуществованию вокруг корней образуется ризосфера – слой почвы, насыщенными питательными и полезными веществами. Даже после прекращения высаживания бобовых культур, микроорганизмы, фиксирующие азот, сохраняются в течение 50 лет.

Поглощая азот из воздуха и отдавая его растениям, клубеньковые бактерии играют важную роль в круговороте азота в природе.