Микробы в почве являются ключом к переработке углерода и азота. Чайная ложка плодородной почвы может содержать от 100 млн и до 1 млрд бактерий. Бактерии — это крошечные одноклеточные организмы шириной около 0,2-2 мкм (в среднем — 1 мкм) и длиной около 1-10 мкм. По размеру бактерии сопоставимы с частичками глины (<2 мкм) и ила (2-50 мкм). Они растут и живут в тонких водных пленках вокруг частиц почвы и корней растений в области, называемой ризосферой. Небольшой размер бактерий позволяет им расти и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды быстрее, чем более крупным и сложным микроорганизмам.
Большинство почв являются своего рода кладбищем для мертвых бактерий. Так как большинство бактерий живут в условиях постоянного голодания или водного стресса, то они научились быстро адаптироваться к условиям окружающей среды и мгновенно репродуцировать, когда вода и пища находятся в изобилии. Популяцию бактерий можно легко удвоить за 30 минут. Бактерии так просты по структуре, что иногда их называют «мешок ферментов».
Функции почвенных бактерий
Бактерии выполняют важные функции в почве, разлагая органические остатки из ферментов, секретируемых в почве. Есть четыре основные функциональные группы почвенных бактерий.
- Decomposers (деструкторы) — бактерии, которые потребляют простые сахариды и соединения углерода, такие как корневые выделения и свежие растительные остатки.
-
Mutualists — бактерии, формирующие партнерские отношения с растениями; пример: ризобии — азот-фиксирующие бактерии.
-
Lithotrophs (хемоавтотрофы) — бактерии, которые получают энергии» из соединений азота, серы, железа или водорода, а не из углеродных соединений.
-
Бактерии также могут быть патогенами для растений.
Бактерии в почве преобразовывают энергию органического вещества в формы, полезные для остальных организмов. Ряд бактерий деструкторов (Decomposers) могут разрушать осnатки пестицидов и некоторые другие загрязняющие вещества в почве. Эти бактерии особенно важны для иммобилизации или сохранения питательных веществ, тем самым предотвращая потери питательных веществ, таких как азот из корневой зоны. Бактерии всех четырех групп выполняют важные функции, связанные с динамикой воды, круговоротом питательных веществ и противостоянием болезням.
Азотфиксирующие бактерии (ризобии) образуют симбиотические ассоциации с корнями бобовых. Ризобии являются грамотрицательными бактериями. Создаются видимые глазу узелки в местах, где бактерии заражают растущий корень растения. Растение поставляет простые сахара к бактериям, а бактерии преобразовывают атмосферный азот из воздуха в нитратную и аммонийную формы, которые растение может использовать. Когда листья или корни растения разлагаются, количество азота в почве увеличивается.
Для фиксации бактериями атмосферного азота нужны анаэробные условия. Нитрифицирующие бактерии сначала превращают аммоний в нитрит, а затем в нитрат, который является предпочтительной формой азота для большинства пропашных культур. Нитрифицирующие бактерии нужны почвам с чрезмерной аэрацией. Нитрат легко выщелачивается из почвы, поэтому некоторые фермеры используют ингибиторы нитрификации для понижения активности нитрифицирующих бактерий. Денитрифицирующие бактерии превращают нитраты в атмосферный азот или закись азота.
Хозяйственное значение бактерий гниения и брожения
Многие бактерии гниения вызывают порчу продуктов питания. Поэтому скоропортящиеся продукты хранят в холодильниках (при низкой температуре жизнедеятельность бактерий понижается).
Обратите внимание! Поскольку бактерии не могут жить без воды и погибают в растворах соли и сахара, продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют, коптят. При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.
Бактерии портят сено в стогах, если оно недостаточно хорошо высушено. Есть бактерии, которые портят рыболовные сети, редчайшие рукописи и книги в книгохранилищах. Для предохранения книг от порчи их окуривают сернистым газом.
С бактериями брожения связано скисание молока, фруктовых и ягодных соков. При этом молоко превращается в простоквашу, а соки — в жидкость с большим содержанием уксуса.
Молоко для сохранения кипятят, стерилизуют (уничтожают бактерий), хранят в холодильнике, а соки для длительного хранения, как правило, консервируют в герметически закупоренных банках или специальных упаковках.
Молочнокислые бактерии при брожении превращают сахар в молочную кислоту, которая угнетает жизнедеятельность гнилостных бактерий. Это свойство бактерий брожения человек применяет при квашении капусты, солении огурцов, получении из молока различных молочнокислых продуктов (сметаны, творога, сыра и др.); образовании силоса из кукурузы и других сочных растений.
Некоторые бактерии брожения живут в кишечнике человека и зверей и способствуют перевариванию пищи. К таким бактериям относится, например, кишечная палочка.
Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности.
