يعتبر النيتروجين من أهم العناصر الكيميائية التي تؤثر على تطور النباتات الزراعية. وتؤثر هذه المادة على عملية التمثيل الضوئي وكمية الكلوروفيل في المحاصيل. وفي الوقت نفسه، يعد تثبيت النيتروجين عملية زراعية مهمة. ومع ذلك، فإن تطبيق النيتروجين على شكل أسمدة لا يعتبر الحل الوحيد. يعتبر استخدام البكتيريا المثبتة للنيتروجين خيارًا فعالاً للغاية.
ما هي البكتيريا
يشير هذا المصطلح إلى ممثلي مملكة الطبيعة الحية، والتي تمثل فئة بدائيات النوى. وهي كائنات لا تحتوي خلاياها على نواة. ومع ذلك، هذا لا يعني أن هذه الكائنات خالية تماما من المعلومات الوراثية. توجد جزيئات الحمض النووي بحرية في السيتوبلازم في الخلية. بالإضافة إلى ذلك، فهي محاطة بقذيفة.
البكتيريا مجهرية الحجم، ولذلك يدرسها علم الأحياء الدقيقة. لقد قرر الباحثون أن بدائيات النوى هي خلية واحدة أو تشكل مستعمرات. تتميز ببنية بدائية للغاية. بالإضافة إلى النواة، تفتقر البكتيريا إلى جميع أنواع البلاستيدات والميتوكوندريا والجسيمات الحالة. ومع ذلك، على أية حال، فإن خلاياها قادرة على القيام بمجموعة متنوعة من العمليات الحيوية. وتتميز بالتنفس اللاهوائي دون استخدام الأكسجين، والتكاثر اللاجنسي، وتكوين الكيس في ظروف غير مواتية.
الطبقات الرئيسية
يعتمد التصنيف على خصائص مختلفة، أحدها هو شكل الخلايا. المكورات مستديرة الشكل، والضمات على شكل فاصلة، والحلزونية على شكل حلزوني، والعصيات على شكل قضيب.
وبالإضافة إلى ذلك، يتم تصنيف البكتيريا مع الأخذ في الاعتبار خصائص البنية الخلوية. يمكن للأصناف الحقيقية أن تشكل كبسولة مخاطية حول خليتها. وبالإضافة إلى ذلك، لديهم سوط. البكتيريا الزرقاء لديها عملية التمثيل الضوئي وتصنف على أنها الأشنات.
تتميز العديد من أنواع الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية بالميل إلى التعايش، وهو تعايش متبادل المنفعة. تستقر البكتيريا المثبتة للنيتروجين على جذور البقوليات وتشكل عقيدات. تقوم هذه الكائنات الحية الدقيقة بتحويل النيتروجين في الغلاف الجوي، وهو أمر مهم للتطور الكامل للمحاصيل.
طرق الأكل
بدائيات النوى هي كائنات حية يمكنها إطعام نفسها بأي وسيلة. على سبيل المثال، تتميز البكتيريا الأرجوانية والخضراء بنوع من التغذية الذاتية - وذلك بفضل استخدام الطاقة الشمسية. نظرًا لوجود البلاستيدات، فإنها تختلف في ظلال مختلفة، ولكنها تحتوي دائمًا على الكلوروفيل.
من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن عملية التمثيل الضوئي في البكتيريا والنباتات تختلف بشكل كبير. في الحالة الأولى، الماء ليس كاشفا إلزاميا. يمكن أن يعمل الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين كمورد للإلكترون. ولذلك، لا يتم إطلاق الأكسجين خلال هذه العملية.
تتميز فئة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية بنوع من التغذية غير المتجانسة. وهذا يعني أنهم يستخدمون العناصر العضوية الجاهزة. لتشبع البكتيريا بالمواد اللازمة، فإنها تستخدم بقايا الكائنات الميتة. وفي الوقت نفسه، يمكن للكائنات الحية الدقيقة المتعفنة أن تؤدي إلى تحلل أي مادة عضوية. ويطلق عليهم أيضًا اسم saprotrops.
بعض البكتيريا النباتية قادرة على الدخول في التعايش مع الكائنات الحية الأخرى. وهكذا، جنبا إلى جنب مع الفطريات، فهي جزء من الأشنات. وفي الوقت نفسه، فإن البكتيريا العقيدية المثبتة للنيتروجين قادرة على التعايش المتبادل المنفعة مع نظام جذر البقوليات.
من هم الكيميائيون
تعتبر الفئة المهمة التي تتميز بنوع امتصاص العناصر الغذائية هي المواد الكيميائية. وهي كائنات دقيقة تعتبر نوعًا من الكائنات ذاتية التغذية. في هذه الحالة، بدلا من الطاقة الشمسية، تستخدم هذه البكتيريا طاقة التفاعل الكيميائي للعناصر المختلفة. تشمل الكائنات الكيميائية التغذية، على وجه الخصوص، البكتيريا المثبتة للنيتروجين. إنها تسبب أكسدة عدد من المركبات غير العضوية وفي نفس الوقت تزود نفسها بالكمية المطلوبة من الطاقة.
موطن البكتيريا المثبتة للنيتروجين
بشكل عام، البكتيريا موجودة في كل مكان. وفي الوقت نفسه، تعيش الأصناف المثبتة للنيتروجين في التربة، أو بشكل أكثر دقة، على جذور البقوليات.
بنية الجسم
ترتبط وظائف البكتيريا العقيدية ببنيتها. ويمكن رؤية مثل هذه الكائنات الحية الدقيقة بالعين المجردة. يستقرون على نظام جذر البقوليات والحبوب ويخترقون النباتات. في هذه الحالة، يتم تشكيل سماكة يتم فيها ملاحظة عمليات التمثيل الغذائي.
تحتاج النباتات إلى النيتروجين لتعمل بشكل طبيعي. تحتوي الطبيعة على كمية كافية من هذا العنصر. على سبيل المثال تصل كميته في الهواء إلى 78٪. إلا أن المحاصيل لا تستطيع امتصاص هذه المادة بهذا الشكل. الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين قادرة على امتصاص النيتروجين من الغلاف الجوي. وبعد ذلك يقومون بتحويل هذه المادة إلى شكل متاح للمحاصيل.
أداء
لفهم وظيفة الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين بشكل أفضل، يجدر النظر في مثال البكتيريا ذات التغذية الكيميائية التي تسمى Azospirillum. يعيش هذا الكائن الحي على نظام جذر نباتات الحبوب - القمح أو الشعير. إنها تحتل بحق مكانة رائدة بين منتجي النيتروجين. يطلق هذا الكائن ما يصل إلى 60 كيلوغرامًا من هذه المادة لكل هكتار واحد من مساحة المحاصيل.
تشمل البكتيريا المثبتة للنيتروجين في البقوليات الريزوبيتوم، والسينوريزوبيوم، وغيرها. كما أنها ذات كفاءة عالية. هذه النباتات قادرة على إنتاج ما يصل إلى 390 كيلوغرامًا من النيتروجين لكل هكتار واحد من الأرض. في البقوليات المعمرة تتشكل البكتيريا التي تتميز بأقصى قدر من الإنتاجية. تصل هذه المعلمة إلى 560 كجم لكل هكتار من المساحة المزروعة.
ملامح الحياة
اعتمادًا على خصائص عمليات حياتها، يمكن تجميع جميع الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين في فئتين. تعتبر المجموعة الأولى نترجة. في هذه الحالة، تتكون عمليات التمثيل الغذائي من سلسلة من التحولات الكيميائية. وفي هذه الحالة يتحول الأمونيوم إلى النتريت، وهي أملاح حمض النيتريك. وفي المقابل، تتحول النتريت إلى نترات. وهي أيضًا أملاح هذا المركب. في هذا الشكل، يتم امتصاص النيتروجين بشكل أفضل عن طريق جذور المحاصيل.
المجموعة الثانية تسمى مزيلات النتروجين. ينفذون العملية العكسية. وفي هذه الحالة تتحول النترات الموجودة في التربة إلى غاز النيتروجين. ونتيجة لذلك، لوحظ تداول هذه المادة في الطبيعة.
من بين عمليات الحياة يجدر أيضًا تسليط الضوء على التكاثر. ويتم ذلك عن طريق تقسيم الخلايا إلى قسمين. في كثير من الأحيان يحدث هذا عن طريق البراعم. يمكن للكائنات الحية الدقيقة البكتيرية أيضًا أن تتكاثر جنسيًا. وتسمى هذه الطريقة بالاقتران، ويتم خلالها تبادل المعلومات الوراثية.
نظرًا لأن جذور الثقافة تفرز عددًا كبيرًا من العناصر القيمة، فإن الكثير من البكتيريا تستقر عليها. إنها تحول بقايا النباتات إلى مواد يمكن للنباتات امتصاصها.ونتيجة لذلك، تتمتع طبقة التربة المحيطة بها بخصائص خاصة. ويسمى ريزوسفير.
كيف تدخل البكتيريا إلى الجذر؟
هناك عدة خيارات لإدخال الخلايا البكتيرية في أنسجة الجذر. يحدث هذا نتيجة تلف الأنسجة المغطاة أو في المناطق التي تتراكم فيها الخلايا الجذرية الصغيرة. يمكن أن تتغلغل المواد الكيميائية أيضًا في المحاصيل الموجودة في منطقة الشعر الجذرية. وبعد ذلك يصابون بالعدوى.
نتيجة للانقسام النشط للخلايا البكتيرية، يتم تشكيل العقيدات. بعد ذلك تظهر خيوط العدوى التي تستمر في اختراق الأنسجة النباتية. مع مرور الوقت، يتم تشكيل مادة خاصة تسمى ليهيموجلوبين هنا. في مرحلة النشاط الأمثل، تصبح العقيدات وردية اللون. هذا يرجع إلى وجود الصباغ.
أهميتها في الاقتصاد
لقد تمكن الناس منذ فترة طويلة من إثبات أنه إذا قمت بحفر البقوليات بالتربة، فسوف تتحسن إنتاجية النبات. ومع ذلك، فإن النقطة ليست في عملية الحرث. هذه التربة مشبعة بشكل أفضل بالنيتروجين، وهو أمر مهم لتنمية المحاصيل. ذلك هو السبب البكتيريا المثبتة للنيتروجين يسمى مصنع النترات.
تعد البكتيريا المثبتة للنيتروجين من الكائنات الحية الدقيقة المهمة التي تستخدم بنشاط في الزراعة. ويرجع ذلك إلى قدرتها على الحصول على النيتروجين من الهواء وتحويله إلى شكل يمكن للنباتات الوصول إليه.
