Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

А.П.Бондаренко, А.А. Ведерникова, О.Б. Вайшля

Микроорганизмы ризосферы

Учебно-методическое пособие для студентов естественных специальностей

Павлодар

УДК 504.53+631.461.71](075.8)

ББК 28.080.3

Б81

Рекомендовано заседанием кафедры «Экология» Биолого-химического факультета ПГУ им. С. Торайгырова

Рецензент:

к.с-х..н. доцент Альмишев У.Х..

Б81 Бондаренко А.П., Ведерникова А.А., Вайшля О.Б.

Микроорганизмы ризосферы: учебно-методическое пособие. — Павлодар, 2008. — 237 с.

В данном пособии показано симбиотическое взаимоотношение микроорганизмов и растений. Отмечена роль микроорганизмов в гипергенезе и их геологическая роль. Рассмотрено значение микроорганизмов в азотфиксации и преобразовании материнских пород. Особое внимание уделено участию микроорганизмов круговороте веществ, и, в первую очередь, регулированию потоков элементов минерального питания в почве, переводу их в состояние, доступное для растений.

Учебно-методическое пособие рекомендуется студентам естественных специальностей.

УДК 504.53+631.461.71](075.8)

ББК 28.080.3

ÓБондаренко А.П. 2008

ÓПавлодарский государственный университет им С. Торайгырова, 2008

Введение

Взаимоотношения высших растений и почвенных микроорганизмов являются одной из важных и сложных проблем биологии. В фитоценозах за счет симбиоза с микроорганизмами растения обеспечиваются минеральным питанием, защитой от патогенов и растительноядных животных, а иногда регуляцией развития. Эти функции выполняют различные внутриклеточные симбионты (эндомикоризные грибы, клубеньковые бактерии), эндофиты тканей надземных и подземных органов (азотфиксаторы Acetobacter, Azoarcus или спорыньевые грибы), а также эктосимбионты на поверхности растений.

Из всех типов симбиозов микроорганизмов с растениями наиболее изучен симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями (ризобиями). Это связано с практической ценностью данного типа симбиоза и относительной легкостью исследования клубеньковых бактерий. Так как ризобии при симбиозе с бобовыми фиксируют молекулярный азот, то большое значение в агроэкоценозах имеет биологическая фиксация азота – наиболее дешевый и экологически обоснованный источник этого элемента для земледелия.

Биологическая азотфиксация представляет собой глобальный процесс, обеспечивающий существование жизни на Земле. Способность к восстановлению N₂ до NH₄⁺ обнаружена у прокариот (эубактерии, археобактерии, цианобактерии, актиномицеты), но не у эукариот. Однако многие растения, животные и грибы способны вступать в симбиоз с азотфиксирующими прокариотами.

Резкое, до 50%, сокращение возврата органического вещества и химических элементов в почву обусловлено тем, что большая часть массы, создаваемой ежегодно сельскохозяйственными культурами и лесами, вывозится человеком. В среднем, за 100 лет использования черноземы теряют около 30% гумуса. За счет внесения удобрений потери азота компенсируются только на 30%, потери фосфора – на 40%, потери калия – на 12%, за счет известкования на 60% компенсируется кальций.

Существует другой надежный и экологичный способ – заселение в почву живых бактерий, то есть сокращение геологического круговорота за счет ризосферных бактерий, переводящих труднодоступные химические элементы в доступные для растений формы.

1 Экология микроорганизмов

Микроорганизмы распространены повсеместно. По-видимому, на Земле практически нет места, где бы их не было. Исключения составляют лишь кратеры действующих вулканов, эпицентры взрывов ядерных устройств и подобные им катаклизмы, да и то лишь в краткое время после этого события. Низкие температуры Антарктики и Арктики, кипящие струи гейзеров, насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, сильная инсоляция горных вершин, резкие колебания кислотности среды, даже в таких экстремальных условиях не только существуют, но и развиваются различные группы микроорганизмов в природных и искусственных субстратах.

Все живые существа - растения, животные и люди - постоянно взаимодействуют с микробами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями, зачастую же микроорганизмы не являются инертными. Горные породы, вода, иловые осадки и почвы также довольно плотно заселены микроорганизмами - типичными обитателями и аборигенами нашей планеты. Более того, они являются ее первопоселенцами, активно осваивающими самые неподатливые природные субстраты.

Изучение расселения, структуры и функций особей и сообществ микроорганизмов в природной обстановке - предмет специальной отрасли биологии – экологии микроорганизмов.