микро

Мазмұны:

1. Кіріспе

2. Негізгі бөлім

3. Қорытынды

4. Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

Басқа элементтермен қатар азот белок молекуласының негізгі құрам бөлігі болып есептеледі.Табиғаттағы азот қоры өте мол. Оның басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады. Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 биллион тонна болса, ондағы азоттың мөлшері 20—25 биллион тоннадан аспайды. Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 биллион тоннадай көміртегін, 1-1,5 биллион тоннадай азот сіңіреді.Топырақтың әр түрлі типтерінің бір гектардай жырту кабатында тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр, насеком және басқа да жәндіктердің кұрамында шамамен 6-дан 18-тоннаға дейін байланысқан түрдегі азот болады.Азоттың сарқылмас қорының бірі -атмосфера. Ғалымдардың есебіне қарағанда, әрбір гектар жер бетіндегі ауада 80 000 тоннаға жуық молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауыл шаруашылық дақылдарынан кем дегенде бір миллион жылдан астам уақыт ішінде мол өнім алуға мүмкіндік берген болар еді. Бірақ өсімдіктердін азотқа тапшы болатыны әрқашан да байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық азоттан тұрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар топырақтағы азоттың басқа да қосылыстарының біразын өсімдіктер сіңіре алмайды. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске ұшырауы, яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациялануы деп атайды. Бүл процеске бактериялар, актиномицеттер және саңырауқұлақтар қатысады.

Негізгі бөлім.

Азотты заттардың микроорганизмдердің әсерінен өзгеріске ұшырауы. Басқа элементтермен қатар азот белок молекуласының негізгі құрам бөлігі болып есептеледі. Табиғаттағы азот қоры өте мол. Оның басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады. Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 биллион тонна болса, ондағы азоттың мөлшері 20-25 биллион тоннадан аспайды. Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 биллион тоннадай көміртегін, 1-1,5 биллион тоннадай азот сіңіреді. Топырақтың әр түрлі типтерінің бір гектардай жырту кабатында тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр, насеком және басқа да жәндіктердің кұрамында шамамен 6-дан 18-тоннаға дейін байланысқан түрдегі азот болады. Азоттың сарқылмас қорының бірі - атмосфера. Ғалымдардъщ есебіне қарағанда, әрбір гектар жер бетіндегі ауада 80 000 тоннаға жуық молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауыл шаруашылық дақылдарынан кем дегенде бір миллион жылдан астам уақыт ішінде мол өнім алуға мүмкіндік берген болар еді. Бірақ өсімдіктердін азотқа тапшы болатыны әрқашан да байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық азоттан түрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар топырақтағы азоттың басқа да қосылыстарының біразын өсімдіктер сіңіре алмайды. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске үшырауы, яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациялануы деп атайды. Бүл процеске бактериялар, актиномицеттер және саңырауқұлақтар қатысады.

Азот айналымының екінші кезеңінде аммонификациялану нәтижесінде пайда болған аммиак алдымен азотты, кейіннен азот қышқылына дейін тотығады. Бұл процесті нитрификация деп атайды. Нитрификация — ерекше микроорганизмдер топтарының қатусуымен жүретін процесс. Нитрификация барысында нитраттар, яғни азот қышқылының тұздары пайда болады. Олардың түзілу топырақтың ауа режимінің жақсаруына тікелей байланысты. Егер топырақтың ауа режимі жаксарса, нитраттардың жиналуы ғана күшейіп қоймай, сонымен қатар азоттық органикалық заттардың минералдануы да тездетіледі. Аммиактың азот қышқылына айналуы екі сатыда жүреді. Бірінші сатысында азотты қышқыл пайда болады, ал екінші сатысында ол азот қышқылына дейін тотығады. Бүл процеске себепші болатын бактерияларды ең алғаш рет С. Н. Виноградский 1890 жылы анықтап берді. Олар негізінен төрт туысқа жатады: нитрозомонас, нитрозоцистис, нитрозоспира және нитробактер.Нитрозомонас туысындағы бактериялар пішіні сопақша, мөлшері 1,5 микрондай, спора түзбейтін, қозғалғыш, топырақта кең таралған организмдер.Нитрозоцистис туысына жататындардың пішіні шар тәрізді. Бірнеше клеткалары бір жерге шоғырланып, сыртын шырыш қабықтары — капсуласы қаптап тұрады. Нитрозоспира туысы - спираль тәрізді бактериялардан тұрады. Дене ұзындығы кейде 20 микронға дейін жетеді. Бұлар көбінесе өңделмеген топырақтарда кездеседі. Нитробактер туысына өте ұсақ, ұзындығы бір микрондай таяқша бактериялар жатады. Спора түзбейді. Олар анаэробты жағдайда жақсы өсіп дамиды. Осы бактериялардың қатысуымен нитрификация процесінің екінші сатысы, яғни азотты қышқыл азот қышқылына айналу процесі жүреді. Оны төменде келтірілген химиялық теңдеу арқылы көрсетуге болады Бұл процесс жүру үшін оттегі керек екендігі көрініп түр. Топырақ реакциясы (рН) 5,0-8,5 болғанда нитрификацияға өте қолайлы жағдай туады. Шымды-күлгін топырақтарда бүл көрсеткіш төмен болғандықтан нитрификациялаушы бактериялардың тіршілігі де баяу жүреді. Нитрификациялаушы бактериялар органикалық заттарды қажет етпейді. Көміртегін олар ауадағы көмір қышқыл газынан алады. Бүл бактериялар кейде тастарда тіршілік етеді де оларды өздерінен бөлетін азот қышқылымен бүлдіреді. Өңделген топырақтарда бактериялар әсерінен пайда болатын азот қышқылы өсімдіктерге сіңімсіз бірқатар қосылыстарды ерітіп, топырақ қүнарлылығының арта түсуіне көмектесга отырады.Солтүстіктегі температураның салқын болуы, оның топырағында тіршілік ететін нитрификациялаушы бактерияларға әсерін тигізген. Өйткені олардың тіршілік әрекеттері ете баяу жүреді. итрификатор бактериялар - аэробты организмдер. Сондықтан опырақтың ауа режимін жақсартуға бағытталған шаралар бұл бактериялардың тіршілігін күшейтіп, топырақта азоттың минералды косылыстарының жиналуына көмектеседі. Тың жерлерді өңдегенде топырақтың су, ауа режимі жаксарады. Оның қопсытылған беткі қабатында нитраттар көп болатынын жүргізілген түрлі тәжірибелер дәлелдеп отыр.Қара топырақты жерлердің тек беткі қабатында ғана нитрификация процесі жақсы жүреді. Ал төменгі қабаттарда бұл құбылыс өте баяу болады. Сор және сортаң жердің топырақтарында нитрификация процесі нашар болғанымен оны белгілі мақсатқа сай өңдегенде онда бактериялардың -көмегімен әжептәуір мөлшерде азот қышқылы тұздары жиналады. Шөлейт жерлердің топырағында нитрификацияны тежейтін жағдай — ылғалдың аз болуы. Сондықтан бұл процесті тездетудің тиімді жолы — топырақтарды суландыру. Топырақта нитрификация процесі қарқыңды жүргенде ондағы фосфор қосылысының сіңімді түрі артады.Сонымен катар топырақта жиналған аммоний және азот қышқылының түздарымен тек өсімдіктер ғана емес, басқа бактериялар да, зең саңырауқұлақтар да, актиномицеттер де қоректенеді.Қара топырақты, азоты мол жерлерді өңдеу нитрификацияның қарқынын арттырады, сөйтіп өсімдіктердің азотпен қоректенуі жақсарады. Нитрификация процесі топырақта күшейгенде органикалық тыңайтқыштар мол болса, нитраттар шығыны қауырт кемиді.

Азотты заттар айналымының үшінші кезеңінде топыраққа жиналған нитраттар тотықсызданады. Оны денитрификация деп атайды. Бұл негізінен топырақтағы азот қорының босқа ысырап болуымен байланысты.Белгілі бір жағдайларда, мәселен, көміртегіне бай органикалық заттар шамадан тыс мол болғанда, толырақта азот кышқылы тұздарының азайып кететіні анықталған. Мұны денитрификация деп атайды. Денитрификация кезінде азот кышқылы тұздары ыды-рап, ондағы азот молекула күйінде атмосфераға кетеді. Бұл процесс тұздардың қүрамындағы оттегін өз тіршілігіне пайдалана алатын кейбір бактериялардың әсерінен болады.Денитрификация процесі бактериялардың анаэробты жағдайда тіршілік етуін қамтамасыз ете алады. Ол мына төмендегі теңдеу бойынша жүреді: Денитрификация қүбылысы топырақта кәбінесе оттегі жеткілік-сіз болғанда және азот қышқылы түздары — нитраттар жеткілікті болғанда жүреді. Бактериялар қалыпты тіршілік ету үшін топырақтың реакциясы (рН) 5,0—9,0 болу керек.Нитраттардың молекулалық азотқа тотықсыздануынан топырақ-тағы азот азаяды. Топырақ шамадан тыс ылғал болғанда бүл процесс өте тез жүреді. Ал топырақтың ылғалы қалыпты болғанда және оған агрономиялык шаралар қолданғанда, денитрификациялаушы бактериялардың әсері де баяулайды. Сөйтіп бүл құбылыс ауыл шаруашылығына айтарлықтай зиянын тигізе алмайды сонымен катар денитрификация табиғатта жанама жолмен де жүретіні анықталған. Бұл кезде азотты қышқыл мен аммиактың және амин қосылыстарының арасында химиялық реакциялар жүреді. Микроорганизмдер нитраттардан нитриттерді түзуге және белок заттарын ыдыратып, соның нәтижесінде ортада амин кышқылдары-ның түзілуіне қатысады. Мүндай микроорганизмдер топырақта өте көп. Негізінен мүндай реакциялар бактериялар денесінен тыс жүреді. Жалпы белоктық заттардың топырақта үнемі ыдырау процесі жүріп жатады, ал топырақта белоктан басқа азотты қышқылда болады. Осы заттардың бір-біріне әсер етуінен топырақтағы азот едәуір ысырапқа ұшырайды. Жоғарыда айтылған химиялық реакция тек қышкыл ортада жүреді, ал өңделген топырақтардың реакциясы, әдетте нейтралды болады. Сондықтан азот айта қаларлықтай ысырапқа үшырамайды. Сондықтан егін шаруашылығына зиянды деп есептеледі.

Табиғатта азот айналымындағы төртінші кезеңде микроорганизмдердің әсерінен ауадағы атмосфералық азот топырақта жиналады. Бұған түйнек бактериялары, топырақта өз бетінше тіршілік ете алатын азотобактер, клостридиум патсеурианум бактериялары қатысады. Қолайлы жағдай туғанда түйнек бактериялары бұршақ тұқымдас өсімдіктермен бірлесіп, селбесіп тіршілік ете отыра, жылына егістің әр гектарында 100-ден 400 кг-ға дейін байланысқан азот пайда болуына себепші болады. Өз бетінше тіршілік ететін азот сіңіруші бактериялар осындай мерзім ішінде де 1 га жерден 20-дан 50 /сг-ға дейін азот жинай алады. Бұл — азот қосылыстарының табиғаттағы айналымы күрделі процесс екенін аңғартады. Ол кейде тиімсіз болуы да мүмкін. Сондықтан ауыл шаруашылық мамандарының алдында микробиологиялық пайдалы процестерді ауыл шаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін тиімді пайдалану міндеті түр. Топырақтағы микробиологиялык процестерді жете білгенде ғана бұл міндетті жүзеге асыруға мүмкіндік туады. Өсімдіктер мен жануарлар қал-дықтарында көбінесе азоттың органикалық түрлері басым болады. Табиғатта кездесетін әр түрлі азот қосылыстары түрліше ыдырайды, бірақ олардан әдетте аммиак және басқа қосылыстар түзіледі.

Атмосфера азотын түйнек бактериялары сіңіруі. Азотқа тапшы топырақтарда бұршақ тұқымдас өсімдіктер жақсы өсетіні ерте бастан белгілі.Оқымысты М. С. Воронин (1865) бұршақ тұқымдас өсімдіктер тамырындағы түйнектерді зерттеп, онда микроорганизмдердің тіршілік ететінін анықтаған. Бұдан кейін оқымыстылар Гельригель мен Вильфарт, басқа өсімдіктермен салыстырғанда, бұршақ түқымдастардың бір айырмашылығы-олардың тамырында түйнектердің болуы және осы түйнектер ауадағы атмосфера азотын сіңіруге мүмкіндік береді деген пікір айтады. Мұны олар тәжірибемен дәлелдеді. 1888 жылы бұл бактерияларды алғашқы рет Бейеринк таза күйінде бөліп алады да оны бактериум радицикола деп атады. Соңғы кездегі зерттеулер түйнек бактериялары өздерінің дамуы барысында белгілі бір циклдегі өтетіндігін көрсетті. Олар жас кезінде опорасыз, қозғалғыш таяқшаларға ұқсас болса, ересек болған сайын талшықтары жойылып, клеткаларында вакуольдар пайда болады. Бүл таяқшалар бұтақталған түрде де кездеседі. Оны бактероидтар деп атайды . Бактероидтар ұсақталып, шар тәрізді түрге айналып, қайтадан таяқша тәрізді клеткалар пайда болады. Түйнек бактерияларының қазір бірнеше формалары табылды. Түйнек бактериялары әдетте бүршақ түқымдас өсімдіктердің тамырындағы түйнектерінде, ал кейбір түрлері топырақта жеке күйінде кездеседі. Олар қолайлы жағдайлар болғанда топырақта өсіп дамиды да көбейе береді. Залалсыздандырылған топыраққа осындай бактерияларды қолдан бергенде 15 күннен кейін топырақтың бір грамынан бірнеше жүз миллион осы бактерияны кездестіруге болады. Өсіп түрған өсімдіқтердің тамыр түктері арқылы түйнек бактериялары тамыр клеткасының ішіне енеді. Сөйтіп, онда өсіп көбейеді де, бұылтықтанған түйнектер түзеді. Топыраққа ауа жақсы енетін болса түйнек бактерияларына қолайлы жағдай туады. Түйнек бактериялары өсімдіктермен селбесіп тіршілік еткенде, оларды азотты қоректік заттармен қамтамасыз етеді де, өздері өсімдіктердің тамырынан бөлінетін көміртекті қосылыстармен қоректенеді. Сонымен қатар байланысқан азоттың бір бөлігін бактериялардың өздері пайдаланады. Бұршақ тұкымдас өсімдіктердің тамырындағы азотты сіңіруі өсімдіктің даму фазасына байланысты. Өсімдіктер гүлдер алдында және гүлдеп тұрған кезінде азотты едәуір дәрежеде сіңіреді. Түйнек бактерияларының ауадағы сіңірген азотының 75%-ін өсімдіктер, ал 25%-ін бактериялардың өздері қорегіне пайдаланады. Түйнек бактерияларының атмосфера азотын қалай сіңіре алатыны әлі күнге дейін анықталмай келе жатыр. С. Н. Виноградский бұл бактериялар атмосфера азотын аммиакқа айналдырады деген пікір айтты. Бұл пікірді Ф.В Турчиннің жүргізген тәжірибелері дәлелдеді.Атмосфера азотын сіңіру үшін түйнек бактерияларына көміртегінің қосылыстары қажет. Ондай қосылыстарға түрлі қанттар: глюкоза, левулоза, раффиноза, мальтоза, галактоза жатады. Сонымен катар, олар спирт және басқа органикалық заттарды пайдалана алады. Осы көрсетілген органикалық заттарды түйнек бактериялары тотыктырады да осы процесс барысында атмосфера азотын сіңіреді.

Атмосфера азотың азотобактер сіңіруі. Жеке күйінде азотобактер 1901 жылы бөлініп алынды. Содан бері олар жан-жақты зерттеліп келеді. Қазір азотобактерлер морфологиялық белгілері жағынан өзіндік ерекшеліктері бар бірнеше түрге бөлінеді.Азотобактер хроококкум клеткасы шар тәрізді, екі-екіден жалғасқан, кейде жеке күйінде ірі (4—6 микрон) шамасында кездеседі. Клетканың жас кезінде сыртында талшықтары болады, сол арқылы олар жақсы қозғалады. Клетка «қартайған» сайын қозғалу қабілеті жоғалып қоңыр тартады. Осы күйінде ол ұзақ уақыт сақталады. Егер қолайлы жағдай туса одан жас клетка пайда болады. Азоты жоқ ортада тіршілік еткенде олардың сыртында шырыш қабық пайда болады. Оны капсула деп атайды. Шырышқа оралған азотобактер клеткасы ұзақ уақыт тіршілігін жоймайды. Азотобактер вегетативтіік жолмен немесе басқа бактериялар тәрізді жай бөліну жюлымен көбейеді. Азотобактер хроококкум жасанды қоректік ор-тада 1 г қант пайдаланғанда 20 мг-лай ауа азотын сіңіре алады.Бұдан басқа азотобактер агилие, азотобактер винеланди деп аталатын түрлері де бар. Олардың жалпы қасиетінің хроококкумге ұқсастығымен қатар өзіндік ерекшелігі де бар. Бұларда атмосфера азотын жақсы сіңіре алады. Азотбактердің барлық түрі де ауалы жерде, +25—30°-та реакциясы нейтралды, көміртегі қосылыстары мол ортада жақсы тірші-лік етеді. Крахмалды да ыдыратады. Сонымен қатар олар спиртті және түрлі органикалық қышқылдарды да пайдаланады. Азотобактер клеткасында болатын нитрогеназа ферменті атмосфера азотын клетканың сіңіруінде үлкен роль атқарады.Азотобактер ауадағы азотты сіңіру үшін қажетті энергияны азотсыз органикалық заттарды тотықтыру арқылы алады. Азот қоректік заты ортада жеткілікті болса, азотобактер онымен қорек-тенеді, ал азотсыз қоректік зат алынса, олар атмосфера азотын сіңіре бастайды.Түйнек бактериялары сияқты азотобактердің азот сіңіру дәре-жесі осы микроорганизмдердің әр түрлі ортада өсуімен байланыс-ты. Табиғатта олардың жыл бойына (гектар басына) жинайтын азотының мөлшерін еоептегенде, шамамен 30-40 /сг-ға жетеді. Атмосферадан сіңірген азот мөлшерінің біразы азотобактер клет-касының белогын қүрауға жүмсалады, ал қалған бөлігі аммоний тұздары күйінде топыраққа сіңеді.Топырақты органикалык заттармен байыту -азотобактер тіршілігін күшейтетін тиімді шаралардың бірі. Азотобактер тіршілігі үшін фосфор, кальций, молибден, бор және марганец сияқты элементтер қажет.Басқа микроорганизмдерге карағанда азотобактер ылғалды көбірек қажет етеді. Ол топырақтың ылғал сыйымдылығы 25- 30% болғанда жақсы дамиды. Қазақстанда жүргізілген зерттеу-лерге қарағанда, гумусы аз қара топырақты тың жерлерде ылғал біршама мол болғанда ғана олар жақсы тіршілік етеді. Жаз айларында топырақ қүрғаған кезде, азотобактер кездеспейді. Су ішінде азотобактер 4-5 жылға дейін тіршілік ете алады.Азотобактер барлық топырақта бірдей мөлшерде кездесе бермейді. Ол көбінесе қышқылы аз, нашар күлгінді, әктелген немесе карашірікті -карбонатты топырақтарда көп болады. Өсімдіктер-дің тамыр жүйесінің айналасында (ризосферада) кездесетін азотобактер, тамырдан бөлінген заттармен коректенеді. Олар сіңірген атмосфера азотымен топырақты байытып, өсімдіктердің тіршілігіне қолайлы жағдай туғызады. Азотобактерлер биік тау топырактарында кездеспейді. Таудың тегіс беткейлеріндегі сұр, қоңыр және қара топырақтарында айтарлықтай мөлшерде кездеседі. Азотобактер әр түрлі суларда да тіршілік етеді. Олар Қара теңізден, Азов және Балтық теңіздерінен табылған.Отанымыздың солтүстік бөлігіндегі топырақтарда азотобактерлер кездеспейді. Бірақ бұл жерлерді өңдесе олардың тіршілігіне қолайлы жағдай жасалады. Мәселен, Мурманск облысының өнделген және тың жерлерінің топырағынан алынған 370 үлгінің 102-сінен азотобактерлер табылғаи. Сонымен қатар олар Енисей аймағынан да табылды. Өңделген жерлердегі топырақтың бір грамындағы олардың саны жүзге дейін жетеді. Сибирьдің әр түрлі топырақтарын зерттеген Г. Н. Блинков азотобактерді көптеген топырақ типтерінен, соның ішінде шымды-күлгін топырақтардан да кездестірген.

Қорытынды :

Азот сіңіруші микроорганизмдер де азот көзі болып табылады. Олар ауадан молекулалық азотты сіңіріп, күрделі азот қосындыларын құрайды. Бұларға көбінесе ауадан азот сіңіретін бактериялар жатады. Бұршақты дақылдар тамырын жайлайтын түйін бактериялар әр гектар жердің топырағына 100 – 250 кг мөлшерінде атмосфера азотын сіңіреді. Топырақта дербес тіршілік құратын азот сіңіруші организмдер бар, олар жасыл өсімдіктермен аралас тіршілік теді. Орыс ғалымы С.Н. Виноградский 1892 – 1894 жылдары анаэробты (ауасыз, оттегінсіз тіршілік ететін) бактерияларды тапты. 1901 жылы Бейерник басқа түрлерін ашты. Бұл дербес бактериялар жылына топырақта гектарына 20 – 150 кг/га дейін атмосфнралық азотты сіңіре алады. Түйнекті және дербес азот сіңіруші бактериялар топырақта биологиялық жолмен құралатын азот қорын жасайды. Ал азот - өсімдіктердің басты қоректік элементі. Азот қоры топырақ құнарлылығын арттырады, яғни топырақтағы гумусты азотқа байытады. Әр түрлі топырақта өсімдіктердің азотпен қоректену түрлері әр түрлі болады. Мысалы, аммонийлі – батпақты топырақтарда, нитратты - аммонийлі – орманды топырақтарда, нитратты – шымды далалы, жақсы кеуектелген топырақтарда. 

Қолданылған әдебиеттер:

http://bilimkozy.idhost.kz/340-topyraty-tr-blg.html

http://megareferat.kz/index.php?id=681