Азотфиксирующие бактерии обеспечивают гниение органических остатков в почве

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

(1) Дыхательная система человека состоит из дыхательных путей и лёгких. (2)Стенки дыхательных путей не спадаются, поэтому воздух в них свободно движется. (3)Дыхательные пути начинаются с полости носа и заканчиваются трахеей. (4) В лёгких находится большое количество лёгочных пузырьков. (5)Через многослойные стенки лёгочных пузырьков (альвеол) осуществляется газообмен. (6)Дыхательный центр расположен в промежуточном мозге. (7)Дыхательный центр координирует мышечные сокращения при осуществлении вдоха и выдоха.

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (правильный ответ должен содержать следующие позиции)	Баллы
Элементы ответа: ошибки допущены в предложениях: 1) 3 – дыхательные пути заканчиваются мелкими бронхами (бронхиолами); 2) 5 – стенки лёгочных пузырьков (альвеол) однослойные; 3) 6 – центр безусловного дыхательного рефлекса находится в продолговатом мозге
В ответе указаны и исправлены все ошибки. Ответ не содержит неверной информации	3
В ответе указаны две-три ошибки, исправлены только две из них. За неправильно названные и/или исправленные предложения баллы не снижаются	2
В ответе указаны одна–три ошибки, исправлена только одна из них. За неправильно названные и/или исправленные предложения баллы не снижаются	1
Ответ неправильный: все ошибки определены и исправлены неверно, ИЛИ указаны одна–три ошибки, но не исправлена ни одна из них	0
Максимальный балл	3

Ответ участника 1:

Выставленные экспертами баллы: 2/2; оценка участника – 2 балла.

Наша оценка – 2 балла

Участник правильно нашёл предложения с ошибками (3, 5, 6). Верно исправлены ошибки в предложениях 3 и 6. Не исправлена ошибка в предложении 5. Она кроется в строении альвеол. Оба эксперта выставили за ответ по 2 балла.

Ответ участника 2:

Выставленные экспертами баллы: 1/1; оценка выпускника – 1 балл.

Наша оценка – 1 балл.

Ошибки найдены в предложениях 3, 6, 7. В предложении 7 нет ошибок, поэтому ошибка найдена неверно. Правильно исправлена ошибка в предложении 6. В предложении 3 ошибка исправлена неверно: дыхательные пути заканчиваются не в лёгком, а в мелких бронхах. Участник получил только 1 балл.

(1) Бактерии – прокариоты, наследственная информация которых заключается в одной линейной молекуле ДНК. (2)Все бактерии по типу питания являются гетеротрофами. (3)Азотфиксирующие бактерии обеспечивают гниение органических остатков в почве. (4)К группе азотфиксаторов относят клубеньковых бактерий, поселяющихся на корнях бобовых растений. (5)Нитрифицирующие бактерии участвуют в круговороте азота. (6)Среди паразитических бактерий хорошо известны холерный вибрион, туберкулёзная палочка, являющиеся возбудителями опасных заболеваний человека. (7)Сапротрофные бактерии питаются органическими остатками.

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (правильный ответ должен содержать следующие позиции)	Баллы
Элементы ответа: ошибки допущены в предложениях: 1) 1 – бактерии имеют замкнутую (кольцевую) молекулу ДНК; 2) 2 – среди бактерий есть автотрофы; 3) 3 – азотфиксирующие бактерии обеспечивают связывание атмосферного азота и превращение его в соединения доступные для использования высшими растениями (питание высших растений)
В ответе указаны и исправлены все ошибки. Ответ не содержит неверной информации	3
В ответе указаны две-три ошибки, исправлены только две из них. За неправильно названные и/или исправленные предложения баллы не снижаются	2
В ответе указаны одна–три ошибки, исправлена только одна из них. За неправильно названные и/или исправленные предложения баллы не снижаются	1
Ответ неправильный: все ошибки определены и исправлены неверно, ИЛИ указаны одна–три ошибки, но не исправлена ни одна из них	0
Максимальный балл	3

Ответ участника 1:

Выставленные экспертами баллы: 1/1; оценка выпускника – 1 балл.

Наша оценка – 1 балл.

Участник верно исправил ошибку в предложении 1. В предложение 3 ошибка исправлено неверно. Предложение 7 как ошибочное выбрано выпускником неверно. Таким образом, максимальный балл, который заслужил экзаменуемый, 1 балл, так как верно исправлен текст только одного предложения, неверные предложения не оцениваются.

Ответ участника 2:

Выставленные экспертами баллы: 1/2; оценка участника – 2 балл.

Наша оценка – 2 балла.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.005)

Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Эта технология разрабатывается в Санкт-Петербургском НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Задача состоит в том, чтобы, во-первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых — повысить их азотфиксирующие способности.[ . ]

Бактерии рода Rhizobium живут на корнях бобовых растений и фиксируют азот воздуха. Растения обеспечивают бактериям жилище и пищу, за что получают доступную форму азота, который включается в органические молекулы. По пищевым цепям азот, входящий в молекулы органических веществ, переходит к другим обитателям экосистемы. Белки и другие органические молекулы в процессе дыхания расщепляются, образуя азот в форме аммония (NH4), который поступает в окружающую среду. Некоторые бактерии могут переводить аммоний в нитратную форму (NOj). Нитраты постепенно преобразуются другими бактериями в газообразный азот. Часть газообразного азота окисляется в воздухе во время грозовых разрядов и поступает в почву с дождевой водой. Таким способом свободного азота фиксируется в 10 раз меньше, чем это происходит с помощью бактерий. Как вы убедились, глобальная экосистема зависит от азотфиксирующих организмов, которые способны фиксировать азот воздуха.[ . ]

Среди азотфиксирующих бактерий выделяют свободноживу-щих в почве и клубеньковых, живущих на корнях бобовых растений (рис. 9, з). Наиболее важными представителями свобод-ноживущих азотфиксирующих бактерий являются Azotobacter и Clostridium, связывающие за год несколько десятков килограммов азота на 1 га почвы. Значительно более эффективна деятельность клубеньковых бактерий, заражающих клетки корней бобовых. В результате под бобовыми происходит микробиологическое накопление доступного для растений азота. Под площадью в 1 га, засеянной клевером, в результате действия этих бактерий может быть накоплено в 100 раз больше азота, чем свободноживущими фиксаторами этого элемента.[ . ]

Значение азотфиксирующих бактерий в почвообразовании чрезвычайно велико. Только благодаря их деятельности могут использовать атмосферный азот другие живые организмы (в виде нитратов).[ . ]

Среди почвенных бактерий особую функцию выполняют нитрифицирующие (азотфиксирующие), играющие важнейшую роль в круговороте азота в природе. За год бактериями фиксируется 160—170 млн т азота.[ . ]

Свободноживущие азотфиксирующие бактерии относятся как к анаэробным, так и к аэробным организмам.[ . ]

Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Почвенные азотфиксирующие бактерии рода Clostridium. - М.: Наука, 1974. - 250 с.[ . ]

Азотфиксирующие бактерии ¡в клубеньках нуждаются в энергии пищи для своего функционирования, а пища производится листьями растения. Чем больше света и хлорофилла, тем больше пищи могут получить бактерии; таким образом, фотопериод способствует максимальной координации между активностью растения и его партнера — микроорганизма.[ . ]

В 1893 г. русским микробиологом С. Н. Вппоградскнм была выделена анаэробная азотфиксирующая бактерия Ciostridium Pasteurianum.[ . ]

Среди спорообразующих грамположительных бактерий семейства Bacillaceae азотфиксирующая способность выявлена у факультативных анаэробов Bacillus polymyxa, аэробов Bacillus megaterium и Thermobacillus azotofigens. Последняя бактерия, выделенная из удобренной навозом дерново-карбонатной почвы Эстонской ССР, оказалась термофильной с оптимумом роста 45—50 °С и максимумом 60—65 °С. При температурах ниже 20 °С она не развивается.[ . ]

Среди почвенных аэробных спорообразующих бактерий имеются виды, которые довольно хорошо развиваются на безазотистой среде. К ним относятся олигонитрофильные бактерии, обладающие способностью усваивать атмосферный азот. Эти микроорганизмы характеризуются слабой азотфиксирующей способностью, однако их накопление в почве может значительно содействовать обогащению ее азотом. В этом отношении всестороннее изучение данной группы микроорганизмов представляет большое значение для повышения плодородия почв.[ . ]

Анаэробный распад целлюлозы осуществляется только бактериями (например, бациллой Омелянского), а аэробный -многими видами бактерий, грибами, актиномицетами.[ . ]

Кроме того, водоросли стимулируют активность некоторых азотфиксирующих бактерий, в частности азотобактера и клубеньковых бактерий.[ . ]

Однако внесение только одних азотных удобрений угнетает азотфиксирующие бактерии. Так, по данным А. Г. Родиной, аммиачные соли тормозят развитие азотобактера, а нитратный азот, если среда содержит нитратные соли, приводит к прекращению фиксации азота азотобактером. Отрицательное действие одних азотных удобрений может не проявиться, если под влиянием внесенных удобрений бурно развивается фитопланктон. В этом случае содержание минеральных соединений азота уменьшается настолько быстро, что они не успевают оказывать угнетающего действия на азотфиксирующих бактерий.[ . ]

Б 1901 г. голландский ученый М. Бейерннк выделил две аэробные-азотфиксирующие бактерии — Azotobacter chroococcum, Azotobacter agile. Сейчас известен ряд видов Azotobacter. Для того чтобы эти микроорганизмы осуществляли процесс фиксации азота, необходимо присутствие молибдена, железа и кальция. Особенно важно присутствие молибдена. Свободно живущие азотфиксаторы (Azotobacter) усваивают в среднем около 1 г азота иа 1 м2 в год.[ . ]

Препараты серии "Биодеструктор", полученные на основе штаммов бактерий Acinetobacter valentis, Acinetobacter paraphi-nicum и Acinetobacter oleovorans, наиболее эффективны соответственно при температуре от 10 до +50°С и от 20 до +42°С при pH 6,5-7,2. Основой препарата "Деградойл" является выделенная из почвы смешанная культура микроорганизмов, включающая азотфиксирующие бактерии Azotobacter vinelandii. По данным разработчиков, препарат обладает широкой субстратной специфичностью. Бактерии окисляют углеводороды, а другие почвенные микроорганизмы метаболизируют продукты их окисления.[ . ]

Около 80 лет назад С. Н. Виноградский выделил из почвы анаэробную бактерию Clostridium pasteurianum, фиксирующую газообразный азот. Несколько позднее голландский исследователь М. Бейеринк открыл аэробную азотфиксирующую бактерию Azoto-bacter.[ . ]

Разные микроорганизмы осуществляют а разные типы брожения. Так, молочнокислые бактерии накапливают молочную кислоту. Для некоторых облигатных анаэробных микроорганизмов, па-пример азотфиксирующей бактерии Clostridium pasleurianum, характерно образование в процессе брожения масляной кислоты.[ . ]

Хемосинтезирующими организмами являются микроорганизмы — нитрифицирующие, серобактерии, водородные бактерии и железобактерии. Свободный азот усваивают азотфиксирующие бактерии.[ . ]

По данным НИИ сельскохозяйственной микробиологии, в ряде почв соответствующие той или иной бобовой культуре клубеньковые бактерии могут отсутствовать, а те, что имеются, обладают малопродуктивной системой азотфиксации. В связи с этим микробиологи провели селекционную работу. В итоге каждые три года на заводы передаются до десяти новых штаммов клубеньковых бактерий, азотфиксирующая способность которых на 10—20% превышает предыдущие эталонные штаммы. Создан и массово производится препарат ризоторфин — удобная и практичная форма поставки клубеньковых бактерий к семенам и растущим корням бобовых.[ . ]

Фиксация атмосферного азота. Ни одно зеленое растение не может питаться непосредственно азотом атмосферы. Так как в результате деятельности денитрифицирующих бактерий непрерывно идет уменьшение в природе запасов связанного азота и перевод его в атмосферный азот, то жизни на земле грозила бы неминуемая гибель из-за азотного голода. Однако существует группа микроорганизмов, способная связывать атмосферный азот, делая его доступным для растений. Эти микроорганизмы называются азотфиксирующими бактериями, они разделяются на клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых •растений, и на свободно живущие в почве.[ . ]

Если в ходе эволюции между двумя различными видами возникла обоюдная зависимость, то соответствие может быть еще жестче. Два убедительных примера — мутуалистическая связь между азотфиксирующими бактериями и корнями бобовых растений и зачастую очень тонкое взаимное соответствие между насекомыми-опылителями и цветками опыляемых ими растений (гл. 12). Наиболее тесные соответствия между организмами и средой возникли в тех случаях, когда решающим фактором жизнедеятельности организмов одного вида является присутствие организмов другого вида: в таких случаях вся среда обитания одного организма может исчерпываться другим организмом.[ . ]

Эти формы встречаются в наземных сообществах повсюду, но их особенно много в самых верхних слоях почвы (включая подстилку). Процесс разложения растительных остатков, на который расходуется значительная доля респираторной активности сообщества, во многих наземных экосистемах осуществляется рядом последовательно функционирующих микроорганизмов (Кононова, 1961).[ . ]

По данным W. Müller (1969), в ГДР фосфорные удобрения, как правило, вносят из расчета 35 кг Р2Об на 1 га полезной площади пруда. Правильное применение фосфорных удобрений повышает содержание азота в фитопланктоне, поскольку способствует связыванию растворимого в воде азота азотфиксирующими бактериями и некоторыми синезелеными водорослями.[ . ]

При внесении нормальных доз извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия, железа и марганца, они переходят в нерастворимую форму и поэтому устраняется вредное действие их на растения. На известкованных почвах повышается жизнедеятельность свободноживу-щих азотфиксирующих бактерий (азотобактер, клостридиум и др.) и клубеньковых бактерий, поэтому повышается обогащение почвы азотом за счет азота воздуха. При известковании улучшается деятельность нитрификаторов (КигоБотопаз и Г ТН.гоЬас1ег), усиливается минерализация органических соединений азота до аммиака и его нитрификация. В почве больше накапливается нитратного азота. Усиление нитрификации при известковании обусловливается также нейтрализацией продуктов окисления аммиака — азотистой и азотной кислот, накопление которых тормозит деятельность нитрифицирующих бактерий. В результате улучшается азотное питание растений, особенно в первые годы после внесения извести.[ . ]

География почвенных микроорганизмов. Весьма интересна зависимость состава и количества почвенных микроорганизмов от географических условий. География почвенных микроорганизмов тщательно изучается. Однако установить закономерности в этой области очень сложно, так как многие микроорганизмы встречаются в почвах от тундровой до тропической зоны. Например, клубеньковые азотфиксирующие бактерии обнаружены в почвах от Кольского полуострова до Средней Азии. Азотобактер распространен в почвах Заполярья (Северная Земля), субтропиков (Закавказье) и тропиков (Австралия, Индия). Несмотря на то что почвенные микроорганизмы имеют такие колоссальные ареалы распространения, в определенных почвах создаются наиболее благоприятные условия для их развития и жизнедеятельности. Поэтому состав и содержание микроорганизмов в различных типах почв существенно отличаются.[ . ]

В природе имеются значительные запасы азота. Во-первых, большие количества азота входят в состав населяющих землю организмов, главным образом растений. При отмирании этих организмов азот попадает в почву и водоемы и подвергается воздействию микроорганизмов. Сначала аммонифицирующие микроорганизмы превращают органический азот в минеральный, доступный растениям. Далее нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты, переводя таким образом азот в еще более доступную для растений форму. Параллельно происходит процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Этот процесс осуществляется денитрифицирующими бакте-териями и ведет к переходу азота в атмосферу и обеднению почвы. Фиксация атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущи-ми азотфиксирующими бактериями вновь обогащает почву связанным азотом.[ . ]

Взаимоотношение почвенных цианобактерий с сапрофитными микромицетами носит характер метабиоза и реже - антагонизма. Выявлена приуроченность некоторых видов грибов к определенным видам цианобактерий. Уникальная способность цианобактерий осуществлять оксигенный фотосинтез и фиксацию молекулярного азота является важным фактором формирования активных микробных комплексов. Гетеротрофные микроорганизмы могут образовывать с цианобактериями устойчивые сообщества, в которых последние занимают доминирующее положение. Следовательно, цианобактерии служат дополнительным источником органического вещества как энергетического материала для гетеротрофных микроорганизмов и, в итоге, способствуют повышению плодородия обедненных от эрозии почв.[ . ]

Таким образом, планетарная роль растений и иных фотосинтезирующих организмов чрезвычайно велика: 1) они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Последняя используется всеми остальными живыми существами планеты; 2) они поставляют в атмосферу кислород, который служит для окисления органических веществ и извлечения при помощи этого запасенной в них химической энергии аэробными клетками; 3) наконец, некоторые виды растений в содружестве (симбиозе) с азотфиксирующими бактериями (см. ниже) переводят атмосферный азот в состав молекул аммиака, его солей и органических азотсодержащих соединений.[ . ]

Азотные удобрения как показал многолетний опыт их применения способствуют повышению рыбопродуктивности прудов и снижению затрат кормов. В природе значительная часть азота находится в свободном состоянии, а соединения азота в виде нитратов, нитритов и аммонийных солей потребляются в прудах зелеными растениями и микроорганизмами, которые в свою очередь служат пищей для водных беспозвоночных, а последние — для рыб. Свободный молекулярный азот усваивается лишь немногими организмами, в том числе азотфиксирующими бактериями и некоторыми водорослями. Большинство микроорганизмов и водорослей, а также высшие растения нуждаются в связанных минеральных соединениях азота. Пруды могут пополняться этими важными биогенными соединениями либо в результате превращения свободного молекулярного азота в связанный, либо в результате внесения его в виде удобрения.[ . ]

Примечательной особенностью всех саговниковых являются растущие вверх над землей и дихотомически ветвящиеся коралловидные корни — кораллоиды. Они возникают как разветвления боковых корней эндогенно из многорядного перицикла напротив лучей первичной ксилемы. Благодаря интенсивному дихотомическому ветвлению коротких и тонких боковых корней образуются целые грозди клубеньков, окружающие ствол у его основания и напоминающие внешне кораллы. Сначала считали, что это происходит под влиянием бактерий, проникающих в клетки коры корней. В последнее время высказывается предположение, что бактерии, как и сине-зеленые водоросли, являются вторичными поселенцами в сформировавшихся уже клубеньках, а сам клубенек представляет разрастание несущего его корня, вызванное эндофитным грибом, мицелий которого обильно заполняет межклетники в коровой паренхиме этого корня.[ . ]

Помимо выделения этилена в почве постоянно протекает и его поглощение - путем адсорбции и главным образом за счет окисления микроорганизмами, многие из которых способны использовать этилен в качестве единственного источника энергии или в процессе соокисления. Однако при наличии ацетилена в газовой фазе почв деятельность таких микроорганизмов резко тормозится и окисление этилена полностью прекращается уже при содержании С2Н2 в 0,0001 атм. Следовательно, окислением С2Н4 в почве при использовании ацетиленового метода можно пренебречь, поскольку Км для С2Н2-редукции у азотфиксирующих бактерий колеблется в пределах от 0,1 до 0,75 атм., что заведомо превышает ингибирующую концентрацию.[ . ]

Различные почвенные микроорганизмы неодинаково относятся к кислотности почвы. Плесневые грибы лучше развиваются при pH 3—6 и могут расти даже при более высокой кислотности. Среди грибов встречается много паразитов и возбудителей различных болезней культурных растений, например паразит свеклы РЬота Ье1ае, возбудитель килы у крестоцветных Р1азтос1шр110га Ьгайвшае. Развитие их в кислых почвах усиливается. В то же время многие полезные почвенные микроорганизмы лучше развиваются при нейтральной и слабощелочной реакции.[ . ]

Классификация микроорганизмов по физиологическим признакам основана на их способности усваивать различные вещества из водной среды в аэробных или анаэробных условиях. Микроорганизмы различных физиологических групп вступают между собой в сложные метабиотические или антагонистические отношения. Основная роль в биоценозах отводится группам микроорганизмов, участвующих в круговороте важнейших биогенных элементов — углерода, азота, серы, фосфора. Среди этих многочисленных форм есть и облигатные аэробы, например нитрификаторы, и анаэробные микроорганизмы.[ . ]

В настоящее время наблюдается прогрессирующее увеличение концентраций водорода в подземных водах верхних горизонтов земной коры. Фоновое содержание водорода в водах этих горизонтов, находящихся в контакте с атмосферой, составляет и-10“ 5 мл/л. В подземных водах более глубоких горизонтов содержание водорода может достигать единиц, десятков и сотен миллилитров на 1 л. Повышенные концентрации водорода известны в подземных водах пород, содержащих органические вещества (например, в районах угольных и нефтяных месторождений) . В последние годы повышенные концентрации водорода установлены в подземных водах районов промышленных загрязнений. Источники поступления водорода в подземные воды подразделяются на естественные и техногенные. Основным естественным источником водорода для подземных вод хозяйственно-питьевого назначения является деятельность микроорганизмов. Водород является обычным продуктом деятельности многих микроорганизмов, распространенных в почвах, подземных неточных водах. Среди них главными производителями водорода являются анаэробные микроорганизмы, осуществляющие разложение по типу брожений различных органических субстратов, особенно углеводородов, белков, аминокислот и органических кислот. Максимальное количество водорода (по Е.И. Кондратьевой) может выделиться при сбраживании бактериями глюкозы: глюкоза + Н20 ->■ ацетат + 2С02 + 4Н20, Дб 215,7 кДж/моль. Экспериментально показано, что при разложении глюкозы бактериями образующийся газ содержит от 15 до 54 % Н2. В то же время известно, что водород образуют также факультативные аэробные бактерии, которые в отсутствие кислорода могут переключаться на брожение с образованием водорода. И, наконец, что особенно важно, имеются данные о том, что водород могут выделять облигатные аэробы, например азотфиксирующие бактерии на корнях бобовых растений, а также пурпурные и др. Образовние водорода происходит также при аэробном микробиологическом окислении сульфидной серы: Б2- + 02 + 2Н20 = БО - + + 2Н2.[ . ]

В этой статье расскажем о полезных функциях азотофиксирующих бактерий и подберем препараты на их основе.

Процессы жизнедеятельности

Все азотфиксирующие бактерии по особенностям процессов жизнедеятельности можно объединить в две группы.

Первая группа является нитрифицирующей. Суть обмена веществ в этом случае заключается в цепочке химических превращений. Аммоний, или аммиак, превращается в нитриты - соли азотной кислоты. Нитриты, в свою очередь, превращаются в нитраты, тоже являющиеся солями этого соединения. В виде нитратов азот лучше усваивается корневой системой растений.
Вторая группа называется денитрификаторами. Они осуществляют обратный процесс: нитраты, содержащиеся в почве, превращают в газообразный азот.

Таким образом происходит круговорот азота в природе. К процессам жизнедеятельности также относят и процесс размножения. Происходит он путем деления клеток надвое. Гораздо реже - путем почкования. Характерен для бактерий и половой процесс, который называется конъюгация. При этом происходит обмен генетической информацией. Поскольку корневая система выделяет много ценных веществ, бактерий на ней поселяется очень много. Они преобразуют растительные остатки в вещества, которые способны впитать растения. В результате слой почвы вокруг приобретает определенные свойства. Его называют ризосферой.

Азотфиксирующие бактерии

Среди процессов, от которых зависит биологическая продуктивность на земном шаре, одним из важнейших является фиксация микроорганизмами азота атмосферы. Проблема биологической азотфиксации относится к числу основных проблем сельскохозяйственной и биологической науки. Перед учеными стоит задача изыскать возможности управления процессом азотфиксации и на этой основе увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.

Биологический азот может служить существенным дополнением азотного фонда почвы, способствуя повышению ее плодородия и обеспечивая тем самым более экономное расходование технического азота — азота удобрений.

В земной коре общее содержание азота (молекулярного и в виде соединений) достигает 0,04% (по массе). Основная масса азота на Земле находится в атмосферном воздухе; 78% воздуха — чистый молекулярный азот. В количественном выражении это составляет 4*1015 т.

Содержание доступного растениям азота в почве обычно невелико. Поэтому повышение урожайности сельскохозяйственных растений связано в первую очередь с улучшением их азотного питания.

По примерным подсчетам, для сельскохозяйственной продукции земного шара требуется ежегодно около 100 —110 млн. т азота. С минеральными удобрениями вносится лишь около 30% азота.

Дефицит азота в значительной степени компенсируется биологическим путем, в основном за счет запаса азота, аккумулированного в почве микроорганизмами, в первую очередь азотфиксирующими.

К 2000 г. на Земле будет вырабатываться в год примерно 100 млн.т азотных удобрений. Следует думать, что урожаи к этому времени удвоятся и будут выносить из почвы до 200 млн. т азота. Следовательно, и тогда роль микробиологического фактора в азотном обеспечении сельскохозяйственных растений останется весьма значительной.

Химическая промышленность СССР по выработке минеральных удобрений находится на одном из первых мест в мире. Однако огромная территория сельскохозяйственного использования не позволяет в достаточной мере обеспечить все культуры элементами минерального питания, в том числе и азотом. Поэтому в соответствующих количествах он дается лишь для технических культур.

В СССР при существующих урожаях за год сельскохозяйственная продукция выносит из почвы около 10 млн. т азота. В то же время применение минеральных азотных удобрений у нас не превышает пока 4 млн. т, а органические дают около 2,5 млн. т азота. Так как минеральные удобрения используются растениями далеко не полностью (на 60—70%), то ежегодный дефицит возврата азота составляет не менее 4—5 млн. т.

В ближайшие годы химическая промышленность существенно увеличит выпуск минеральных удобрений. В 1975 г. продукция азотных туков должна возрасти вдвое и зерновые культуры будут получать больше азота в форме минеральных соединений. Это позволит повысить средний урожай примерно до 20 ц/га. Однако и тогда минеральные и органические удобрения не будут компенсировать выноса азота из почвы.

Признавая, таким образом, несомненную необходимость химизации земледлия, нельзя забывать о возможности и целесообразности самого широкого использования биологического азота. Это связано и с улучшением кормовой базы, так как симбиотические азотфиксаторы обеспечивают животноводство дешевым белковым кормом (люцерна, клевер и другие виды бобовых культур).

Выдающийся русский ученый, основатель советской агрохимии Д. Н. Прянишников отметил, что, как бы ни было высоко развито производство минеральных удобрений, никогда не следует забывать о целесообразности использования биологического азота.

В ряде районов черноземной зоны, где почвы возделываются уже более 300 лет, вполне удовлетворительные урожаи получают и без внесения минеральных удобрений. По расчетам же, за это время почвы должны были бы потерять весь находящийся в них азот. В том, что этого не происходит, заслуга азотфиксаторов.

Существуют две группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободно-живущие микроорганизмы. Потенциальные возможности симбиотических азотфиксаторов значительно выше, чем свободноживущих.

История открытия азотфиксирующих бактерий

Проблема биологического азота возникла с развитием земледельческой культуры. Издавна из практической агрономической деятельности человека было известно, что бобовые растения повышают плодородие почвы. Еще в III — I вв. до н. э. об этом писали греческий философ Теофраст и римляне Катон, Варрон, Плиний и Вергилий.

Первое научное объяснение способности бобовых растений накапливать азот принадлежит французскому агрохимику Дж. Буссенго (1838). Он установил, что люцерна и клевер обогащают почву азотом, зерновые же и корнеплоды истощают. Эти факты он связал со способностью бобовых растений фиксировать азот из воздуха. Однако Буссенго ошибочно представлял, что агентом фиксации являются листья бобового растения. Именно это неправильное заключение через 15 лет привело Буссенго к отрицанию своего открытия.

Именно тщательность постановки опыта, которая исключала возможность заражения корневой системы проростков клубеньковыми бактериями, привела Буссенго к результатам, опровергшим прежние его данные. Считая тем не менее последние опыты более достоверными и не предполагая даже о существовании клубеньковых бактерий, он признал результаты прежних опытов ошибочными и отрекся от них.

Понадобилось несколько десятилетий, прежде чем удалось установить, что молекулярный азот бобовые растения фиксируют только в симбиозе с микроорганизмами, вызывающими образование клубеньков на их корнях.

Огромный опыт, накопившийся к настоящему времени, свидетельствует о большой роли бобовых растений в плодородии почв. Прянишников указывает, что после введения в Европе севооборотов с посевом клевера средняя урожайность зерновых повысилась с 7 до 17 ц на 1 га. В Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева урожаи ржи в шестипольном севообороте с клевером однолетнего пользования на протяжении 50 лет без внесения минеральных удобрений сохраняются на уровне 14 га на 1 га, а без клевера урожай достигает лишь 7 ц. На более плодородных почвах при хорошей агротехнической обработке бобовые растения повышают урожайность еще больше.

Поэтому не удивительно, что в странах с высокоразвитым земледелием обычно до 20— 25% окультуренной площади занято бобовыми растениями. При этом одновременно можно получить и ценный корм — зеленую массу растений, и обогащение почвы азотом.

Бобовые растения играют, по-видимому, главную роль в связывании молекулярного азота в возделываемых почвах. Однако неправильно было бы думать, что все виды бобовых растений в равной степени обогащают почву. Общее увеличение количества азота в надземной массе и пожнивных остатках при культивировании люпина составляет 150—200 кг, клевера красного — 180 кг, люцерны — 300 кг, донника — 150 кг, зерновых бобовых — 50 — 60 кг азота в год на 1 га почвы. При этом прибыль азота в почве для всех перечисленных видов, за исключением зерновых бобовых, составляет примерно 50—70 кг на 1 га.

В настоящее время известно также свыше 200 различных видов других растений, для которых способность фиксировать азот в симбиозе с микроорганизмами, образующими клубеньки на корневой системе или на их листьях, вполне доказана. Большинство из них относится к деревьям и кустарникам.

В дальнейшем список азотфиксаторов пополнился новыми видами микроорганизмов — представителей других систематических групп.

Деятельность всех свободноживущих азот-фиксирующих бактерий в почве ограничена недостатком органических веществ. Поэтому они и не могут обеспечить значительного накопления азота (в среднем они накапливают не более 5 кг азота на 1 га). Их деятельность можно активировать внесением свежего органического вещества.

Проникновение бактерий в корень

Пути проникновения бактерий в корень Существует несколько способов внедрения бактериальных клеток в ткани корневой системы. Это может произойти вследствие повреждения покровных тканей или в местах, где клетки корня молодые. Зона корневых волосков также является путем проникновения хемотрофов внутрь растения. Далее корневые волоски инфицируются и в результате активного деления бактериальных клеток образуются клубеньки. Внедрившиеся клетки образуют инфекционные нити, которые продолжают процесс проникновения в растительные ткани. С помощью проводящей системы бактериальные клубеньки связаны с корнем. С течением времени в них появляется особое вещество - легоглобин.

К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Значение хемотрофов

Люди давно заметили, что, если перекопать бобовые растения с почвой, урожай на этом месте будет лучше. На самом деле суть не в процессе вспахивания. Такая почва больше обогащается азотом, столь необходимым для роста и развития растений. Если лист называют фабрикой по производству кислорода, то азотфиксирующие бактерии могут по праву называться фабрикой по производству нитратов. Из-за недостатка знаний их приписывали только растениям и не связывали с другими организмами. Было высказано предположение, что листья могут фиксировать атмосферный азот. В ходе экспериментов было выяснено, что бобовые, которые выросли в воде, такую способность утрачивают. Более 15 лет этот вопрос оставался загадкой. Никто не догадывался, что осуществляют все это азотфиксирующие бактерии, среда обитания которых не была изучена. Оказалось, что дело в симбиозе организмов. Только вместе бобовые и бактерии могут производить нитраты для растений. Сейчас ученые выявили более 200 растений, которые не относятся к семейству бобовых, но способны образовать симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Картофель, сорго, пшеница также обладают ценными свойствами.

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

ЕГЭ БИОЛОГИЯ ОЦЕНИВАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ С РАЗВЕРНУТЫМ ОТВЕТОМ ЗАДАНИЕ 24 Методические материалы по проверке выполнения заданий с развернутым ответом экзаменационных работ ЕГЭ 2020 года

3 балла - В ответе указаны и исправлены все ошибки. Ответ не содержит неверной информации 2 балла - В ответе указаны две-три ошибки, исправлены только две из них. За неправильно названные и/или исправленные предложения баллы не снижаются 1 балл - В ответе указаны одна–три ошибки, исправлена только одна из них. 0 баллов - Ответ неправильный: все ошибки определены и исправлены неверно, ИЛИ указаны одна–три ошибки, но не исправлена ни одна из них

Ответ участника 1: Оценка – 2 балла Участник правильно нашёл предложения с ошибками (3, 5, 6). Верно, исправлены ошибки в предложениях 3 и 6. Не исправлена ошибка в предложении 5. Она касается строения альвеол.

Ответ участника 2: Оценка – 1 балл. Ошибки указаны в предложениях 3, 6, 7. В предложении 7 нет ошибок, поэтому ошибка найдена неверно. Правильно исправлена ошибка в предложении 6. В предложении 3 ошибка исправлена неверно: дыхательные пути заканчиваются не в лёгких, а в мелких бронхах. Участник получил только 1 балл.

Ответ участника 1: Оценка – 2 балла. Верно, исправлена ошибка в предложении 1. Ошибка в предложении 3 исправлена, другими словами, но, верно. В предложении 7 нет ошибки, поэтому ошибка найдена неверно. Две исправленные ошибки – 2 балла

Ответ участника 2: Оценка – 1 балл. Несмотря на то, что в формулировке задания дана установка на три ошибки, участник экзамена нашёл 4 неправильных предложения и исправил их. В предложениях 1 и 3 ошибки исправлены, верно. В предложении 2 имеются неточности: сапротрофные бактерии тоже гетеротрофы, не названы фототрофы, поэтому за это предложение балл не присваивается. Участник вопреки инструкции нашёл четвёртое предложение. Предложение 6 определено и исправлено неверно. Согласно критерию, если исправлено четыре предложения, то за каждое лишнее исправление правильного предложения снимается 1 балл. За два правильных предложения – 2 балла, минус 1 балл за четвертое предложение. За ответ 1 балл.

Читайте также: