Взаимодействие бактерий с другими представителями органического мира 1. Взаимодействие микрофлоры с растениями 2. Специфика отношений с животными КРАСИЛЬНИКОВ Н. А. (1896-1973) ЧЛЕН КОРР. АН СССР, ПОЧВЕННЫЙ МИКРОБИОЛОГ, СПЕЦИАЛИСТ ПО БИОЛОГИИ АКТИНОМИЦЕТОВ, БАКТЕРИЙ И ДРОЖЖЕЙ, ОРГАНИЗАТОР КАФЕДРЫ БИОЛОГИИ ПОЧВ В МГУ. Основные направления научной деятельности Н.А.Красильникова: роль микроорганизмов в генезисе почвы и биологические факторы плодородия почв; взаимодействие почвенных микроорганизмов с корневыми системами растений, развитие представлений о ризосфере и ризоплане; бактериальные удобрения; физиологически активные вещества микробного происхождения и их экологическая роль в почве: антибиотики, стимуляторы, ингибиторы, фитогормоны, микробные токсины и токсикоз почв, биологические факторы защиты растений, внедрение антибиотиков в растениеводство; систематика микроорганизмов, основанная на эволюционно-филогенетических принципах, создание определителей бактерий, актиномицетов, дрожжей. Формы безконтактных взаимоотношений растения с бактериями Филлоплана – микробы, населяющие поверхность надземных частей растений. Ризоплана – непосредственная поверхность корня, заселенная микробами Ризосфера – узкий слой почвы, густо населенный микробами Филлоплана Микроорганизмы не паразитируют на растении, а растут за счет нормальных выделений его тканей и имеющихся на поверхности растения небольших количеств загрязнений органического происхождения. Состав: до 80% общего кол-ва эпифитов составляют клетки Erwina herbicola – грамотрицательная неспорообразующая бактерия. Очень немного бактерий – азотфиксаторов, бацилл и актиномицетов. Немного больше грибных спор (Penicillium, Fusarium, Mucor). Во влажную погоду численность филлопланы возрастает. В сухую – уменьшается. РИЗОПЛАНА Термин «ризоплана» впервые был применен в 1949 г. Кларком для характеристики наружной поверхности корней растений вместе с прилегающими к ней частицами почвы. В ризоплане наиболее представлен род Pseudomonas, слабее размножаются Azotobacter и бактерии – целлюлозоразрушители. РИЗОСФЕРА Термин «ризосфера» был введен в научную литературу в 1904 г. Л. Хильтнером. Состав микрофлоры ризосферы зависит от: типа почвы экологических условий возраста растения. Так в ризосфере молодых растений практически отсутствуют бациллы, актиномицеты и целлюлозоразрушители. РИЗОСФЕРА РИЗОСФЕРА Количественное соотношение микрофлоры ризосферы и не ризосферной зоны наиболее резко выражено в бедной почве: 1000:1, а в хорошо окультуренных – 17:1. Основу ризосферы составляют р.р.Bacterium, Pseudomonas; преобладают бактерии аммонификаторы, денитрификаторы, микобактерии; менее разнообразны, но являются обязательным компонентом: актиномицеты, грибы, простейшие, водоросли. ВЛИЯНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ РИЗОСФЕРЫ. Переводят некоторые трудноусвояемые растениями соединения в легкоусвояемые, синтезируют биологически активные вещества. Вступают в симбиоз с растением (Клубеньковые бактерии Rhizobium, Микориза), выделяют токсины, участвуют в процессе денитрификации и др.; некоторые представители микрофлоры паразитируют на растениях. В зоне ризосферы микробами активно выделяются антибиотики, стимуляторы, ингибиторы, фитогормоны. ВЛИЯНИЕ РАСТЕНИЙ НА МИКРООРГАНИЗМЫ РИЗОСФЕРЫ. В зоне обильного скопления и развития корней: улучшаются физические свойства почвы; лучше сохраняется влага и поддерживается постоянная температура; постоянно отмирающие корешки и отшелушивающиеся клетки корневых чехликов создают постоянную пищевую базу для бактерий. Микроорганизмы могут вызывать «утомление»почвы – в почве накапливаются токсичные вещества – фитоксины. В настоящее время выявлены бактерии, способные проникать в корни, а затем мигрировать в стебли и листья – эндофитные ризобактерии Klebsiella planticola Размножаясь в тканях растений способны синтезировать ростовые в-ва, и антибиотики, оказывающее положительное влияние на продуктивность растений. Симбиоз микроорганизмов с растениями Симбиоз бактерий – азотфиксаторов: Rhizobium в корнях бобовых растений Frankia в корнях растений других семейств Микориза. Микоризой называют симбиоз почвенных грибов и растений. В природе большинство растений (80-90%) живет в таком симбиозе. Заселяя корни, гриб вместе с растением формирует большую систему тонких корней. Для растений этот процесс полезен тем, что он им позволяет лучше усвоить питательные вещества и воду. Эндотрофная микориза – гриб распространяется не только между клетками, но и внедряется в них (многолетняя). Эктотрофная микориза – однолетнее образование, возобновляется каждый год. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ С ПОЧВЕННЫМИ БЕСПОЗВОНОЧНЫМИ ЖИВОТНЫМИ Трофические – среди почвенных б/п многие формы питаются сапротрофной и автотрофной микрофлорой Ассоциативные: Потребление животными легкоусвояемых экзометаболитов микробов в очагах гниения. Формирование зоомикробиальных комплексов Функции животных: 1. В измельчении растительного материала, благодаря чему заметно увеличивается его поверхность и он становится более доступным для дальнейшего использования МО. 2. Растительные остатки, проходя через кишечник животных, подвергаются там глубокой переработке, в которой участвуют как собственные ферменты животного, так и экзоферменты Мо-симбионтов. Попадая в ЖКТ животных, многие МО гибнут, другие же находят здесь благоприятные условия для размножения, в результате чего экскременты животных обильно заселены активной микрофлорой. 3. В кишечнике животных образующийся там аммиак соединяется с лигнином, что имеет большое значение для гумификации разлагающегося материала. 4. Частичная гумификация и частичная минерализация растительного материала. 5. Перемещение растительного опада в более глубокие горизонты почвы и перемешивание их с минеральными частицами. Функции микроорганизмов: 1. 2. Более глубокое расщепление растительных полимеров. 2. Обезвреживание токсинов Таким образом опад разлагается при таком тесном взаимодействии микрофлоры и микрофауны, что раздельно оценить значение каждой из них очень трудно. Сложные процессы взаимодействия разных групп почвенной биоты, образующих единый зоомикробиальный комплекс, приводят к ускорению обмену веществ в почве, способствуя тем самым увеличению первичной продукции в биогеоценозе. Органическое вещество почвы, образовавшееся в ней при разной степени разложения растительных и животных остатков, получило название гумус или перегной. Таким образом, почва является совершенно особой средой обитания для микроорганизмов, в свою очередь микроорганизмы имеют огромное значение в осуществлении важных процессов в почве. Микроорганизмы в почве исчисляются миллиардами на 1 га. Они принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические и минеральные вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями.