חנקן נחשב לאחד היסודות הכימיים החשובים ביותר המשפיעים על התפתחותם של צמחים חקלאיים. חומר זה משפיע על תהליך הפוטוסינתזה ועל כמות הכלורופיל בגידולים. יחד עם זאת, קיבוע חנקן הוא תהליך חקלאי חשוב. עם זאת, מריחת חנקן בצורה של דשנים אינה נחשבת לפתרון היחיד. השימוש בחיידקים מקבעי חנקן נחשב לאופציה יעילה מאוד.
מה הם חיידקים
מונח זה מתייחס לנציגי ממלכת הטבע החי, המייצגים את קטגוריית הפרוקריוטים. הם אורגניזמים שהתאים שלהם אינם מכילים גרעין. עם זאת, זה לא אומר שאורגניזמים כאלה נטולי מידע תורשתי לחלוטין. מולקולות DNA ממוקמות באופן חופשי בציטופלזמה של התא. בנוסף, הם מוקפים בקליפה.
חיידקים הם מיקרוסקופיים בגודלם, ולכן המיקרוביולוגיה חוקרת אותם. חוקרים קבעו כי פרוקריוטים הם חד-תאיים או יוצרים מושבות. הם מאופיינים במבנה פרימיטיבי מאוד. בנוסף לגרעין, לחיידקים חסרים כל סוגי הפלסטידים, המיטוכונדריה וליזוזומים. עם זאת, בכל מקרה, התאים שלהם מסוגלים לבצע מגוון תהליכים חיוניים. הם מאופיינים בנשימה אנאירובית ללא שימוש בחמצן, רבייה א-מינית והיווצרות ציסטות בתנאים לא נוחים.
כיתות עיקריות
הסיווג מבוסס על מאפיינים שונים, אחד מהם הוא צורת התאים. הקוקוסים הם עגולים בצורתם, הוויבריוס בצורת פסיק, הספירילה בצורת ספירלה, והבצילונים בצורת מוט.
בנוסף, סיווג החיידקים מתבצע תוך התחשבות במאפייני המבנה התא. זנים אמיתיים יכולים ליצור קפסולה רירית סביב התא שלהם. בנוסף, יש להם דגלים. לציאנובקטריה יש תהליך של פוטוסינתזה והם מסווגים כחזזיות.
זנים רבים של מיקרואורגניזמים חיידקיים מאופיינים בנטייה לסימביוזה, שהיא מגורים משותפים המועילים הדדית. חיידקים מקבעי חנקן מתיישבים על שורשי הקטניות ויוצרים גושים. מיקרואורגניזמים אלה הופכים חנקן אטמוספרי, שחשוב להתפתחות מלאה של יבולים.
שיטות אכילה
פרוקריוטים הם אורגניזמים שיכולים להאכיל את עצמם בכל אמצעי. למשל, חיידקים סגולים וירוקים מתאפיינים בסוג אוטוטרופי של תזונה – הודות לשימוש באנרגיה סולארית. בשל נוכחותם של פלסטידים, הם שונים בגוונים שונים, אך תמיד כוללים כלורופיל.
חשוב לקחת בחשבון שתהליך הפוטוסינתזה בחיידקים וצמחים שונה באופן משמעותי. במקרה הראשון, מים אינם מגיב חובה. מימן או מימן גופרתי יכולים לשמש כספק אלקטרונים. לכן, חמצן לא משתחרר במהלך תהליך זה.
קטגוריה משמעותית של מיקרואורגניזמים חיידקיים מאופיינת בסוג הטרוטרופי של תזונה. זה אומר שהם משתמשים באלמנטים אורגניים מוכנים. כדי להרוות את החיידקים בחומרים הדרושים, הם משתמשים בשרידי אורגניזמים מתים. יחד עם זאת, מיקרואורגניזמים ריקביים יכולים להוביל לפירוק של כל חומר אורגני. הם נקראים גם ספרוטרופים.
כמה חיידקים צמחיים מסוגלים להיכנס לסימביוזה עם אורגניזמים אחרים. לפיכך, יחד עם פטריות, הם חלק מחזזיות. יחד עם זאת, חיידקי הגושים הקובעים חנקן מסוגלים לדו קיום מועיל הדדי עם מערכת השורשים של הקטניות.
מי הם כימוטרופים
קטגוריה חשובה, המייחדת את סוג הספיגה של חומרים מזינים, נחשבת לכימוטרופים. הם מיקרואורגניזמים הנחשבים לסוג של אוטוטרוף. במקרה זה, במקום אנרגיית השמש, חיידקים אלו משתמשים באנרגיה של האינטראקציה הכימית של יסודות שונים. כימוטרופים, בפרט, כוללים חיידקים מקבעים חנקן. הם גורמים לחמצון של מספר תרכובות אנאורגניות ובמקביל מספקים לעצמם את כמות האנרגיה הנדרשת.
בית גידול של חיידקים מקבעי חנקן
באופן כללי, חיידקים נמצאים בכל מקום. יחד עם זאת, זנים מקבעי חנקן חיים באדמה, או ליתר דיוק, על שורשי הקטניות.
מבנה גוף
הפונקציות של חיידקי הגושים קשורות למבנה שלהם. מיקרואורגניזמים כאלה ניתן לראות בעין בלתי מזוינת. הם מתיישבים על מערכת השורשים של הקטניות והדגנים וחודרים לצמחים. במקרה זה, נוצרים עיבויים שבהם נצפים תהליכים מטבוליים.
צמחים זקוקים לחנקן לתפקוד תקין. הטבע מכיל כמות מספקת של יסוד זה. למשל, באוויר הכמות שלו מגיעה ל-78%. עם זאת, יבולים אינם יכולים לספוג חומר זה בצורה זו. מיקרואורגניזמים מקובעים חנקן מסוגלים לספוג חנקן מהאטמוספרה. לאחר מכן הם הופכים את החומר הזה לצורה שזמינה לגידולים.
ביצועים
כדי להבין טוב יותר את תפקודם של מיקרואורגניזמים מקבעי חנקן, כדאי לשקול את הדוגמה של חיידק כימוטרופי בשם אזוספירילום. אורגניזם זה חי על מערכת השורשים של צמחי דגנים - חיטה או שעורה. הוא תופס בצדק עמדה מובילה בקרב יצרני חנקן. אורגניזם זה משחרר עד 60 ק"ג של חומר זה לכל דונם של שטח יבול.
חיידקים מקבעי חנקן בקטניות כוללים rhizobitum, sinorizobium ואחרים. הם גם מאוד יעילים. צמחים כאלה מסוגלים לייצר עד 390 קילוגרמים של חנקן לכל 1 דונם אדמה. על קטניות רב-שנתיים נוצרים חיידקים המתאפיינים בתפוקה מרבית. פרמטר זה מגיע ל-560 קילוגרם ל-1 דונם של שטח זרוע.
תכונות החיים
בהתאם למאפיינים של תהליכי חייהם, ניתן לקבץ את כל המיקרואורגניזמים המקבעים חנקן לשתי קטגוריות. הקבוצה הראשונה נחשבת לניטריפייתית. במקרה זה, תהליכים מטבוליים מורכבים משרשרת של טרנספורמציות כימיות. במקרה זה, אמוניום הופך לניטריטים, שהם מלחים של חומצה חנקתית. בתורו, ניטריטים הופכים לחנקות. הם גם מלחים של תרכובת זו. בצורה זו, חנקן נספג טוב יותר על ידי שורשי היבול.
הקבוצה השנייה נקראת דניטריפיירס. הם מבצעים את התהליך ההפוך. במקרה זה, חנקות הנמצאות בקרקע הופכות לגז חנקן. כתוצאה מכך, זרימת החומר הזה בטבע נצפה.
בין תהליכי החיים כדאי גם להדגיש את הרבייה. זה מתבצע על ידי חלוקת תאים לשניים. הרבה פחות פעמים זה מתרחש על ידי ניצנים. מיקרואורגניזמים חיידקיים יכולים גם להתרבות מינית. שיטה זו נקראת צימוד, במהלכה מחליפים מידע גנטי.
מכיוון ששורשי התרבית מפרישים מספר רב של יסודות יקרי ערך, מתנחלים עליהם הרבה חיידקים. הם הופכים שאריות צמחים לחומרים שיכולים להיספג על ידי צמחים.כתוצאה מכך, שכבת האדמה סביבה ניחנת במאפיינים מיוחדים. זה נקרא הריזוספירה.
איך חיידקים נכנסים לשורש?
ישנן מספר אפשרויות להחדרת תאי חיידקים לרקמת השורש. זה קורה כתוצאה מפגיעה ברקמות הכיסוי או באזורים שבהם מצטברים תאי שורש צעירים. כימוטרופים יכולים גם לחדור לגידולים באזור שיער השורש. לאחר מכן הם נדבקים.
כתוצאה מחלוקה פעילה של תאי חיידקים נוצרים גושים. לאחר מכן מופיעים חוטי זיהום שממשיכים לחדור לרקמת הצמח. עם הזמן נוצר כאן חומר מיוחד בשם להמוגלובין. בשלב הפעילות האופטימלית, הגושים הופכים ורודים. זה נובע מהנוכחות של פיגמנט.
חשיבות במשק
אנשים כבר מזמן הצליחו לקבוע שאם תחפרו קטניות עם אדמה, תפוקת הצמח תשתפר. עם זאת, העיקר אינו תהליך החריש. אדמה כזו רוויה טוב יותר בחנקן, שחשוב לפיתוח יבולים. זו הסיבה חיידקים מקבעי חנקן נקרא מפעל חנקה.
חיידקים מקבעים חנקן הם מיקרואורגניזמים חשובים המשמשים באופן פעיל בחקלאות. זאת בשל יכולתם להשיג חנקן מהאוויר ולהפוך אותו לצורה נגישה לצמחים.
