Stickstoff gilt als eines der wichtigsten chemischen Elemente, das die Entwicklung landwirtschaftlicher Pflanzen beeinflusst. Dieser Stoff beeinflusst den Prozess der Photosynthese und die Menge an Chlorophyll in Nutzpflanzen. Gleichzeitig ist die Stickstofffixierung ein wichtiger landwirtschaftlicher Prozess. Allerdings gilt die Ausbringung von Stickstoff in Form von Düngemitteln nicht als einzige Lösung. Der Einsatz stickstofffixierender Bakterien gilt als sehr wirksame Option.
Was sind Bakterien?
Unter diesem Begriff versteht man Vertreter des Reiches der belebten Natur, die die Kategorie der Prokaryoten repräsentieren. Es handelt sich um Organismen, deren Zellen keinen Zellkern enthalten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass solche Organismen völlig frei von Erbinformationen sind. DNA-Moleküle sind frei im Zytoplasma der Zelle lokalisiert. Darüber hinaus sind sie von einer Hülle umgeben.
Bakterien sind mikroskopisch klein und werden daher in der Mikrobiologie untersucht. Forscher haben festgestellt, dass Prokaryoten Einzeller sind oder Kolonien bilden. Sie zeichnen sich durch eine sehr primitive Struktur aus. Außer dem Zellkern fehlen Bakterien alle Arten von Plastiden, Mitochondrien und Lysosomen. In jedem Fall sind ihre Zellen jedoch in der Lage, vielfältige lebenswichtige Prozesse durchzuführen. Sie zeichnen sich durch anaerobe Atmung ohne Verwendung von Sauerstoff, asexuelle Fortpflanzung und Zystenbildung unter ungünstigen Bedingungen aus.
Hauptklassen
Die Klassifizierung basiert auf verschiedenen Merkmalen, darunter auch auf der Form der Zellen. Kokken haben eine runde Form, Vibrionen sind kommaförmig, Spirillen sind spiralförmig und Bazillen sind stäbchenförmig.
Darüber hinaus erfolgt die Klassifizierung von Bakterien unter Berücksichtigung der Merkmale der Zellstruktur. Echte Sorten können eine Schleimkapsel um ihre Zelle bilden. Darüber hinaus haben sie Flagellen. Cyanobakterien betreiben Photosynthese und werden als Flechten klassifiziert.
Viele Arten bakterieller Mikroorganismen zeichnen sich durch eine Tendenz zur Symbiose aus, die ein für beide Seiten vorteilhaftes Zusammenleben darstellt. Stickstofffixierende Bakterien siedeln sich an den Wurzeln von Hülsenfrüchten an und bilden Knötchen. Diese Mikroorganismen wandeln Luftstickstoff um, der für die volle Entwicklung von Nutzpflanzen wichtig ist.
Essmethoden
Prokaryoten sind Organismen, die sich mit allen Mitteln ernähren können. Beispielsweise zeichnen sich violette und grüne Bakterien durch eine autotrophe Art der Ernährung aus – dank der Nutzung von Sonnenenergie. Aufgrund des Vorhandenseins von Plastiden unterscheiden sie sich in unterschiedlichen Farbtönen, enthalten jedoch immer Chlorophyll.
Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass der Prozess der Photosynthese bei Bakterien und Pflanzen deutlich unterschiedlich ist. Im ersten Fall ist Wasser kein obligatorisches Reagens. Als Elektronenlieferant können Wasserstoff oder Schwefelwasserstoff fungieren. Daher wird bei diesem Prozess kein Sauerstoff freigesetzt.
Eine bedeutende Kategorie bakterieller Mikroorganismen zeichnet sich durch eine heterotrophe Ernährung aus. Das bedeutet, dass sie vorgefertigte Bio-Elemente verwenden. Um die Bakterien mit den notwendigen Stoffen zu sättigen, nutzen sie die Überreste abgestorbener Organismen. Gleichzeitig können fäulniserregende Mikroorganismen zur Zersetzung jeglicher organischer Substanz führen. Sie werden auch Saprotrophen genannt.
Einige Pflanzenbakterien sind in der Lage, mit anderen Organismen eine Symbiose einzugehen. Somit sind sie zusammen mit Pilzen Teil der Flechten. Gleichzeitig sind stickstofffixierende Knöllchenbakterien zu einer für beide Seiten vorteilhaften Koexistenz mit dem Wurzelsystem von Hülsenfrüchten fähig.
Wer sind Chemotrophe?
Eine wichtige Kategorie, die sich durch die Art der Nährstoffaufnahme auszeichnet, sind Chemotrophe. Es handelt sich um Mikroorganismen, die als eine Art Autotroph gelten. In diesem Fall nutzen diese Bakterien anstelle der Sonnenenergie die Energie der chemischen Wechselwirkung verschiedener Elemente. Zu den Chemotrophen zählen insbesondere stickstofffixierende Bakterien. Sie bewirken die Oxidation einer Reihe anorganischer Verbindungen und versorgen sich gleichzeitig mit der benötigten Energiemenge.
Lebensraum stickstofffixierender Bakterien
Im Allgemeinen sind Bakterien allgegenwärtig. Gleichzeitig leben stickstofffixierende Sorten im Boden, genauer gesagt an den Wurzeln von Hülsenfrüchten.
Körper Struktur
Die Funktionen von Knötchenbakterien hängen mit ihrer Struktur zusammen. Solche Mikroorganismen sind mit bloßem Auge erkennbar. Sie siedeln sich im Wurzelsystem von Hülsenfrüchten und Getreide an und dringen in Pflanzen ein. Dabei bilden sich Verdickungen, in denen Stoffwechselprozesse beobachtet werden.
Pflanzen benötigen Stickstoff für eine normale Funktion. Die Natur enthält eine ausreichende Menge dieses Elements. In der Luft beträgt sein Anteil beispielsweise 78 %. Allerdings können Nutzpflanzen diesen Stoff in dieser Form nicht aufnehmen. Stickstofffixierende Mikroorganismen sind in der Lage, Stickstoff aus der Atmosphäre aufzunehmen. Anschließend wandeln sie diesen Stoff in eine Form um, die für Nutzpflanzen verfügbar ist.
Leistung
Um die Funktion stickstofffixierender Mikroorganismen besser zu verstehen, lohnt es sich, das Beispiel eines chemotrophen Bakteriums namens Azospirillum zu betrachten. Dieser Organismus lebt vom Wurzelsystem von Getreidepflanzen – Weizen oder Gerste. Es nimmt zu Recht eine Spitzenposition unter den Stickstoffproduzenten ein. Dieser Organismus setzt bis zu 60 Kilogramm dieses Stoffes pro Hektar Anbaufläche frei.
Zu den stickstofffixierenden Bakterien in Hülsenfrüchten gehören Rhizobitum, Sinorizobium und andere. Sie sind außerdem hocheffizient. Solche Pflanzen können bis zu 390 Kilogramm Stickstoff pro Hektar Land produzieren. Auf mehrjährigen Hülsenfrüchten bilden sich Bakterien, die sich durch maximale Produktivität auszeichnen. Dieser Parameter erreicht 560 Kilogramm pro Hektar Saatfläche.
Merkmale des Lebens
Abhängig von den Merkmalen ihrer Lebensprozesse können alle stickstofffixierenden Mikroorganismen in zwei Kategorien eingeteilt werden. Die erste Gruppe gilt als nitrifizierend. In diesem Fall bestehen Stoffwechselprozesse aus einer Kette chemischer Umwandlungen. Dabei wird Ammonium in Nitrite umgewandelt, das sind Salze der Salpetersäure. Nitrite wiederum werden in Nitrate umgewandelt. Sie sind auch Salze dieser Verbindung. In dieser Form wird Stickstoff besser von den Pflanzenwurzeln aufgenommen.
Die zweite Gruppe wird Denitrifizierer genannt. Sie führen den umgekehrten Vorgang durch. Dabei werden im Boden vorhandene Nitrate in Stickstoffgas umgewandelt. Dadurch wird die Zirkulation dieses Stoffes in der Natur beobachtet.
Unter den Lebensvorgängen ist auch die Fortpflanzung hervorzuheben. Dies geschieht durch die Teilung der Zellen in zwei Teile. Viel seltener geschieht dies durch Knospung. Bakterielle Mikroorganismen können sich auch sexuell vermehren. Diese Methode nennt sich Konjugation, bei der genetische Informationen ausgetauscht werden.
Da die Wurzeln der Kultur viele wertvolle Elemente absondern, siedeln sich auf ihnen viele Bakterien an. Sie wandeln Pflanzenreste in Stoffe um, die von Pflanzen aufgenommen werden können.Dadurch wird die ihn umgebende Bodenschicht mit besonderen Eigenschaften ausgestattet. Man nennt sie Rhizosphäre.
Wie gelangen Bakterien in die Wurzel?
Für die Einbringung von Bakterienzellen in das Wurzelgewebe gibt es mehrere Möglichkeiten. Dies geschieht als Folge einer Schädigung des Deckgewebes oder in Bereichen, in denen sich junge Wurzelzellen ansammeln. Chemotrophe Pflanzen können auch im Wurzelhaarbereich in Pflanzen eindringen. Danach infizieren sie sich.
Durch die aktive Teilung von Bakterienzellen entstehen Knötchen. Danach entstehen Infektionsfäden, die weiterhin in das Pflanzengewebe eindringen. Im Laufe der Zeit bildet sich hier eine spezielle Substanz namens Leghämoglobin. Im Stadium optimaler Aktivität verfärben sich die Knötchen rosa. Dies ist auf das Vorhandensein von Pigmenten zurückzuführen.
Bedeutung in der Wirtschaft
Man weiß seit langem, dass sich die Pflanzenproduktivität verbessert, wenn man Hülsenfrüchte mit Erde ausgräbt. Der Punkt ist jedoch nicht der Pflugvorgang. Solche Böden sind besser mit Stickstoff gesättigt, was für die Entwicklung von Nutzpflanzen wichtig ist. Genau deshalb stickstofffixierende Bakterien eine Nitratfabrik genannt.
Stickstofffixierende Bakterien sind wichtige Mikroorganismen, die in der Landwirtschaft aktiv eingesetzt werden. Dies liegt an ihrer Fähigkeit, Stickstoff aus der Luft zu gewinnen und ihn in eine für Pflanzen zugängliche Form umzuwandeln.
