Микробиология растений

Вопросы:

4.Роль микробиологии в охране окружающей среды.

38.Микроорганизмы, разрушающие клетчатку, лигнин. Особенности процесса в аэробных и анаэробных условиях. Характеристика возбудителей. Значение этих процессов для сельского хозяйства.

57.Методы определения суммарной биохимической активности почвенной микрофлоры.

98.Рисунок 1.Морфологические  признаки грибов:

 Мукор. Пенициллум. Аспергиллус. Триходерма:

Отметьте соответствующие обозначения цифрами: 1.Одноклеточный мицелий.2.Многоклеточный мицелий.3.Спорангий со спорами.4.Спорангиеносец.5.Кондии.6.Кондиеносец.

Рисунок 2 .Изобразите разнообразие шаровидные,палочковидые, извитые и нитчатые форм бактерий.Сделайте соответствующие подписи (монококки, диплококки, тетракокки, сарцины, стрептококки,стафилококки,палочковидные бактерии,бациллы,вибрионы,спирохеты,спириллы,

нитчатые).

Рисунок 3. Изобразите внутреннюю структуру бактериальной клетки и сделайте соответствующие обозначения цифрами: 1.Клеточная стенка.2.Цитоплазматическая мембрана.3.Нуклеоид.

4.Цитоплазма.5.Рибосомы.6.Мезосомы.7.Включения  запасных питательных веществ.

Рисунок 4.Изобразите бациллярное, клостридиальное и плектридиальное расположение спор.

Рисунок 5. Изобразите бактерии с различным числом и расположением жгутиков. Назовите их. Отметьте формы, которым присуще скользящее движение.

Таблица 1.Основы систематики грибов.

Таблица 2. Влияние факторов среды на развитие микроорганизмов.

Таблица3.Типы питания микроорганизмов.

Таблица 4.Способы получения энергии микробами.

Вопрос 4.

Микробиология- наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах, называемых микроорганизмами, или микробами.

Микробиология как наука изучает морфологию, систематику и физиологические особенности микроорганизмов, условия их жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека. Микробиологи разрабатывают способы использования полезных микробов в сельском хозяйстве и промышленности, средства и методы борьбы с патогенными микроорганизмами, вызывающими болезни растений, животных и человека.

Микроорганизмы широко распространены в природе. Они постоянно присутствуют в почвах, водоемах, на поверхности и внутри тела человека, животных и растений, в пищевых продуктах, воздухе и т.л. Микроорганизмы можно выявить и в песках пустынь, и во льдах Арктики и Антарктики, в воде и иле морей и океанов, на скальных породах высоко в горах и в глубине шахт.

Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах.

Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Особенно велико значение микроорганизмов в растениеводстве и животноводстве. Это обогащение почвы азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур при помощи микробных препаратов, правильное приготовление и хранение кормов, получение кормового белка, антибиотиков и других веществ микробного происхождения.

Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.

Значение почвенной микробиологии в условиях интенсивной химизации земледелия.

Роль почвы в процессах взаимодействия человека и биосферы очень велика. В первую очередь она проявляется в процессах производства пищи для человека и животных, в производстве промышленной продукции, а также в сохранении устойчивости биосферы к загрязняющим веществам, процессах её очистки от загрязнений. Почва является основным регулятором нормального соотношения элементов в биосфере и её основным «дезинсектором» от загрязнения. Эта роль почвы как дезинсектора биосферы, в первую очередь, определяется наличием и функционированием почвенной биоты - совокупности живых организмов.

В общем балансе веществ в биосфере почвенные микроорганизмы играют огромную роль, и верность этих положений для них подтверждается рядом доказательств. Биохимический эффект и, следовательно, роль организмов в биосфере тем выше, чем выше скорость размножения организма, короче его жизненный цикл и чем большей численностью он обладает в биосфере. Все это свойственно для организмов малых размеров, особенно микроорганизмов.

Обладая наименьшими для живых организмов размерами, микроорганизмы имеют колоссальные скорости размножения. Например, если использовать один из основных показателей динамики популяций организмов – время удвоения её численности, то по подсчётам время удвоения для человечества при благоприятных условиях может составлять около 25 лет, а для ряда микроорганизмов время удвоения их популяции – всего несколько часов.

Микроорганизмам свойственна и очень большая численность особей в разных средах их обитания. Для почвенных микробов – она одна из наибольших на Земле, и в 1г. Почвы численность микроорганизмов может составлять миллиарды клеток.

В биосфере микроорганизмы создают значительные запасы биомассы, размеры которой сопоставимы или даже могут превышать запасы биомассы других групп организмов. В почве запасы микробной биомассы так же велики и составляют десятки мг на 1 грамм почвы.

 

Микроорганизмы являются основными агентами трансформации различных веществ в биосфере. В общем балансе веществ на Земном шаре микроорганизмам принадлежит не меньшая роль, чем фотосинтезирующим организмам, так как они осуществляют процесс разложения растительной и животной биомассы в экосистемах. Деструкционные процессы типичны для почвенных условий, где характерно преобладание гетеротрофных форм микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов) способных разлагать и трансформировать различные органические вещества.

Кроме участия в трансформации углеродосодержащих соединений, почвенные микроорганизмы занимают основное положение в циклах других жизненно важных элементов - таких как N, P, S, Fe, Mn и др. Без участия микроорганизмов нормальное протекание круговорота этих элементов не возможно.

Микроорганизмам принадлежит уникальная роль в очистке биосферы от загрязнений т.к. именно микроорганизмы, обладая высокой способностью к адаптации, могут быстро трансформировать загрязняющие вещества – как естественные для биосферы, так и чужеродные. Следовательно, нарушение функционирования почвенной биоты чревато также и утратой его функций дезинсектора биосферы от загрязняющих веществ и ещё большей их аккумуляцией в биосфере.

Следует отметить, что микроорганизмы могут иметь также важное значение как наиболее дешевые и быстрые агенты в процессах микробного синтеза для производства пищи, некоторых видов сырья и энергии.

Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на микробиоту почвы.

Поступление загрязнений в окружающую среду обусловлено природными и техногенными факторами. Последующая их трансформация в природных средах определяется физическими, химическими и биологическими процессами, влиянием на них различных факторов и их взаимоотношением.

Техногенные загрязнения, попадающие в природную среду в процессе хозяйственной деятельности, загрязняют воздух, водоёмы и почву, перераспределяясь между этими средами.

В исходном или трансформированном виде они поступают в биоту и мигрируют от характера и объёмов деятельности человека, количества загрязнений, попавших в окружающую среду, характера загрязняющих веществ, их экотоксикологических свойств, устойчивости и способности их к разложению, механизмов превращения в окружающей среде. В организм человека основная часть загрязнений поступает с продуктами питания (до 70% от общего количества), остальная часть.

В почву загрязняющие вещества привносят в основном через атмосферу в результате осаждения паров аэрозолей, пыли, сажи или в виде растворимых веществ с дождем, снегом в виде растворимых веществ с дождем, снегом, в виде сухих выпадений. Почва загрязняется в результате применения химических препаратов на её поверхности искусственного орошения, выщелачивания загрязняющих веществ из твёрдых отходов и поступления с жидкими стоками. Химические загрязнения в твердом, жидком или газообразном состоянии, растворенные или нерастворенные в неодинаковой степени способны мигрировать и перераспределять по профилю почв. Характер миграции и превращений загрязнений зависит от климатических условий, агрегатного состояния, физико-химических свойств и химического состава подстилающих пород и почв, характера растительности и других факторов с водой и воздухом.

Загрязнение тяжелыми металлами может выступать в роли экотоксикологического фактора определяющего направление и характер развития почвенных ценозов. Такое явление может наблюдаться как при загрязнении почв тяжёлыми металлами в высоких концентрациях однократно, так и при систематическом загрязнении малыми дозами . Последствиями этого типа загрязнения могут быть токсикозы растений, животных и человека. Среди тяжелых металлов наиболее опасными загрязнителями для биосферы считаются ртуть, кадмий, свинец.

Токсичность тяжелых металлов различается для почв с разными свойствами. В наибольшей степени отрицательное действие Hg, Cd, Pb проявляется в почвах легкого механического состава, где процессы их миграции выше, чем в тяжелых. Аккумуляция тяжелых металлов зависит от кислотности и гумусности почв. В нейтральных почвах, с высоким содержанием гумуса тяжелые металлы закрепляются сильнее.

Микробиологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами по современным представлениям в первую очередь важно оценить с точки зрения — возможности трансформации тяжелых металлов почвенными микроорганизмами — воздействия тяжелых металлов на состав и функционирование почвенных организмов.

Основными направлениями микробной трансформации тяжелых металлов считают: окислительно-восстановительную, биотрансформацию и трансформацию неорганических соединений в органические.

Окисление восстановленных соединений металлов некоторые микроорганизмы используют как источник энергии. При восстановлении окисленных соединений ряд микробов осуществляет процесс являющийся формой дыхания, характеризующийся тем, что окисленные соединения металлов служат в качестве конечных акцепторов электронов. Такие реакции окисления и восстановления могут иметь фундаментальное значение в перераспределении этих элементов в биосфере, но с точки зрения антропогенных загрязнений эти вопросы пока мало изучены.

Наибольшую опасность для высших организмов представляют последствия микробной трансформации неорганических соединений тяжелых металлов в органометаллические соединения. Наиболее детально эти процессы изучены для ртути.

Установлено, что под воздействием микроорганизмов соединения ртути, попадающие в почву, могут переходить в более опасную форму (метилртути), чем та, в которой она попала в окружающую среду. Способностью метилировать ртуть обладают некоторые аэробные и анаэробные бактерии и почвенные грибы. Образовавшиеся соединения могут поступать в биологические объекты и накапливаться в трофических цепях человека и животных.

В последнее время большое внимание уделяется изучению аккумуляции тяжелых металлов почвенными микроорганизмами. Показано, что конечная концентрация металла внутри клетки может быть на несколько порядков выше его концентрации в окружающей среде. Микробы способны концентрировать тяжелые металлы как внутри клеток, так и на их поверхности. Среди почвенных микроорганизмов высокий уровень аккумуляции установлен для микроскопических грибов. На поглощение ионов тяжелых металлов оказывает влияние физиологическое состояние клеток и условия окружающей среды. Эти вопросы в настоящее время разработаны пока еще недостаточно. Однако использование почвенных микроорганизмов как агентов очистки стоков промышленных предприятий представляется перспективным и применяется в мировой практике .

Влияние минеральных и органических удобрений на почвенные микроорганизмы.

Сельскохозяйственное использование почвенного покрова обеспечивает основное производство пищи для человека. Современное население Земли не полностью обеспечено всеми необходимыми продуктами питания. Поэтому при увеличении народонаселения проблема увеличения сельскохозяйственной продукции становится еще более острой. Возможность получения высоких урожаев определяется сочетанием различных приемов земледелия: агротехнических, мелиоративных, противоэрозионных мероприятий, химизацией сельского хозяйства и т. д. В последние десятилетия, в мировой практике как один из основных «рычагов» повышения урожайности использовались химические средства, в первую очередь, минеральные удобрения и пестициды. Их внедрение, использование новых форм, увеличение вносимых доз с одной стороны позволило в короткие сроки существенно поднять урожайность сельскохозяйственных культур. Однако с другой стороны их применение породило массу новых проблем, связанных с новыми процессами загрязнения биосферы и в конечном счете отрицательным воздействием на здоровье человека. Проблема оказалась настолько серьезной, что сейчас за рубежом сознательно отказываются или резко снижают применение химических средств для производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Современное изучение проблемы показало, что при применении химикатов как в процессах накопления токсичных для человека веществ, так и в процессах их детоксикации огромную роль играют почвенные организмы.

Органические удобрения – навоз, городские отходы, компосты и другое способствует интенсификации микробиологических процессов, по сколько они являются источником энергии элементов питания микроорганизмов.

Минеральные удобрения. Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, также нуждающихся в минеральных элементах.

При благоприятных климатических условиях количество микроорганизмов и их активность после внесения в почву удобрений значительно возрастают. Усиливается распад гумуса, увеличивается мобилизация азота, фосфора и других элементов.

Влияние мелиорации на микрофлору почвы

Среди антропогенных факторов наибольшее влияние на микробное сообщество почвы имеют разнообразные приемы обработки и мелиорации.

В настоящее время в земледелии используют различные приемы основной и поверхностной обработок почвы.

Главный прием основной обработки почвы, влияющий на жизнедеятельность ее микрофлоры, - вспашка. Она должна создавать в почве благоприятные условия для протекания мобилизационных процессов, в результате которых накапливаются питательные вещества для растений. Однако в сельскохозяйственной науке и практике существуют разные подходы к решению вопроса об использовании различных приемов основной обработки почвы. Обоснование их связано с почвенными микробиологическими процессами. Переходя к анализу воздействия разных приемов основной обработки почвы на микрофлору, отметим, прежде всего, уже упомянутую биологическую разнокачественность пахотного слоя, которая выражается в постепенном снижении численности микроорганизмов по мере углубления в почву.