Фіксація атмосферного азоту

Рослини і тварини не здатні фіксувати (засвоювати) азот із повітря. Ця здатність притаманна тільки деяким мікроорганізмам. Такі бактерії, які можуть засвоювати азот безпосередньо з повітря, називаються азотофіксуючими.

З давніх часів відомо, що бобові рослини добре ростуть на ґрунтах, бідних на азот. Відомо також, що після культивування бобових ґрунт збагачується на азот, тобто підвищується його урожайність. Спочатку вважали, що це бобові рослини, на відміну від інших, можуть засвоювати азот безпосередньо з повітря, і тільки недавно виявлено, що засвоєння атмосферного азоту здійснюється не бобовими рослинами, а бактеріями, що живуть на бульбочках коріння бобових рослин. Ці бактерії були названі бульбочковими. Частину азоту, який бульбочкові бактерії засвоюють із повітря, вони використовують для побудови свого тіла, а частину виділяють назовні у вигляді солей, які використовуються бобовими рослинами. Від бобових рослин бульбочкові бактерії беруть на обмін вуглеводи, які необхідні їм для живлення. Таким чином, бульбочкові бактерії знаходяться в симбіотичних відносинах з бобовими рослинами.

Форма бульбочкових бактерій не постійна і змінюється залежно від їхнього віку. Молоді бактерії – це невеликі рухомі палички. З віком вони втрачають джгутики, стають нерухомими, набувають зігнутої форми або неправильної, розгалуженої. Бульбочкові бактерії мають досить багато різних видів. Кожний з них може розвиватися тільки на певному виді бобових рослин.

Поряд з бульбочковими бактеріями до азотофіксуючих відно­ситься азотобактер (Azotobacter сhroococcum).

Ці аеробні бактерії, що вільно живуть в ґрунті, мають форму сплющених коків, з’єднаних попарно. Розміри клітин досить великі, а їхня оболонка утворює велику слизисту капсулу.

Всі азотофіксуючі бактерії відіграють важливу роль в сільсь­кому господарстві, бо вони постійно збагачують ґрунти азотом, який беруть із повітря. Деякі азотофіксуючі бактерії спеціально вно­сять в ґрунти у вигляді бактеріальних добрив (препарат азото­бактерин – із азотобактера; нітрагін – із культур бульбочкових бак­терій).

Роль мікробіологічних процесів у кругообігу речовин у природі

Кругообіг речовин у природі – це процес синтезу і розпаду органічних речовин.

Первісний синтез органічних речовин у природі здійснюється зеленими рослинами. Вони засвоюють вуглець з повітря (у вигляді вуглекислого газу ), а азот (у вигляді азотнокислих солей) і воду із ґрунту. Із цих простих мінеральних речовин рослини синтезують білки, жири і вуглеводи.

Тварина та людина не здатні синтезувати органічні речовини із мінеральних. Тому їм потрібні готові органічні сполуки, які вони отримують, споживаючи продукти рослинного й тваринного походження. Залишки тварин і рослин потрапляють у ґрунт, де під впливом гнильних бактерій та інших мікроорганізмів відбувається їхня мінералізація. В результаті, в ґрунт повертаються джерела мінерального азоту, а повітря поповнюється вуглекислим газом. Таким чином, рослини знову отримують матеріал для побудови органічних речовин. Якби не було мікроорганізмів, запаси вуглекислого газу в повітрі та запаси мінерального азоту в ґрунті давно були б вичерпані. Рослинам не було б з чого синтезувати органічні речовини, тваринам не було б чим живитись і життя на планеті зупинилося б.