зачем бобовым растениям нужны клубеньки
Бобовые
Семейство бобовые (мотыльковые) относится к классу двудольных. Большое по численности: насчитывает около 24 тысяч видов. Распространены по всему свету, большая часть сосредоточена в тропиках, субтропиках и теплых умеренных областях. Среди бобовых можно встретить все жизненные формы от трав до древесных растений высотой 60-80 метров.
Азотофиксирующие бактерии
Общие признаки бобовых
Листья мотыльковых сложные: тройчатые (клевер, соя, фасоль), парноперистые (арахис, акация), непарноперистые, пальчатые (люпин) с прилистниками.
Цветки собраны в соцветия: кисть (люпина, донника), головка (клевер), метелка.
Значение бобовых
За счет симбиоза с клубеньковыми бактериями почва обогащается азотом в виде, усваиваемом растениями.
Медоносы, многие бобовые и другие растения, посещаемые пчелами для сбора пыльцы, нектара с цветков. В ульях эти продукты перерабатываются и идут на создание меда.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Для чего у бобовых на корнях клубеньки?
Люди очень давно заметили, что на корнях у люпина, клевера, арахиса, люцерны, донника, фасоли, гороха, сои, нута, в общем, у всех сельскохозяйственных растений появляются клубеньки. И давно было известно, что корнеплоды и зерновые истощают почву, а растения, посаженные на полях после бобовых, дают хороший урожай. Об этом писал еще древнегреческий ученый, философ и ботаник Теофраст.
Но почему бобовые повышают урожай других культур? На этот вопрос ответил в 1838 г. французский ученый Дж. Буссенго. Он выяснил, что бобовые способны обогащать почву азотом. Почему это так важно? Дело в том, что азот из воздуха не могут усваивать ни люди, ни животные, ни растения. И лишь одно растение — копеечник — способно усваивать азот из воздуха. Но без клубеньков в природе это растение не встречается.
Усваивать атмосферный азот растениям помогают бактерии. Попав в ткань корня растения, они заставляют усиленно делиться его клетки, и образуются клубеньки. В них бактерии растут и размножаются. Они снабжают растения азотом, который забирают из воздуха, а растения дают бактериям вещества, необходимые им для роста и развития.
Почему фиксирующие азот бактерии поселяются именно на корнях бобовых растений? Оказывается, что только корни бобовых обеспечивают эти бактерии подходящими для их жизни веществами. Выделения корней бобовых бактерии чувствуют на расстоянии до 3 см.
Вначале образовавшиеся клубеньки белого цвета. Когда их активность наиболее высокая, они становятся розовыми, красными. Когда клубеньки стареют и фиксируют все меньше азота, они зеленеют.
Кроме бобовых, клубеньки, фиксирующие азот, образуются на корнях ольхи, облепихи, вейника лесного, у толокнянки лисохвоста, мятлика, у капусты и редьки. Есть клубеньки на корнях кофейных деревьев.
После того как зерна пыльцы попали на рыльце пестика, то есть после опыления, зерно пыльцы разбухает и прорастает, образуя пыльцевую трубку. Постепенно она достигает семяпочки в завязи цветка. У растений может быть одна или несколько семяпочек. В нижней части пыльцевой трубки образуются спермин. Затем происходит так называемое двойное оплодотворение: один из спермиев сливается с яйцеклеткой,…
Весна для жителей городов средней полосы России обычно связана с душистым и смолистым запахом молодой листвы тополей. Эти деревья весьма неприхотливы, они быстро растут. Листья тополей улавливают, задерживают пыль, фильтруют и очищают загазованный городской воздух, поэтому тополя можно так часто встретить на улицах российских городов. Весной на тополях появляются соцветия-сережки. На мужских деревьях сережки более…
И в лесу, и в парках, вы, быть может, видели этот кустарник или небольшое дерево с разноцветными ягодами: зелеными, красными, черными. Это крушина. Среди других пород крушину всегда можно узнать благодаря некоторым ее особенностям. Зимой — по почкам, которые совершенно лишены защитных чешуек. Зачатки будущих листьев зимуют совершенно «голыми», они лишь покрыты бурыми пушистыми волосками….
Во многих домах Европы и Соединенных Штатов на Рождество вывешивается ветка омелы. Этот обычай восходит к древности. Кельты, жители Британских островов, были строго организованы под руководством жрецов, которые у них назывались друидами. Друиды учили, что все, что растет на дереве, — дар небес. Среди самых священных из этих даров была омела. Друиды отрезали омелу золотым…
Если лето было достаточно теплым в средней полосе России, к осени на огородах созревают огромные, почти до метра в диаметре, желтые тыквы. Их почти не едят, это скорее забава для огородников. Многие любят пшенную кашу с тыквой, но чаще эти плоды идут на корм скоту. Цветки тыквы привлекают насекомых не только пыльцой и нектаром. Крупные,…
Невысокие гранатовые деревца очень красивы во время цветения. Они почти сплошь покрыты пунцово-красными цветками. В бутоне лепестки цветков скомканы, как у мака. Днем все цветки раскрыты, и над ними кружатся рои пчел. Цветки гранатов недолговечны, но они распускаются поочередно, и дерево стоит в цвету 2-3 месяца. После опыления мужские цветки с тычинками опадают, а из…
Это растение кормит жителей всех теплых стран. Его часто сравнивают с картофелем, потому что в батате много крахмала, и так же, как у картофеля, клубни батата образуются на корнях растения. Батат — сладкий на вкус и поэтому его называют «сладким картофелем». Батат — многолетнее травянистое растение с длинными ползучими стеблями и с крупными цветками в…
Родина хлопка — тропические районы Азии, Африки, Америки. Поэтому люди, живущие в районах с умеренным климатом, не знают о нем ничего, кроме того, что из него делают ситец, фланель и другие хлопчатобумажные ткани. Культурный хлопчатник — травянистое растение высотой от 70 см до 2 м. На его стебле множество веток, и поэтому он выглядит, как…
Эвкалипт — одно из самых высоких деревьев в мире. Он может соперничать с американской секвойей и ливанским кедром. А в Австралии, где растет больше всего видов эвкалипта, нет дерева выше эвкалипта. Его прямые стометровые стволы украшают влажные австралийские леса. Эвкалипты растут и в пустынях Центральной Австралии, но это уже кустарники высотой 2-3 метра. Эти деревья…
Повилика — известное вьющееся растение-паразит и встретить его можно на всех континентах. Ученые насчитали более 150 видов повилик. Одни виды паразитируют на различных растениях; смородине, табаке, хмеле, тыквенных и бобовых культурах. Другие, как повилика льняная, живут только на культурном льне. При прорастании зародыш семени повилики выпускает маленький корешок, который погружается в почву. Из семени вытягивается…
ДЛЯ ЧЕГО У БОБОВЫХ НА КОРНЯХ КЛУБЕНЬКИ?
Люди очень давно заметили, что на корнях у люпина, клевера, арахиса, люцерны, донника, фасоли, гороха, сои, нута, в общем, у всех сельскохозяйственных растений появляются клубеньки. И давно было известно, что корнеплоды и зерновые истощают почву, а растения, посаженные на полях после бобовых, дают хороший урожай. Об этом писал еще древнегреческий ученый, философ и ботаник Теофраст.
Но почему бобовые повышают урожай других культур? На этот вопрос ответил в 1838 г. французский ученый Дж. Буссенго. Он выяснил, что бобовые способны обогащать почву азотом. Почему это так важно? Дело в том, что азот из воздуха не могут усваивать ни люди, ни животные, ни растения. И лишь одно растение — копеечник — способно усваивать азот из воздуха. Но без клубеньков в природе это растение не встречается.
Усваивать атмосферный азот растениям помогают бактерии. Попав в ткань корня растения, они заставляют усиленно делиться его клетки, и образуются клубеньки. В них бактерии растут и размножаются. Они снабжают растения азотом, который забирают из воздуха, а растения дают бактериям вещества, необходимые им для роста и развития.
Почему фиксирующие азот бактерии поселяются именно на корнях бобовых растений? Оказывается, что только корни бобовых обеспечивают эти бактерии подходящими для их жизни веществами. Выделения корней бобовых бактерии чувствуют на расстоянии до 3 см.
Вначале образовавшиеся клубеньки белого цвета. Когда их активность наиболее высокая, они становятся розовыми, красными. Когда клубеньки стареют и фиксируют все меньше азота, они зеленеют.
Кроме бобовых, клубеньки, фиксирующие азот, образуются на корнях ольхи, облепихи, вейника лесного, у толокнянки лисохвоста, мятлика, у капусты и редьки. Есть клубеньки на корнях кофейных деревьев.
Клубеньковые бактерии на корнях бобовых и других растений, значение в природе
Первый вид ризобий (Rhizobium leguminosarum) был идентифицирован в 1889 году, и все последующие виды были отнесены к роду Rhizobium. Однако, более поздние методы анализа заставили пересмотрели эту классификацию и сейчас многие из этих бактерий отнесены к другим родам. Срок Rhizobium все еще иногда используется как единственное от срока клубеньковые бактерии (rhizobia).
Наибольшее количество исследований сделана на видах, симбиотических с культурными представителями семейства бобовые (например, клевер, бобы и соя). Однако, в последнее время некоторые данные были получены также для диких видов бобовых.
Клубеньковые бактерии не могут независимо фиксировать азот и требуют для этого растение-хозяина.
Что такое клубеньковые бактерии
Больше 2 тыс. лет назад земледельцы заметили, что бедные, выработавшие ресурс почвы дают урожаи после возделывания на них бобовых культур. Следующие попытки раскрыть секрет были в 1838 г.: Ж.-Б. Буссенго решил, что листья бобовых фиксируют азот, однако опыты с неблагоприятной водной средой не подтвердили это. В 1901 г. была открыта Azotobacter chroococcum (6 видов из рода азотобактер). Первый препарат на основе «земляных» бактерий Нитрагин был создан в 1897-м.
Rhizobium (от греческих слов riza — корень и bios — жизнь) — гетерогенная группа азотфиксирующих бактерий, живущих в почве, в корневых узелках растений семейства бобовых в симбиозе с ними.
Все клубеньковые бактерии – это микроаэрофилы. Им свойственна палочковидная/овальная форма. Относятся Rhizobium (Rhizobiales) к способным переводить газообразную форму азота в усвояемую растениями – растворимую. Факты:
Благоприятные условия и жизнь бактерий внутри клубенька
Клубеньковые бактерии демонстрируют различную эффективность фиксации азота в зависимости от условий, в которых живут и размножаются. Это кислотность почвы, ее влажность, а также наличие органических веществ (углеводов), калия, фосфора. Сравнительно недавно было обнаружено положительное влияние на клубеньковые бактерии молибдена. Его препараты вместе с известкованием приводят к существенному повышению количества белка в зернах бобовых растений. Действие бора и молибдена связано с тем, что они принимают участие в работе ферментов-дегидрогеназ.
Существуют клубеньковые бактерии с различной эффективностью азотфиксации. Чувствительность к условиям обитания во многом зависит от растений-хозяев и их требований к качеству почв. Так, клубеньковые микроорганизмы клевера более устойчивы к повышенной кислотности почв, чем их сородичи, сотрудничающие с люцерной.
Оптимальной температурой для этих микроорганизмов является 24-26°С. Их препараты способны храниться в неактивном состоянии при температуре от –2 до –4°С.
Их появление в клетках корней начинается с проникновения сквозь корневые волоски. Сначала образуется тяж внутри волоска, затем бактерии проникают внутрь корней растений, стимулируя их разрастание и образование клубеньков. Согласно современным данным, клубеньковые бактерии способны жить только в полиплоидных (несущих увеличенное количество хромосомных наборов) клетках корней растений.
Роль клубеньковых бактерий в природе
Помимо фиксации атмосферного азота роль клубеньковых бактерий в природе очень велика. В процессе размножения они «занимаются» синтезом витаминов, природных антибиотиков, способствуют развитию сначала корня, а затем и ботвы. Польза заключается в том, что почвенные бактерии азотфиксирующего типа за счет симбиоза с растениями:
Функции клубеньковых бактерий
Учеными установлен целый список функций, которые выполняются этими микроорганизмами:
В этом видео рассказано о клубеньковых бактериях.
Активность выполнения перечисленных функций зависит от ряда причин, среди которых выделяют:
Фиксация прокариотами атмосферного азота зависит от влияния внешних условий. Например, при большом содержании в почве азотнокислых и аммиачных солей, скорость азотной фиксации угасает, а при их дефиците, наоборот, увеличивается. Это обусловлено тем, что находящиеся в растении и почве азотистые соединения блокируют притяжение их новых «порций» из атмосферы. Также на эту способность оказывает влияние и молибден: при его добавлении в почву процесс азотного притяжения активизируется. Это объясняется тем, что молибден является составляющей ферментов, которые осуществляют фиксацию атмосферного азота.
Бобовые растения и клубеньковые бактерии
Как взаимодействуют бобовые растения и клубеньковые бактерии? После заражения растения продуценты усваивают азот из воздуха, преобразуя его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и для «хозяина». Есть несколько теорий о том, как отдельные элементы образуют бактериальные клубеньки. Происходит заражение растений:
Симбиотические бактерии рода Ризобиум, проникнув в корень, перемещаются в его ткани, легко преодолевая межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще же клетка при размножении образовывают инфекционные нити (тяжи, колонии). Их количество различается по типам растений. Часто встречаются общие нити заражения, формирующие один клубенек.
Фиксация азота бактериями
Ценность, которую представляет фиксация азота бактериями, огромна: это не только восстанавливает почву, но и позволяет получать более богатые урожаи, чем на перегное или химических удобрениях. Происходит взаимодействие вещества и азотфиксатора:
Азотфиксирующие растения
По растениям группируются виды, на которые подразделяются азотфиксирующие бактерии. В сельском хозяйстве учитывают, что бобовые – не единственные «хозяева» природных удобрений, помогающих усваивать атмосферный азот. Существует несколько растений, корневища которых являются благоприятной средой для обитания таких микроорганизмов. К ним относятся:
Интересно, что эти микроорганизмы полиморфны, то есть их форма может быть абсолютно разнообразной: от овальной до нитевидной. Также они могут быть подвижными, а могут и утрачивать эту способность. В основном молодые представители характеризуются формой палочки, которая со временем деформируется. Такие изменения обуславливаются накоплением большого количества питательных веществ.
Клубеньковые бактерии: примеры пользы
Этот вид бактериальных форм способен скапливать азот, что очень важно не только для самого растения, но и для сельского хозяйства в целом. Симбиоз посадки и прокариот значительно увеличивает урожайность. Также многие фермеры и дачники дополнительно подкармливают посадки, изготавливая из бактериальных форм, формирующих клубеньки, удобрения. Оно используется для обрабатывания семян бобовых культур. Такая обработка позволяет активизировать процесс дальнейшего инфицирования корневищ.
Еще один пример пользы таких прокариот – участие в круговороте азотистых соединений в природе. Такой вывод обуславливается тем, что по статистике, на 1 гектар высаженных бобовых, достигших плодоносящего периода и вступивших в симбиоз с прокариотами такого типа, связывает в среднем 100-400 килограмм азота.
В процессе своего размножения они синтезирую витамины, антибиотические вещества природного происхождения, что способствует ускоренному развитию корневой системы. Также они ускоряют рост посадки, синтезируя фитогормоны.
Питание клубеньковых бактерий
Эти бактериальные формы питаются соединениями, которые вырабатываются флорой взамен на то, что они улавливают азот из воздуха и формируют его в форму, пригодную для поглощения растительными культурами. Так, из корневой системы они добывают углеводные соединения. Помимо углеводов, они могут поглощать сахара, аминокислоты и иные вещества, которые выделяются корневой системой.
Благодаря такому сожительству вокруг корневой системы формируется ризосфера – слой почвы, который насыщен полезными и питательными веществами, переработанными из отмерших участков флоры. Такие полезные вещества доступны для питания растительных культур и самих бактериальных клеток, что подтверждает факт взаимополезного бактериально-растительного симбиоза.
Победить паразитов можно!
Сейчас действует льготная программа на бесплатную упаковку. Читать мнение экспертов.
Мезофилы у животных и растений, температура размножения
Грибы паразиты растений: представители, жизненный цикл развития
Значение паразитов в природе: роль паразитических червей, грибов и бактерий
Бактерии симбионты человека, животных и растений: примеры, питание, значение
Сенная палочка: описание бактерии, питание, значение для человека и растений
Грибы паразиты злаковых растений: представители, жизненный цикл
Список литературы
Лучшие истории наших читателей
Тема: Во всех бедах виноваты паразиты!
От кого: Людмила С. ([email protected])
Кому: Администрации Noparasites.ru
Не так давно мое состояние здоровья ухудшилось. Начала чувствовать постоянную усталость, появились головные боли, лень и какая-то бесконечная апатия. С ЖКТ тоже появились проблемы: вздутие, понос, боли и неприятный запах изо рта.
Думала, что это из-за тяжелой работы и надеялась, что само все пройдет. Но с каждым днем мне становилось все хуже. Врачи тоже ничего толком сказать не могли. Вроде как все в норме, но я-то чувствую, что мой организм не здоров.
Решила обратиться в частную клинику. Тут мне посоветовали на ряду с общими анализами, сдать анализ на паразитов. Так вот в одном из анализов у меня обнаружили паразитов. По словам врачей – это были глисты, которые есть у 90% людей и заражен практически каждый, в большей или меньшей степени.
Мне назначили курс противопаразитных лекарств. Но результатов мне это не дало. Через неделю мне подруга прислала ссылку на одну статью, где какой-то врач паразитолог делился реальными советами по борьбе с паразитами. Эта статья буквально спасла мою жизнь. Я выполнила все советы, что там были и через пару дней мне стало гораздо лучше!
Улучшилось пищеварение, прошли головные боли и появилась та жизненная энергия, которой мне так не хватало. Для надежности, я еще раз сдала анализы и никаких паразитов не обнаружили!
Первые почвенные бактерии, которые заметило человечество – клубеньковые. Из 13 тыс. растений формируют клубенек около 1300, а в сельском хозяйстве используются 200. Из них все обладают функцией фиксировать атмосферный азот. В почве на клубеньке поселяются и размножаются микроорганизмы – симбионты, которые заменяют удобрения.
Что такое клубеньковые бактерии
Больше 2 тыс. лет назад земледельцы заметили, что бедные, выработавшие ресурс почвы дают урожаи после возделывания на них бобовых культур. Следующие попытки раскрыть секрет были в 1838 г.: Ж.-Б. Буссенго решил, что листья бобовых фиксируют азот, однако опыты с неблагоприятной водной средой не подтвердили это. В 1901 г. была открыта Azotobacter chroococcum (6 видов из рода азотобактер). Первый препарат на основе «земляных» бактерий Нитрагин был создан в 1897-м.
Все клубеньковые бактерии – это микроаэрофилы. Им свойственна палочковидная/овальная форма. Относятся Rhizobium (Rhizobiales) к способным переводить газообразную форму азота в усвояемую растениями – растворимую. Факты:
Роль клубеньковых бактерий в природе
Помимо фиксации атмосферного азота роль клубеньковых бактерий в природе очень велика. В процессе размножения они «занимаются» синтезом витаминов, природных антибиотиков, способствуют развитию сначала корня, а затем и ботвы. Польза заключается в том, что почвенные бактерии азотфиксирующего типа за счет симбиоза с растениями:
Бобовые растения и клубеньковые бактерии
Как взаимодействуют бобовые растения и клубеньковые бактерии? После заражения растения продуценты усваивают азот из воздуха, преобразуя его в соединение, пригодное для питания не только паразита, но и для «хозяина». Есть несколько теорий о том, как отдельные элементы образуют бактериальные клубеньки. Происходит заражение растений:
Симбиотические бактерии рода Ризобиум, проникнув в корень, перемещаются в его ткани, легко преодолевая межклеточное пространство группами или одиночными клетками (как у люпина). Чаще же клетка при размножении образовывают инфекционные нити (тяжи, колонии). Их количество различается по типам растений. Часто встречаются общие нити заражения, формирующие один клубенек.
Фиксация азота бактериями
Ценность, которую представляет фиксация азота бактериями, огромна: это не только восстанавливает почву, но и позволяет получать более богатые урожаи, чем на перегное или химических удобрениях. Происходит взаимодействие вещества и азотфиксатора:
Азотфиксирующие растения
По растениям группируются виды, на которые подразделяются азотфиксирующие бактерии. В сельском хозяйстве учитывают, что бобовые – не единственные «хозяева» природных удобрений, помогающих усваивать атмосферный азот. Другие привлекательные для азотфиксирующих растения – это, как пример: