Ugrás a tartalomhoz

Agro-ökológia

Dr. Godó Zoltán (2011)

Chapter 8. Növények és mikrobák kapcsolata

Chapter 8. Növények és mikrobák kapcsolata

Arisztotelész úgy tartotta, bármely száraz anyag amely nedvessé válik, és bármely nedves anyag amely szárad, állatokat hoz létre. A XVII. század második és a XVIII. század elso felében megszaporodik a mikroszkopikus megfigyelések száma, nyilvánvalóvá vált a mikroorganizmusok létezése.

A mikroszervezetek fejlodését és tevékenységét legjobban biztosító élohely (biotop) a talaj. Az emberi táplálkozást túlnyomó részben a mikroszervezetek talajbeli tevékenysége biztosítja. A talajlakó mikroszervezetek elterjedése foként a talaj típusától, annak nedvesség és homérsékleti jellemzoitol függ. Általában a talaj legfelsobb rétegében találjuk a legtöbb mikroszervezetet, számuk a talaj vastagságának növelésével egyenes arányban csökken. A mikroorganizmusok ilyen jellegu alakulása a talajrétegekben összefüggésbe hozható az oxigéntartalom csökkenésével. Ebbol a megállapításból az is következik, hogy az aerobok száma a mélyebb talajrétegekben csökken, ellentétben az anaerobok számával, amely viszonylagos növekvo tendenciát mutat. Tehát a mikroorganizmusok elhelyezkedését a földben elég sok tényezo határozza meg: talajtípus, homérséklet, nedvességtartalom, fényviszonyok…stb. Az élettelen természetnek a mikroszervezetekre gyakorolt hatása és visszahatása, valamint a mikroszervezetek egymás közötti viszonyának megismerése és a mikro- és makroszervezetek közötti hatások ismerete elengedhetetlen az élovilág muködésének megismerésében.

A mikroszervezetek számos faja nem él elkülönülve az oket körülvevo fajoktól. Csoportosíthatjuk az együttélési formákat:

  1. Metabiózis: (egymást követo életmuködés), amit az jellemez, hogy az egyik faj élettevékenysége elosegíti a másik fejlodését.

  2. Antagonizmus vagy antibiózis: valamely mikroszervezet gátolja a másik mikroszervezetnek, vagy több más mikroszervezetnek a fejlodését, olyan anyagok termelésével, melyek más mikrobák egyes fajainak élettevékenységére kedvezotlenek, vagy koncentráltan ölo hatásúak.

  3. Szimbiózis: kölcsönösen egymást segíto szoros együttélés, melyben morfológiailag is szoros kapcsolat lehet (mikroszervezetek és magasabb renduek között).

  4. Parazitizmus: olyan együttélés, melyben az egyik résztvevo a másik rovására él, egészen a partner megsemmisüléséig.

8.1 Metabiózis

Nagyon fontos jelenség mely foként a talaj életében játszik igen fontos szerepet. Ezzel magyarázhatjuk a mineralizáció (szerves vegyületek szervetlenné való leépítése) folyamatát, amely gyakran igen gyors lefolyású. A talajban az aerob szervezetek hasznosítják az oxigént és teszik lehetové az anaerobok élettevékenységét.

Vinogradszkij (1856-1940) rámutatott arra, hogy két különbözo baktériumféleség közvetlenül egymást követo reakcióval oly hatékonyan alakítja át a talajban az ammóniát, hogy kimutatni már csak a nitrátot tudta. Az egyik baktériumféleség a Nitrosomonas , a nitritet rögtön nitráttá alakítja át (Vinogradszkij, 1892). Az ammóniának nitritté való átalakításakor sokkal több energia szabadul fel, mint nitritnek nitráttá való átalakításakor. A folyamat a következoképpen megy végbe:

2 NH3 + 3 O2 = 2 NHO2 + 2 H2O + 158 cal

2 HNO2 + O2 = 2 HNO3 + 48 cal

Vinogradiszkij az általa kidolgozott szilikagéles eljárással határozta meg a fajokat és azok ismertetett tevékenységét. Az eljárás lényegét képezo szilikagélt ellátta tápsókkal és a tápsók változtatásával különítette el az egyes fajokat, ezután tisztázta a fajok tevékenységét.

A nitrogénciklus elso lépéseként fixálódott elemi nitrogén révén létrejött szerves nitrogén bomlása adja az ammóniát. Például a talajba kerülo növényi részek bomlása révén felszaporodik az ammónia, akkor amennyiben elegendo oxigén áll rendelkezésre, az mindig oxidálódik nitritté és nitráttá. Az oxidációt a Nitrobakter és Nitrosomonas végzik.

NH4+ + OH- + 1,5 O2Nitrosomonas ? NO2- +H+ + 2H2O NO2- + 0,5O2 Nitrobakter ? NO3

Az egyenletekbol kitunik, hogy a nitrifikáció jelentos oxigénmennyiséget fogyaszt el a talajból. 1g NH4+ oxidálásához 4,57 g O2 szükséges. Mindkét baktérium szigorúan kemoautotrof szervezet, azaz szénforrásként kizárólag szervetlen szenet használnak, nagy mennyiségu szerves szén jelenlétében nem is szaporodnak. Ez az oka annak, hogy a szerves szén tartalom, azaz a BOI csökken és a nitrifikációs folyamat csak késobb indul be. Az ammónia-nitrit átalakulás optimális körülményei eltérnek a nitrogén-nitrát átalakulástól. Az ammónia-nitrát folyamat pH függo, az ammónia átalakulása 8-9,5 pH között a leggyorsabb.

Eltéro a két folyamat hoigénye is; a nitritképzok nem turik a hideget, 10 oC alatt a Nitrosomonas muködése lelassul. Mivel a szerves-nitrogén bomlása ammóniáig (ammonifikáció) hidegben is megtörténik, így 10 oC alatt az ammónia "relatíve feldúsul". Ez az oka, hogy télen - azonos terhelés mellett - az ammóniatartalom mindig magasabb, mint nyáron. A természetes vizekben szintén tetten érheto a jelenség. Az ammónia Dunában mért nyári átlagértéke 0,5 mg/l, míg a téli értékek elérik a 3 mg/l koncentrációt is.

A ammónia-nitrit átalakulás pH és hofok függésén túlmenoen a reakciók idoigénye is eltéro. A Nitrobakter sokkal gyorsabban szaporodik el, mint a Nitrosomonas, az ammónia-nitrit átalakulás mindig lassabb folyamat, mint a nitrit-nitrát szakasz. A vizes rendszerekben a nitrit soha nem szaporodik fel, azonnal tovább bomlik nitráttá, s csak átmenetileg, kis mennyiségben mutatható ki.

Az azotobakter és a cellulózbontó baktériumok között szintén metabiózis viszony áll fent. A talajban a cellulóz adja a leggazdagabb szénforrást. Az azotobakternek nitrogénmentes vegyületekre, közöttük cellulózbontási termékekre van szüksége, hogy képes legyen lebontani a cellulózt. A cellulózbontó baktériumok szállítják az azotobakter számára a cellulózszármazékokat. Ha ezek a bontási termékek felhalmozódnának a talajban, akkor a cellulózbontók károsodnának tole. Szerves savak okoznák a károsodást, melyek akadályozzák a cellulózbontók anyagcseréjét, azonban az azotobakter ezeket a szerves savakat lebontja széndioxidra és vízre.

Tehát a cellulózbontási termékek az azotobakter számára szénforrásként igen fontosak, de már bizonyos fokban a szimbiózis jellegét adja az a körülmény hogy a szerves savak felhasználása elonyt jelent a cellulózbontóknak, mérgezésmentes környezetet biztosítva nekik a további cellulózbontáshoz.