Какую пользу приносит мутуализм бактерий и бобовых?

Самым значительным преимуществом, получаемым от взаимного сотрудничества бактерий и бобовых, является фиксация азота. Бобовые, такие как фасоль, горох и чечевица, имеют корневые клубеньки, в которых обитают симбиотические азотфиксирующие бактерии, обычно называемые ризобиями. Эти бактерии обладают замечательной способностью превращать атмосферный азот (N2) в аммиак (NH3), полезную форму азота, которая может усваиваться растениями.

Процесс фиксации азота имеет решающее значение, поскольку азот является важным макроэлементом, необходимым всем растениям для роста и развития. Однако большинство растений не могут напрямую использовать атмосферный азот и полагаются на почвенные нитраты или ионы аммония для удовлетворения своих потребностей в азоте. Формируя симбиотические отношения с ризобиями, бобовые получают доступ к надежному источнику азота, что делает их менее зависимыми от внешнего поступления азота.

Повышение плодородия почвы

Взаимодействие между бактериями и бобовыми приносит пользу не только самим бобовым, но и улучшает плодородие почвы. По мере того как бобовые растут и умирают, их корневая система оставляет после себя значительное количество фиксированного азота в почве. Этот азот становится доступным для соседних растений, включая незерновые культуры, тем самым улучшая общее плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

Процесс фиксации азота также способствует круговороту азота в экосистеме. Азот, будучи очень мобильным питательным веществом, подвержен потере в результате различных процессов, таких как выщелачивание и улетучивание. Однако когда азот фиксируется бактериями и включается в ткани растений, он сохраняется в экосистеме, сокращая потери азота и способствуя устойчивому сельскому хозяйству.

Другие потенциальные преимущества

Помимо фиксации азота и повышения плодородия почвы, взаимодействие между бактериями и бобовыми может принести и другие потенциальные преимущества:

Повышенная засухоустойчивость:некоторые исследования показывают, что присутствие азотфиксирующих бактерий в корневых клубеньках может улучшить засухоустойчивость бобовых, способствуя лучшему поглощению и удержанию воды в почве.

Устойчивость к болезням. Было обнаружено, что некоторые штаммы ризобий стимулируют выработку антимикробных соединений в бобовых, тем самым повышая их устойчивость к патогенам и вредителям.

Производство фитогормонов:ризобии могут производить фитогормоны, такие как ауксины и цитокинины, которые регулируют рост и развитие растений. Эти гормоны могут способствовать развитию корней, росту побегов и общей силе растения.

Заключение

Взаимоотношения между бактериями и бобовыми, особенно способность ризобий фиксировать азот, играют жизненно важную роль в устойчивом сельском хозяйстве и функционировании экосистем. Обеспечивая бобовые надежным источником азота, повышая плодородие почвы и потенциально предлагая дополнительные преимущества, эта симбиотическая ассоциация способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур, сокращению внесения азотных удобрений и общей экологической устойчивости.