15.11.11

Wszystkie grzyby środowisko heterotroficzne występują w środowiskach wodnych i lądowych mogą być zbudowane z jednej komórki albo mogą być zbudowane z grzybni, która z kolei zbudowana jest ze strzępek nici może być wielokomórkowa albo jedno. Grzybnia (cymelium) strzępki ( hyphae)

Należą do eukariota wyższych do grzybów należą pleśnie i drożdże(nie tworzą grzybni zbudowane z pojedynczych komórek) U pleśni w ścianie kom dominuje chityna u drożdży hemiceluloza jest głównym składnikiem w skład ściany kom wchodzą

Polisacharydy wchodzące w skład ściany komórkowej Chityny chitozan, chityna, B-glukan, mannan B-glukan, chityna mannan

Polimery galaktozo – aminy- galaktozy oraz białka lipidy.

Chityna

Wszystkie grzyby mają bogaty ukł enzymatyczny umożliwia im trawienie i wykorzystanie subst występujących w otoczeniu, służy im do przeprowadzenia reakcji syntezy gdzie mogą powstać trucizny lub antybiotyki, wszystkie grzyby są tlenowcami rosną w temp od 0-50C to zależy od gat. grzybów. Optymalna temp wzrostu wacha się 20-37C

Dobrze rosną w środowisku wilgotnym a przy braku wody tworzą formy przetrwalne to są najczęściej zarodniki, światło pobudza do wzrostu niektóre gatunki grzybów a u niektórych hamuje.

Grzyby dzielimy na drożdże i pleśnie. Drożdże nie tworzą grzybni zbudowanej ze strzępek, u pleśni grzybnia może być zbudowana ze strzępek podzielonych na komórki w tych przegrodach dzielących strzępki na kom są pory po, przez które przepływają subst odżywcze z komórki do kom. Wyróżnia się grzybnie powietrzna służąca do oddychania i rozmnażania. Podżywkowa służąca do pobierania pokarmu. Rozmnażać się grzyby mogą płciowo albo bez płciowo na drodze mitozy. Rozmnażanie płciowe polega na połączenie dwóch kom gameta męska i żeńska w wyniku, czego powstaje zygota ta zygota przekształca się w pewną liczbę jednokomórkowych zarodników. Zarodniki zawierają jądro otoczone cytoplazmą (zygotwor) albo w worku nasiennym (azyliospory), albo powstają te spory na zewnątrz na cieniutkich wypustkach zwane bazilium(baziliospory). Mitoza może zachodzić przez wytwarzanie najróżniejszych zarodników, powstałych przez podział na drodze bezpłciowej mogą wytwarzać artrospory (następuje fragmentacja strzępek) hlamydospory ( między komórkami strzępek tworzą się malutkie krótkie mała zgrubiała komórka) mogą tworzyć glastospory poprzez pączkowanie u drożdży. (Odrywa się od większej komórki). Aleurostory inaczej konidia. Różne rodzaje wegetatywne zarodników.

Grzyby właściwe należą do eukariota (eumykota) dzielimy na dwie grupy niższe skoczkowce, lęgni owce, sprzężniaki, grzyby wyższe workowce, podstawczaki, grzyby niedoskonałe taki sztuczny.

Lęgniowce leptomitus lacteus pleśń wodna rosną w środowiskach wodnych do nich należy większość chorobotwórczych grzybów. Tworzą grzybnie zbudowaną ze strzępek. Zarodniki tworzą takie kolorowe o jaskrawym zabarwieniu, grzybnia u nich to jest komórczak widać u nich zaczynające się przegrody, ale niezakończone typowych przegród nie ma. W strzępkach jest pełno jąder. Spotykamy je w środowisku wodnym, ale także w lądowym wytworzenie zarodników to jest rozmnażanie wegetatywne na końcu tej strzępki, ale mogą rozmnażać się też generatywnie. Oprócz tego do tej grupy należy zaraza ziemniaczana, mączniak, mogą być i są przedstawicielami saprofitami żyjące kosztem martwej materii organicznej, ale są również pasożytami.

Sprzężniaki tworzą grzybnię zbudowaną ze strzępek grzybnia jest komórczakiem, jedna silnie zbudowana strzępka niepodzielona wyraźnie na komórki (zarodki, kiełkujący zarodek, grzybnia z zarodniami, zarodnia Rhizopus nigrivans) rozmnażają się wegetatywnie przez zarodniki powstałe w zarodniach w niej powstają zarodniki, które rozprzestrzeniają się po pęknięciu zarodni) Generatywnie rozmnażają się przez wytworzenie zygospory, czyli końce dwóch grzybni różno imiennych końce się zlewają tworzy zarodnik zygospory czeka na dobre warunki poczym kiełkuje wytwarza tam zarodnie dojrzewa i pęka uwalniając zarodniki.

Workowce należą do nich i pleśnie i drożdże. Rozmnażają się wegetatywnie i generatywnie. Strzępki podzielone są na komórki i strzępka jest wielokomórkowa. Pleśnie Aspergillus. Penicillium to są zarodniki w nich zewnętrzne tworzy się na końcu grzybni powietrznej tworzy się albo główka albo podstawki ta strzępka to konigofon. Pleśnie generatywnie tworzą zarodniki workowe zygota powstała ze zlania dwóch różnych grzybni rozwija się w worku tam zachodzi podział i powstaje u pleśni 8zarodników workowców. Klasycznym przykładem rozmnażania generatywnymi chaetomium grzybek doskonale rozkłada celulozę w glebie. Przedstawicielami drożdży są podział przez pączkowanie, przez podział dwóch komórek oraz worki 4 u drożdży zarodniki.

Grzyby niedoskonałe należą przedstawiciele pleśni i drożdży. I pleśnie i drożdże nie mają rozmnażania generatywnego tylko różne sposoby rozmnażania wegetatywnego. Spośród przedstawicieli pleśni Geotrichum Cladosporium, Fusarium, Alternariadrożdże Candida i Torula.

Znaczenie grzybów do produkcji serów pleśniowych. Mineralizują materie organiczną wprowadzając w obieg pierwiastki, powodują fermentacje pleśniową do produkcji serów. Drożdże (dzikie i szlachetne) do produkcji win prowadza fermentacje alkoholową (muszą mieć dostęp do tlenu im większy dostęp do tlenu tym szybciej urosną) Do fermentacji musi być beztlenowo, hamujemy dostęp tlenu, aby drożdże fermentowały. W piwowarstwie, w piekarnictwie. Grzyby powodują choroby roślin zwierząt a także człowieka. Dobra strona drożdży to dodatek do pasz, mają zdolność do wytwarzania dużej ilości witamin z grupy B a zwłaszcza b12.

Grzyby posiadają do 75% wody w swojej masie. Jedynie zarodniki mają ok. 40-50% wody.

Ekologia pochodzi od greckiego słowa ojkos dom środowisko logos nauka słowo nauka o środowiskiem mikroorganizmów.

Ekologia została wprowadzona w 1879r to jedna z podstawowych nauk biologicznych. Która zajmuje się badaniem wzajemnych zależności pomiędzy organizmami oraz ich zespołem a ich żywym i martwym środowiskiem.

Ekologia mikroorganizmów zajmuje się zależnościami pomiędzy drobnoustrojami związkami bakterii grzybów glonów pierwotniaków i wirusów z licznymi środowiskami, w których te organizmy występują.

Organizm i środowisko to z punktu widzenia ekologii jedna całość.

Ekosystem układ, w którym organizmy żywe (biocenoza) w warunkach siedliska (biotopu) mogą żyć rozwijać się rozmnażać i uczestniczyć w przemianie materii a przez nią korzystać w przepływającej przez system energii.

Jak mikroorganizmy mogą wpływać i wpływają na środowisko? Wpływ drobnoustrojów na środowisko, wzajemne zależności pomiędzy drobnoustrojami, zależności w środowisku pomiędzy drobnoustrojami a roślinami, wzajemne zależności między drobnoustrojami a zwierzętami, wpływ czynników środowiska na drobnoustroje.

Mogą być zależności bezpośrednie i pośrednie.

Oddziaływania pośrednie na inne organizmy przez modyfikowanie środowiska ich życia: wywoływanie przez modyfikację fizycznych właściwości środowiska, opierające się na modyfikacji chemicznych cech środowiska.

Oddziaływanie bezpośrednie, w którym efekt jest uwarunkowany bezpośrednim kontaktem bakterii i innego organizmu: pasożytnictwo, drapieżnictwo, symbioza: bezobjawowa, mutalistyczna, antagonistyczna.

Wpływ drobnoustrojów na środowisko najczęściej pośrednio. Mogą: być źródłem promieniowania, wydzielać energię(np. samozapalanie się siana), obniżać potencjał Oksydo- redukcyjny, zmieniać pH środowiska

Drobnoustroje mogą wzajemnie oddziaływać w środowisku na siebie bezpośrednie symbioza pasożytnictwo drapieżnictwo, pośrednie neutralizm, komensalizm: metabolizm, protokooperacja. Synergizm(muszą być dwa takie same drobnoustroje np. laktoza to ją rozłożą do glukozy i galaktozy), antagonizm: antybioza(antagonistyczne oddziaływanie dwóch organizmów na siebie poprzez antybiotyki,), mikoliza ( rozpuszczanie strzępek grzyba przez bakterie.)

Oligotrofy do swojego przeżycia wystarczą mu śladowe ilości pokarmu.

Wzajemne oddziaływania roślin i drobnoustrojów antagonistyczne: choroby roślin, wydzielanie substancji szkodliwych. Symbiotyczne: symbioza roślin motylkowych z Rbiozobium, mikoryza( jest to współżycie grzybów z korzeniami roślin dzielimy na mikoryzę wewnętrzną i zewnętrzną-zachodzi między korzeniami krzewów na zewnątrz rozwija się w formie mufy nie wrasta w miękisz korowy) Korzyści niezależne od rodzaju mikoryzy (roślina dostarcza substancji energetycznych i budulcowych dla grzybów. Grzyby ułatwiają roślinie pobieranie H2O i soli mineralnych. Mogą wzajemnie stymulować swój wzrost), ryzosfera ( strefa obejmująca powierzchnię korzenia i glebę do niej przylegającą R: S>1 efekt ryzosfery). Drobnoustroje otrzymują materię organiczną w formie wydzielin korzeniowych i złuszczających się komórek korzeni, substancje wzrostowe. Rośliny otrzymują: związki mineralne (po zmineralizowaniu przez drobnoustroje materii organicznej) utlenione lub zredukowane związki mineralne, stymulatory i inhibitory wzrostu roślin: inhibilatory (kwasy tłuszczowe alkohole zwłaszcza fenolowe, antybiotyki.) Stymulatory( kw. indolilooctowy). Ochrona przed patogenami.

Bakterie a zwierzęta

Oddziaływania bezpośrednie i pośrednie. Antagonistyczne; c(choroby zwierząt, zatrucia pokarmowe, aflatoksyny, wiciowce zatruwające toksynami ryby w morzach, drobnoustroje, jako pokarm dla zwierząt wodnych i glebowych pierwotniaków jamochłonów robaków). Symbiotyczne ( usuwają ze środowiska substancje toksyczne, bakterie-owady, bakterie celulolityczne w przewodzie pokarmowym zwierząt roślino-żernych, synteza witamin przez bakterie jelitowe.)

Wpływ czynników środowiska na drobnoustroje. Czynniki fizyczne (temperatura, promieniowanie UV, ciśnienie osmotyczne. Napięcie powierzchniowe, wysychanie) czynniki chemiczne (stężenie Jomów wodorowych, jony metali ciężkich, środki dezynfekcyjne odkażające, środki chemoterapeutyczne, antybiotyki

Temp

Minimalna optymalna maksymalna

Psychrofile poniżej o 15-20 25-30

Mezofile 10-25 30-37 40-45

Termofile 25-45 50-60 70-80

Bakteriobójcze działanie wysokich temp polega na denaturyzacji białek i zależy od wielu innych czynników: zawartości wody, składu podłoża, pH podłoża, wielu komórek, zdolności do tworzenia endospor, czasu stosowania temperatury, gwałtownych zmian temperatury.

Niska maksymalna temp powoduje: termiczną inaktywację enzymów, zmianę przepuszczalności błony cytoplazmatycznej lub zniszczenie jej struktury, akumulację toksycznych metabolitów, denaturację lub degradację RNA, uszkodzenie lub zniszczenie niektórych mechanizmów kontrolujących metabolizm.

Naświetlanie promieni UV

Absorpcja przez kwas nukleinowy i białka (hydratacja cytozyny, powstawanie dimerów tyminy, cytozyny lub tyminowo cytozy nowe.) 1 Uniemożliwienie replikacji DNA i śmierć komórki. 2 Błędne podstawienie zasad w czasie replikacji DNA, co prowadzi do powstania mutantów.

Napięcie powierzchniowe

Detergenty: aminowe- bakteriobójcze, kationowe- bakteriobójcze niezdysocjowane). Zahamowanie podziału komórek, wpływ na ruchliwość bakterii, tworzenie i kiełkowanie endospor.

Stężenie jonów wodorowych

pH wpływa na (stan koloidalny przepuszczalność błony cytoplazmatycznej, przepuszczalność ściany komórkowej

Acydofile (kwasolubne) opt pH 3 bakterie fermentacji mlekowej octowej b. utleniające S i h2S do h2SO4 grzyby (utrzymują wewnętrzne pH ok. 6, 5 przy pH środowiska 1-5)

Neutrofile opt pH 6-8 większość mikroorganizmów (utrzymują wewnętrzne pH ok. 7, 5 przy środowiska 5,5-8,5)

Alkaloficzne zasadolubne opt pH 8-10 bakterie nitryfikacyjne azotobakter (utrzymują wewnętrzne pH ok. 9, 5 przy pH środowiska 9-11)

Niewrażliwe na odczyn – grzyby.

Co to są antybiotyki? Antybiotyki to z definicji związki chemiczne o działaniu przeciwbakteryjnym, wytwarzane przez mikroorganizmy są to, więc związki pochodzenia naturalnego.

Antybiotyki mogą: hamować syntezę ściany komórkowej, wiązać się z błoną cytoplazmatyczną i wywoływać zmiany w jej odżywianiu się oraz funkcjach (bierna przepuszczalność), łączyć się z kwasami nukleinowymi, hamować określone procesy metaboliczne oddychanie gromadzenie aminokwasów, hamowanie syntezy białek

29.11.11

Gleba

Co to jest i z czego się składa

Kształciła się ze skały macierzystej w wyniku opadu wietrzenia mrozów. Na skalistych wgłębieniach zasiedlają się porosty.

Gleba to jest powierzchniowa warstwa globu ziemskiego powstała w procesie wietrzenia skał magmowych osadowych metamorficznych które przekształcane są pod wpływem mikroorganizmów, czynników fizykochemicznych, klimatu temp wilgotność, czasu, działalności człowieka. Gleba to naturalne i żywe środowisko, tam zwierzęta i mikroorganizmy bytują, tam przepływa energia następuje przemiana materii, na glebę składają się z 3 faz, z części stałych powietrza glebowego i roztworu glebowego.

Litosfera część stała (mineralne i organiczne)= 50% atmosfera = powietrze glebowe do 35% i hydrosfera= roztwór glebowy 15%

Litosfera koloidy mineralne (powstają na skutek fizycznych i chemicznych wietrzeń) decydują o stosunkach wodno powietrznych(mają zdolności sorpcyjne kurczą pęcznieją), stanowią siedlisko drobnoustrojów (sorbują je na swojej powierzchni), sorbują enzymy-które produkowane są zarówno przez drobnoustroje jak i rośliny, sorbują inne substancje biologicznie aktywne. Koloidy organiczne (głównie w postaci zw. humusowych) takie same znaczenie jak koloidy mineralne, stanowią magazyn energii i budulca dl drobnoustrojów (gdy wyczerpane zostaną łatwiej dostępne źródła pokarmów. Zwłaszcza gdy kończy się dostęp świeżej materii pokarmowej).

Atmosfera= powietrze glebowe do 35% wypełnia wolne przestrzenie pomiędzy cząstki stałymi nie zajętymi przez wodę, ilość powietrza w glebie wacha się w granicach 8-35% objętości gleby, gleba sorbuje gazy w amoniak dwutlenek węgla tlen, azot,

Najwięcej gazów sorbują gazy humusowe i wodorotlenki żelaza. Skład powietrza glebowego nie jest taki sam jak powietrze z atmosfery zawartość tlenu w glebie wynosi 10-15% w powietrzu glebowym a niekiedy tylko 2%. Zawartość co2 w powietrzu glebowym jest wyższa niż w powietrzu nad ziemią wacha się od 10-20% a niekiedy do 30%. Zwłaszcza w miejscach aktywnego rozkładu materii organicznej, zużycie tlenu wiąze się z wydzielaniem co2, drobnoustroje tam szybko zużywają tlen rozkładając materie organiczną tlen się zużywa a wzrasta ilość co2.

Hydrosfera= faza ciekła ciśnienie osmotyczne, właściwości buforowe, warunki tlenowe bądź beztlenowe Faza ciekła: wymiana gazów, przenośnik składników pokarmowych, potencjał Osydo-redukcyjny.

Hydrosfera to woda i rozpuszczone w niej substancje mineralne i organiczne, w przeciętnych glebach uprawnych znajduje się 0,5 g różnych substancji w 1 l wody. (np. azotany sole amonowe, sole fosforowe potasowe, z organicznych cukry i aminokwasy rozpuszczalne,) skład chemiczny roztworów glebowych nie jest stały jest zmienny. Rozpuszczony jest w nich też co2 i tworzy się kwas węglowy, roztwór glebowy jest lepszym rozpuszczalnikiem niż woda. Z nawilgoceniem gleby wiąże się ciśnienie osmotyczne w średnio wilgotnej nie zasolonej ciśnienie osmotyczne wacha się od 0,5-5atmosfer a w glebach słonych nawet do 100atmosfer. Woda decyduje o warunkach tlenowych i beztlenowych, im więcej roztworu wypełnione są bardziej kapilary, mniej tlenu, roztwór glebowy wpływa na wymianę gazu, jest przenośnikiem składników glebowych zarówno dla drobnoustrojów jak i dla roślin. Wpływa on na potencja oksydo-redukcyjny. Optimum wody w glebie wacha się w granicach 80% pełnej nasiąkliwości wody czy roztworu glebowego.

Skład chemiczny gleb jest różny zależy on od wielu czynników a przede wszystkim od charakteru gleby macierzystej z jakiej powstała, od warunków klimatycznych, właściwości organizmów które zapoczątkowały biologiczne zasiedlanie wietrzejącej skały, od zespołow drobnoustr biorących udział w przeobrażaniu gleby już istniejących , od okrywy roślinnej. Ilość drobnoustr zależy od struktury gleby od wilgotności a przede wszystkim zawartości subst organicznej. Zawsze im głębiej to będzie spadała, najwięcej drobnoustr jest w warstwie ornej gleby zawsze przelicza się je na suchej masy. Pobiera się z próby takiej samej głębokości warstwa orna sięga od 20-30cm . wszystkie gr drobnoust znajdziemy w glebie.

Ilości drobnoust w 1 g s m gleby zależy od struktury gleby, wilgotności zawartości subst organicznej i mogą wynosić (warstwa orna – 1 g s m) : a od kilkudziesięciu milionów do kilku miliardów bakterie.b od kilku gdzies tyś do kilkou dzies milionów promieniowców. Od klilku tyś do kilku milionów grzyby. Od stu tyś do 3 milionów glonów i sinic. (jeśli będzie dużo glonów i sinic to gleba pozostaje w złej kulturze). Jeśli chodzi o odżywianie to będą i autotrofy i heterotrofy. Grupy fizjologiczne patrząc na funkcje,

Autothtony glebowe to jest człowiek zasiedziały związany z danym środowiskiem przez wieki i jego kulturą, związane z danym typem gleby i ilości próchnicy, w warunkach glodowych potrafią korzystać z humusu glebowego jeśli nie ma dopływu świeżej materi orga. zymogeny glebowe okresowo pojawiające się w glebie wraz z dopływem świeżej materi organicznej, np. jeśli trafi białko to w tedy intensywnie zaczną rozkładać białko potem przejdą w stan anabiozy, stan życia utajonego czekają na nowy dopływ białka, i z celulozą tak samo. Najczęściej drobne i najmniejsze bakterie najczęściej są to ziarniaki np. micro cocus, coryne bacterium, niektórzy zaliczają bakterie z rodzaju azotobakter.

Próchnica co roku wraz z reszta kim pokarmowymi nawozami do gleby trafiają duże ilości materii organicznej a wraz z nią trafiają do gleby różne związki cukry białka aminokwasy smoły woski garbniki lignina, celuloza, te związki są pokarmem dla drobnoustrojów a także są materiałem wyjściowym do powstawania próchnicy glebowej. Próchnica glebowa jest to amorficzna (bezpostaciowa) substancja organiczna powstająca w glebie w wyniku mikrobiologicznego i fizykochemicznego procesu przeobrażenia substancji organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego a proces ten nosi nazwę humifikacji. Próchnica należy do najważniejszych związków organicznych występujących w śr glebowym. W glebie wyróżnia się 3 gr materii organicznej: resztki zwierzęce, świeża substancja organiczna wprowadzona do gleby 2 forma przekształcone formy pośrednie biomasa drobnoustrojów i ich metabolity, produkty niepełnego rozkładu i syntezy świeżej materii organicznej : prekursory związków humusowych 3 próchnica (= humus substancje humusowe, amorficzna substancja organiczna) o niskim stosunku C:N przyjmuje się że próchnica glebowa jest mieszaniną następujących związków: kwasy huminowe i ulminowe, fulfanowe, kwasy hymatomelanowy, huminy i ulminy. Wszystkie te związki są to kompleksy które zbudowane są z pierścieni aromatycznych które powstają w wyniku kondensacji fenolów i takich zw jak cukry aminokwasy i białka. (bardzo trudno są rozkładane jeśli są pierścieniowe) cząsteczka próchnicy jest zbudowana z jądra mostków i grup próchniczych. Jądro wiąże ze sobą grupy funkcyjne i mostki łańcuchowe. Budowa próchnicy jądro aromatyczne stanowią związki aromatyczne typu fenoli związki zawierające azot zarówno w postaci cyklicznej jaki i aminokwasy alifatyczne. Mostki łańcuchowe zbudowane są z tlenów azotu siarki czy grup atomów nh , ch2 łączą one poszczególne jądra. Gr. Funkcyjna najczęściej są to gr hydrofilowe jak karboksylowe –COOH, hydroksylowe i fenolowe –OH, karbonylowe --C—O, Średni skład mechaniczny próchnicy c-58%, o-28%. H4-5%, N1,5-7, popiół 2-8%

Związki próchniczne odpowiadają za zawartość wody w glebie bilans cieplny gleby, pH gleby, aktywność biologiczną gleby. Próchnica potrafi sorbować wodę 1g próchnicy pochłania od 4-20g wody i to w warunkach suszy jest to magazyn wody dla roślin chroniąc je przed zwiędnięciem i zasuszeniem, próchnica podczas pochłaniania wody pęcznieje podczas wydzielania kurczy się przez co przyczynia się do zmiany kultury glebowej, ma też ciemne zabarwienie , te związki chemiczne składające się na próchnice są koloru brunatnemu, dzięki ciemnego zabarwieniu próchnica silnie pochłania promienie słoneczne co nie jest bez znaczenia w bilansie cieplnym gleby, gleby ciemnie o dużej zawartości próchnicy mają zazwyczaj wyższą temp od gleb jasnych piaszczystych, temp jest najważniejszym czynnikiem warunkującym życie enzymów. Wiosną ma to ogromne znaczenie gleby ciepłe ziarno kiełkuje a nie gnije. Gleby bogate w próchnice są cieplejszymi glebami. Koloidy próchnicze mają ogromne zdolności sorpcyjne do różnego rodzaju jonów stanowiących mineralny pokarm roślin i drobnoustrojów. Dzięki tej sorpcji związki chem powstałe w procesie mineralizacji nie ulegają wymywaniu są przytrzymane przez te koloidy próchnicowe gleby i stopniowo rośliny mogą z nich korzystać. Próchnica glebowa ma też bardzo silnie właściwości buforowe i dzięki czemu nie dochodzi do zbytniego zakwaszenia gleby, sama w sobie próchnica glebowa wykazuje dużą aktywność biologiczną niektóre frakcje próchnicy wykazują cechy hormonalne, same mogą uczestniczyć we wzroście i rozwoju organizmów żywych. W glebie mogą następować ubytki próchnicy degradacja próchnicy następuje przy braku dopływu świeżej materii organicznej do gleby. A także przy niedostatecznym zaopatrzeniu gleby w azot, azot jest niezbędnym składnikiem humusowym, nie musi być mineralny może być organiczny. Ubytki są przez bakterie micro cocous promieniowce w warunkach głodowych.

Procesy przemian (drobnoustroje wprowadzają w obieg wszystkie pierwiastki, tworzenie próchnicy żeby ona mogła się wytworzyć muszą wszystkie pierwiastki krążyć)

Najważniejsze pierw organogenie węgiel azot białka.

Biologiczna produkcja pierwotna zjawisko wytwarzania przez org samożywne substratów odżywczych na drodze utrwalania co2 .

Dzięki drobnoustroją uwalnia się co2 aż 97% pobranego co2 wraca do atmosfery. W wyniku oddychania 2%wraca a spalanie fizykochemiczne ok. 1%. Drobnoustroje glebowe to przede wszystkim one przyczyniają się do powrotu co2 do atmosfery, wobec tego (obieg węgla) węgiel znajduje się w atmosferze i składniki organiczne do budowania swoich ciał z składników organicznych zjadane są przez zwierzęta i budowane są organiczne heterotroficzne budując ciała. Gdy to wszystko umiera z martwych cząstek zwierząt rośliny wracają do gleby .

Asymilacja co2 to autotrofy fotosyntezujące i chomosyntetyzujące.

Czynniki główne zależące od przekształcania związków organicznych.

Trafiające do gleby bezazotowe związki węgla. Do gleby beza azotowe związki wegla trafia po przez cukry proste (heksozy, pentozy i Inn) wielocukry (skrobia celuloza hemiceluloza pektyny i wiele innych z niewielkimi dodatkami azotu siarki lub fosforu np. chityna) kwasy uronowe i ich pochodne, kwasy organiczne. Substancje aromatyczne fenole, ligniny, taniny. Związki hydrofobowe węglowodory, tłuszcze woski.

Cukry proste są najłatwiej wykorzystywane przez drobnoustr bo są rozpuszczalne i najszybciej je pobierają . w zależności jakie drobn korzystają z cukrów i jakie warunki panują tlenowe czy beztlenowe na różne cukry są one przetwarzane rozkładane przez b. tlenowe do kwasu pirogronowy, mlekowy octowy alde octowy co2 i h20, w warunkach beztlenowych kw tłuszczowy mlekowy wodór metan co2 , grzyby i pleśnie do kwasów organicznych, drożdże przekształcają się alkohole etylowy, co2

Skrobia nie jest rozpuszczalna w roztworze glebowym jest trudniej rozkładana .Skrobie rozkładają drobnoustroje które produkują amylaze enzym.amylaza to jest hydrolityczny enzym zewnętrzny (egzoenzym) trawienie skrobi nastepuje poza komórką rozbicie nastepuje poprzez dekstryny do dwucukrów maltozy przy b glikozydazy do glukozy.

Do rozkładu skrobi mają zdolność drobnoust tlenowe do pałeczki nieprzetrwaknikujące, pałeczki przetrwalnikujące , prominiwce, grzyby z wyjątkiem drożdży i beztlenowe clostridium.

Z większej liczby cząsteczek glukozy niż zbudowana jest skrobia jest celuloza buduje ściany komórkowe roślin w suchej masie stanowi od 15-30% błonnik a w zdrewniałych częściach ok. 50% celuloza np. w słomie. Celuloza błonnik zbudowana jest z 2-3 tys cząsteczek glukozy połączona wiązaniami b-glukozydowymi. Jest odporna na działanie chemiczne i rozkładają ją tylko drobnoustroje głównie są to bakterie. Te mikroorg rozkładające celuloze nazywamy celulolitycznymi są to np. grzyby bakterie, ale także pierwotniaki, w glebach obojętnych i dobrze przewietrzonych rozkład prowadzą głównie bakterie celulozy, w glebach kwaśnych dominującą role spełniają grzyby.

Komplek enzymów produkowanych przez drobnoustroje nosi nazwe celulazy. Proces zewnątrz komórkowy i to co rozbijane przez c1 celulaze (kompleksy enzymów)to jest celuloliza właściwa zachodząca na zew komórki i umożliwiające rozpuszczalnych cukrów 3,4 2 cukrów i b-glukozydaza rozbija do glukozy

Zdolność do rozkładu celulozy mają różne mikroorganizmy pleśnie bakterie śluzowe b właściwe promieniowce b, żyjące w żwaczu zwierząt roślinożernych.

Zdjęcie Dorota pleśnie bakterie śluzowe b. właściwe, promieniowce, bakterie żwacza.

W procesie rozkładu celulozy do glukozy w efekcie końcowym tworzy się

Celuloza

Znaczenie oczyszczenie środowiska i uwalnianie co2 a dla gleby wpływ na procesy mikroorganiczne i wł gleby. Rozkład celulozy reguluje stosunek C:N

Pektyny są to wielocukry zbudowane z cząsteczek kwasu i większość drobnoustrojów rozkładające te pektyny to hydrolaz. Erdinia to są pasożyty i saprofity to bacillus flawobakterius, zależnie od charakteru przez drobnoustroje powstają różne efekty końcowe są rozbijane pektyny do galakturonowego . składawe u roślin są hemicelulozy w resztkach roślinnych zajmują 2 miejsce po Ce;ulozie nawet do 30%suchej masy są to nierozpuszczalne w wodzie wielocukry o różnej strukturze chemicznej. Są zbudowane z cząsteczek pentoz pentozany, powszechnie występującymi np. w słomie traw są ksylany. Rozkład hemiceluloz zachodzi szybko pod wpływem drobnoustr tlenowych i beztlenowych: bakterii grzybów promieniowców. Ze względu na różnorodność hemiceluloz nie ma enzymów hemolitycznych.

Ligniny obejmuje się związki występujących w znacznych ilości w roślinach które są polimerami prierscieni aromatycznych zawierających grupy metoksylowi OCH3

Najprostsze składniki lignin wanilina główny składnik drzew iglastych składnik drzew liściastych, aldehyd syryngowy w ligninie drzew liściastych, p(para) –benzaldechyd w ligninie roślin zielonych.(składnik roślin zielnych). Związki powstałe w procesie rozkładu lignin tworzą procesy humusowe. Ligniny zaczynają rozkładać grzyby niedoskonałe i podstawczaki.

13.12.2011

Krążenie azotu w przyrodzie wiązanie azotu atmosferycznego. Rozkład organicznych związków azotowych, nitryfikacja, denitryfikacja. Zbiałczenie mineralnych związków azotu (uwstecznianie azotu).

Rośliny pobierają z form mineralnych azot, najpierw mineralizacji z uwolnieniem amoniaku i jonów amoniowych do azotanów a potem podlega redukcji poprzez tlenki azotu aż do azotu do powietrza.

Gleby mają różne ilości azotu azotu znajduje się 2-5 reszta przypada na związki organiczne. Azot mineralny 2-5% organiczny 95-98

Dopływ związany z atmosfery, z nawozów mineralnych, z resztek pożniwnych, z nawozów organicznych. Ubytek wyniesiony z plonem, denitryfikacja biologiczna i chemiczna, wymyty z gleby, ulotnienie w formie amoniaku NH3

Formy azotu w glebie : organiczne (białko kwas nukleinowy, aminokwasy, mocznik, cyjanamid)

Źródła azotu dla drobnoustrojów No3- , NO2- , N2, NH4+, R-Nh2,* (* R- rodnik organiczny)

Denitryfikacja, nitryfikacja, wiążące azot atmosferyczny, wykorzystujące N wbudowany w związki organiczne: proteolityczne, amonifikatory, rozkładające kwasy nukleinowe, mocznikowe.

Wiązanie azotu atmosferycznego 1Wiązanie N2 bakterie symbiotyczne brodawkowe. Bakterie wolno żyjące azotobakter, azospirllum, clostridium, sinice.

N2+8H+8e= 2NH3+H2 (jest to redukcja azotu cząsteczkowego do dwóch cząsteczek amoniaku) SCHEMAT Bakterie wykorzystują kwas pirogronowy jako dawców protonów i neutronów jako dawcy energii, przenośniki elektronów to są enzymy z gr hygenaza przenoszone dalej prze ferredoksyna zredukowaną do nitrogenezy a energia potrzebna jest do rozerwania tego silnego potrójnego wiązania. (około 600 energii)dehydrogrneza pirogronowa, nitrogeneza

Azotobakter chroococcum, vineladi, paspali = 12-15 kgN na 1g zużytego cukru (dlaczego cukru bo bakterie potrzebują energie i bakterie szukają cukru jako źródło energii).

Clostridium 2-3 mg n?1g cukru.

Azospirillum brasilense,

Swobodnie żyjące zużywają małe ilości na budowę białka a nadmiar pozostaje w glebie z czego potem mogą korzystać żyjące rośliny lub inne bakterie.

Bakterie symbiotyczne różowa brodawka świadczy o tym że bakterie wiążą bardzo dużo azotu.

Bakterie symbiotyczne to rhizobium, bradyrhizobium, azorhizobium, sinorhizobium Frankia sp promieniowce one współżyją z roślinami motylkowymi.

Roślina broni się przed bakteriami wytwarza tkankę kalusowa i zamykają siedzą w brodawkach za tych asymilaty one dostarczają roślinie azotu do korzenia. Początkowo ta bakteria zużywa na swoje białko a resztę oddaje roślinie.

Rodzaj rhizobium leguminosatum, meliloti, Loti.

Rodz bradyrhiozobium japonicum sp u soji łubinu i seradela.

Bakterie przechodzą cykl rozwojowy azot atmosferyczny wiążą tylko w tedy gdy są w brodawkach w formie wolnej nie wiążą tylko w symbiozie z rośliną.

Cykl rozwojowy rhizobium sp a. jednorodne pałeczki rozwijają się w glebi na podłożach sztucznych b. pałeczki z granulowaną plazmą c. drobne ruchliwe pałeczki wnikające do tkanki roślinnej. D bakterioidy w początkowym okresie rozwoju e bakterioidy ze zróżnicowanym wnętrzem w czasie rozpadu. F. ciałka chromatonowe uwalniane z komórek bakterioidów.

Wolny azot wiążą w brodawkach bakterioidy.

Etapy symbiozy wniknięcie przez włośniki do przestrzeni międzykomórkowych. Nić infekcyjna, wniknięcie do komórek korzeni tworzenie brodawek. Namnażanie się Rhizobium w brodawce. Tworzenie bakterioidów, błony kopertowe, aktywna symbioza, Degeneracja i rozpad brodawek. ( najwięcej asymilatów dostarcza podczas kwitnienia i w tedy bakterie wytwarzają dużo azotu, potem gdy powstają nasiona tam magazynowane są asymilaty. Po rozpadzie brodawek jako wolne bakterie zostają w glebie i już azotu nie wiążą).

Gleby które są bogate w gleby mineralne to nie sprzyjają wiązaniu azotu przez bakterie, i one nie chcą wchodzić w symbiozę z roślinami. Bo mają łatwo dostępny azot)

Formy wolne f. wegetatywna. Formy bakterioidalne aktywność(zawsze te bakterie wytworzą jeśli są aktywne albo mało gdy są nie aktywne), wirulencja. (zdolność do szybkiego zakarzania rośliny i intensywnego wytworzenia brodawki i namnażania się na korzeniach. Są one szybsze a nie aż tak aktywne)

Nitragina nawożenie azotem. Dawki startowe dodatni większe ilości ujemny.

Po roślinach motylkowatych jest większy plon i lepszy. Bo korzenie są ich bogate w azot.

Przemiany związków organicznych azotu. Mineralizacja azotu organicznego. Najwięcej w formie organicznej azotu trafia w formie białka. Drobnoustroje które mają zdolność do produkcji enzymów wydziela enzymy należące do hydrolaz nazwane proteazy na drodze proteolizy przy udziale proteaz (enzymy produkowane poza komórkę na zewnątrz) białko poprzez peptony są cięte na krótsze peptydy aż do aminokwasów w procesie proteolizy. Z aminokwasów roślina nie skorzysta bo to jeszcze forma organiczna inne drobnoustroje są w stanie wydzielić inne enzymy. Aminokwasy rozkładane są w procesie amonifikacji (dezaminacji) zawsze w tym procesie powstaje amoniak. Zależy też czy zachodzi w warunkach tlenowych czy bez tlenowych. Produkty organiczne przejściowe powstają w warunkach przejściowych lub beztlenowych (śmierdzi).

Dezaminacja oksydatywna wzór: a) R.(HNH2COOH+1/2 02—R.CO.COOH+NH3

Dezaminacja oksydatywna z dekarboksylacją WZÓR: b) R.( HNH2COOH+O2---R.COOH.COOH+NH3

Hydrolityczne

Hydrolityczne z dekarboksylacją

Warunki tlenowe powstają keto kwasy, kw tłuszczowe, hydroksytłuszczowe, alkohole.

Dezaminacja redukcyjna

Redukcyjna z dekarboksylacją

Oksydoredukcja

Warunki beztlenowe powstają kw tłuszczowe, węglowodory, keto kwasy

Kwasy nukleinowe) bakterie rozbijają kw nukleinowy do mononukleoidów a te rozbijają się do zasad aminokwasów mocznik kwasy organiczne

Mocznik jest rozkładany przez b mocznikowe przy udziale enzymu ureaza. Z niego też zawsze uwalniany jest amoniak.

Mocznik – ureaza Co(NH2)2+H2N COONH4 (KARBINIAN AMONU)

H2N*COONH4+H20--- (NH4)2CO3) (NH4)2CO3—2H3+CO2+H20

Karbaminian amonu

Kwas moczowy mocznik +kw winowy

Kwas hipurowy +H2O = kw benzoesowy + glikol

Bakterie mocznikowe to bacillus pasteurii. Micrococcus ureae, sporosarcina ureae

Aminofikacja w wyniku rozkładu kwasów nukleinowych kw nukleino

ALosy NH3 I NH4+

Nitryfikacja Nh3 no2 no3- +energia

I faza nitrosofikacja Nitroso monas coccus, cystis, Spira bezwzględne tlenowce, chemolitrofy.

Nh3 HO Nh2

Azotany są głębiej wymywane.

Losy azotanów w glebie asym. Rośliny

Denitryfikacja częściowa do NO2 - , NH3 liczne drobnoustroje war wzgl beztlenowe. Całkowita właściwa do N2oi N2 proces bardzo szkodliwy war bezwzględnie beztlenowe

Nieliczne drobnoustroje pseudomonas denitryficans , bacillus, spirllum heterotrofy, chemolitotrofy micrococcus denitryficans, thiobacillus denitryficans.

Denitryfikacja prowadzi do strat w glebie, sprzyjają jej warunki beztlenowe, obecność No3- , obecność materii organicznej . zakwaszenie gleby organiczna denitryfikacja.

Fosfor

Obumarłe cząstki roślin i zwierząt one zawierają fosfor w fitynie, fosfolipidach, nukleoproteidy, kwasy nukleinowe, fosforowane cukry,

w związkach organicznych fosfor występuje w formie utlenionej. Na ogólną pule fosforu znajdującego się w glebie od 25-80% występuje w związkach organicznych. P- glebowe występują w związkach organicznych

C: N:P = 100:10:1 fityna fosfolipidy, nukleoproteidy, fosforyzowane cukry nukleoproteiny są rozkładane przez enzymy które są wytwarzane przez grzyby korzenie roślin fosfatazy uwalniają z nukleoorganiznmów.

Rozkłada kw nukleinowych przebiega szybko. Fityna jest wolno rozkładana, a proces rozkładu zachodzi dzięki zdolnością mikroorganizmów do produkowania fitazy dzięki enzymom fitazy. Mineralizacją fosforu zachodzi proces z białczania fosforu zależy od ilościowego stosunku węgla do fosforu wysoki większy od 100 to fosfor jest wychwytywany przez drobno i wbudowany w ich ciało jeśli niski mniejszy od 100 to nast. Procesy uwalniania fosforu mineralnego ze związków organicznych. W glebie znajdują się także nie organiczne (mineralne) głównie występuje w minerałach skałotwórczych w postaci związków nie rozpuszczalnych w wodzie niedostępny rośliną i drobnoustroją. (dużo w apatycie, 3zasadowy fosforan wapnia,) te związki najczęściej pozostają rozpuszczone przez kwasy produkowane przez drobnoustroje (cukry przemieniają w kwasy ) jak przechodzą w kwaśne fosforany.

Możemy wyróżnić 3gr drobnoustrojów biorących udział w przemianie fosforu

Mineralizatory fosforu organicznego. Rozpuszczające fosforany, asymilatory fosforu.

Siarka

Cykl krążenia w przyrodzie podobny do azotu. Rośliny pobierają w formie siarczanu z gleby a zwierzęta wykorzystują siarke z roślin po śmierci to wszystko umiera i mogą być utleniane lub redukowane na drodze enzymatycznej przez różne drobnoustroje podstawowymi związkami organicznymi zawierającymi siarkę są aminokwasy. Cysteina cystyna metionina, glukozydy merkaptany, tiomocznik.

Mogą powstawać siarczany do produkcji z zredukowanych związków natomiast utlenianie tej siarki zredukowanej jest charakterystyczna dla 4 gr drobnoustrojów

Utlanianie s- nieorganiczne

Samożywne bakterie z rodzaju thiobacillus glebowe, barwne nitkowe bakterie siarkowe Baggietoa, thiotrix, , bakterie fotosyntezujące, nieliczne bakterie cudzożywne promieniowce i grzyby.

Utlenione formy siarki do siarczanów mogą być w warunkach beztlenowych redukowane znów do siarkowodoru. W glebach bogatych w siarkę a zalanych wodą ta redukcja będzie gwałtownie postępowała.

Wyróżniamy 4 gr drobnoustr

Mineralizatory organicznych połączeń siarki. Utleniające siarkę i siarkowodór. Redukujące siarczany, asymilizatory związków siarki.

Potas wchodzi w reakcje z organiczną frakcją gleby. Dużo w skałach i minerałach (ortoklaz, glaukonit). Drobnoustroje dzięki zdolnością do wytwarzania kwasów mogą potas uwalniać do form dostępnych do roślin są to bakterie krzemionkowe.

W roztworze glebowym, w kompleksie sorpcyjnym minerałów ilastych, w połączeniach z organiczną frakcją gleby. W minerałach skałotwórczych i skład

Żelazo może być utleniane 2 wart do 3 wartościowego przez bakterie żelazowe mogą także redukować. Utleniając przyczyniają się do zapychania drenów.

Nawozy

Nawóz zielony to jedna rośliny przyorane szybko podlegają rozkładowi są to rośliny motylkowate bo w azot wzbogacają glebę,

Obornik- to mieszanina moczu kału zwierząt gospodarskich ze ściółką kał zawiera głównie bakterie do kilkunastu miliardów w gramie głównie bakterie jelitowe przystosowane do życia w ograniczonym dostępie tlenu albo termofile mocz zasadniczo jest sterylny a mocz składa się z mocznika z kwasu moczowego i kwas hipurowy. Ściółka może to być słoma trociny torf, w zależności od tego co stanowi ściułke dominują różne gr słoma bakterie rozkładające błonnik, rozkładające celulozę ligniny, dominują bakterie, trociny dominują grzyby, bardzo długo się rozkładają, torf- dominują tam promieniowce,

Nawoź zielony obornik kompost gnojówka gnojowica= nawozy organiczne

Obornik po wyrzuceniu z obornika morze dojrzewać na pryzmach na 2Sposoby dojrzewania obornika na gorąco w warunkach tlenowych(dochodzi do ubytku masy pryzma bardzo mocno się zmniejszy początkowo rozwija się mikroflora tlenowa, uwalnianie wody co2 a także amoniaku, straty masy organicznej do 30-50%, ale będzie szybkie zagrzewanie obornika temp obornika będzie sięgała 60-70C bakterie mezofile będą ginęły a będą rozwijały się termofile, ta masa będzie ubijała się będą pogarszały się warunki tlenowe, dalszy proces będzie zachodził przy ograniczonym dostępie tlenu będą się wytwarzały związki fenolowe dalej będzie to rozkładane w glebie), na zimno w warunkach beztlenowych (bezpośrednio po wyrzuceniu z obory ubija się go i stwarza warunki beztlenowe nie następuje szybki rozkład i nie ma takich ubytków nie zagrzewa się dominują fermentacje nad mineralizacją. Powoduje to mniejsze straty węgla i azotu nagromadzają się niepożądane produkty rozkładu głównie kwasy. Nie jest dobry substrat do humifikacji, najlepiej w niezupełnie tlenowych i nie zupełnie beztlenowych)

Procesy dojrzewania obornika powinien być prowadzony tak aby został obniżony stosunek c;n z ograniczeniem straty materii organicznej czyli węgla i azotu. Nagromadzone zostały takie produkty rozkładu ściółki i odchodów zwierzęcych które byłyby dobrymi substratami dla procesów właściwej humifikacji.

Przebieg procesów mikrobiologicznych podczas dojrzewania obornika zależy od składu chemicznego odchodów i ich wilgotności co zależy od rodzaju zwierząt. Rodzaju składu chemicznego ściółki i wniesionego z nią zespołu mikroflory. Stosunku ilościowego ściółki do odchodów co sprawdza się do wartości stosunku C:N 1:30 najlepszy. wilgotność obornika użytego do składowania. Stopnia ubycia dojrzewającego obornika.

W całkowicie dojrzałym oborniku stosunku c;n wynosi 15 powinien zawsze być mniejszy od 20 świadczy to o przerobieniu go na swoisty rodzaj substancji humusowych

Dojrzały obornik ma konsystencje mazistą jest koloru brunatnego prawie całkowicie pozbawiona jest drobnoustrojów (goiną podczas sterylizacji podwyższonej temperatury) nie zachodzą dalsze enzymatyczne procesy dalszym przemianą ulega po wprowadzeniu do gleby.

Komposty-Równie dobre są komposty to materiał roślinny plus resztki odpady np. makulatura trawy chwasty opadłe liście osady ściekowe. Co jakiś czas trzeba go przewracać. Liczna mikroflora rozkładająca błonnik

Prawidłowy przebieg kompostowania zależy od wilgotności poniżej 40% proces zachodzi wolno powyżej 60% powoduje że są warunki beztlenowe następuje zakwaszenie procesy gnilne i brzydki zapach. Natlenienia w celu dotlenienia należy przerzucać dół na górę góra na dół temp początkowa taka jak otoczenia potem wzrasta po kilku dniach następuje zagrzewanie dopiero potem stopniowo spada. Rozdrobnienia materiału przyspiesza rozkład, stosunek c:n główny czynnik decydujący o jakości kompostu. C:N ok. 30 w granicach 25-35 stosunek mniejszy od 25 amoniaku, a większy przedłuża czas kompostowania. Używamy odpadki kuchenne, liście suche pierze odchody drobiu

Początkowo są procesy tlenowe przy temp 60-70 giną mezofile a tworzą się termofile.

Gnojówka-Składa się głównie z moczu zwierząt w skład którego wchodzą mocznik kwas moczowy kwas hipurowy. Rozkładane przez bakterie mocznikowe zawiera wiele biologicznie czynnych jonów hormony zwierzęce witaminy b1 b6

Mocz zwierzęcy zawiera 1-2,5 %N wartość gnojówki n= 0,1-0,8, K2O 0,2-1%, P śladowe ilości zależy od wieku od warunków przechowywania od stanu zdrowia zwierząt

Gnojowica -Mieszanina kału moczu i wody poddana fermentacji mikrobiologicznej zawiera ona 0,1-0,4N, 0,2-0,5K2o, 0,03-0,05 P2O5