что делают нитрифицирующие бактерии
Нитрифицирующие бактерии
Смотреть что такое «Нитрифицирующие бактерии» в других словарях:
Нитрифицирующие бактерии — Еще в 1870 г. Шлезинг и Мюнц (Schloesing, Miintz) доказали, что нитрификация имеет биологическую природу. Для этого они добавляли к сточным водам хлороформ. В результате окисление аммиака прекращалось. Однако специфические микроорганизмы … Биологическая энциклопедия
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — почвенные и водные, аэробные бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты (виды родов Nitrosomonas, Nitrobacter и др.). См. Нитрификация. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской… … Экологический словарь
нитрифицирующие бактерии — Хемосинтезирующие бактерии, окисляющие аммиак и соли аммония до нитритов и нитратов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nitrifying bacteria … Справочник технического переводчика
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоемах … Большой Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах. * * * НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ, превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной… … Энциклопедический словарь
нитрифицирующие бактерии — nitrifikatoriai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nitritinės (Nitrosomonas genties) ir nitratinės (Nitrobacter genties) bakterijos, paverčiančios amonio druskas nitratais. atitikmenys: angl. nitrifiers; nitrifying bacteria vok … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — превращают аммиак и аммонийные соли в соли азотной кислоты нитраты: нитрозобактерии, нитробактерии. Распространены в почвах и водоёмах … Естествознание. Энциклопедический словарь
Бактерии — Кишечная палочка (Escherichia coli) … Википедия
БАКТЕРИИ НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ — проводят реакции окисления восстановленных соединений азота. Представители рода Nitrosomonas окисляют аммиак до нитритов, а бактерии рода Nitrobacter окисляют нитриты до нитратов. Относятся к автотрофным хемосинтезирутощим аэробным… … Геологическая энциклопедия
ХЕМОАВТОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ — По типу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы, что в переводе с греческого означает «самопитающиеся», могут строить все соединения своих клеток из углекислоты и других неорганических веществ. Источником… … Биологическая энциклопедия
Откуда берется энергия нитрифицирующих бактерий?
Все живые существа нуждаются в питании. Для одних источником энергии является солнечный свет, другие используют для этой цели химические реакции, третьи получают питание за счет двух первых групп. В первую группу входят все растения, представители второй – нитрифицирующие бактерии, в третьей группе находятся все животные, в том числе и мы с вами.
Как организмы получают энергию из неорганических веществ?
Все зеленые растения и многие бактерии могут сами вырабатывать питательные органические вещества из неорганических (вода, углекислый газ и др.). Эта группа живых организмов получила название автотрофы (от лат. «самопитающиеся»), или продуценты, и является первым звеном пищевой цепи.
Организмы, получающие энергию от солнечного света в процессе фотосинтеза, носят название фототрофы. Нитрифицирующие бактерии относят к группе микроорганизмов, которые используют в качестве источника питания энергию химических реакций окисления. Такие организмы называют хемотрофами.
Нитрифицирующие бактерии (хемотрофы) не усваивают органику, содержащуюся в почве или воде. Они, напротив, синтезируют строительный материал для создания живой клетки.
Вещества, получаемые нитрифицирующей бактерией из почвы и воды, окисляются, а образующаяся при этом энергия идет на синтез сложных органических молекул из воды и углекислого газа. Это так называемый процесс хемосинтеза.
Хемосинтезирующие организмы, как и все автотрофы, обходятся без поступления извне необходимых питательных веществ, они вырабатывают их самостоятельно. Однако в отличие от зеленых растений нитрифицирующие бактерии не нуждаются даже в солнечном свете для процесса питания.
Есть организмы, использующие для получения энергии электричество. Недавно группа японских ученых опубликовала результаты исследования бактерий, живущих около глубоководных горячих источников. При трении водного потока о каменные выступы на дне образуется слабый заряд электричества, который и использовали изучаемые бактерии для получения пищи.
Что нужно для питания растений?
Обитающие в почве нитрифицирующие бактерии способом окисления разлагают аммиак, который образуется от гниения органики, до азотистой кислоты. Другие бактерии окисляют (добавляют кислород с выделением энергии) азотистую кислоту до азотной. В свою очередь обе эти кислоты с помощью минеральных веществ из почвы создают соли и фосфаты для питания растений.
Кроме этого, для питания необходим азот, содержащийся в окружающей среде. Однако самостоятельно добывать его растения не способны. На помощь приходят азотфиксирующие бактерии. Они усваивают азот, находящийся в воздухе, и переводят его в доступную для растительности форму – соединения аммония. Азотфиксирующие нитрифицирующие бактерии могут свободно жить в почве (азотобактер, клостридиум) или находиться в симбиозе с высшими растениями (клубеньковые).
Следующее звено в пищевой цепочке
Например, употребляя пищу растительного происхождения, мы напрямую используем продукт, синтезированный за счет энергии солнечного света. С животной пищей мы получаем готовые органические вещества, которые были получены животными из растений.
Однако полностью разложить получаемую органическую пищу гетеротрофы не могут. Всегда остаются отходы жизнедеятельности, которыми, в свою очередь, занимается отдельная группа микроорганизмов.
Кто занимается утилизацией отходов в природе
В процессе биологической очистки принимают активное участие гетеротрофные и автотрофные нитрифицирующие бактерии, обитающие в почве, иле, гниющих остатках, водоемах. Они превращают аммиак, выделяемый другими живыми организмами вместе с отходами жизнедеятельности, в соли азотной кислоты (нитраты). Процесс нитрификации происходит в два этапа. Сначала аммиак окисляется до нитрита, затем следующая группа бактерий окисляет нитрит до нитрата.
Эта группа бактерий возвращает в почву и воду минеральные соли, которые вновь используются продуцентами-автотрофами. Таким способом замыкается оборот минеральных составляющих в природе.
Живые биологические фильтры
На практике свойства нитрифицирующих бактерий широко используют в создании биологических фильтров для аквариумов.
Аквариум с чистыми стенками и прозрачной водой, в которой плавают разноцветные рыбки, – украшение для любого помещения и предмет законной гордости владельца. Добиться чистоты в аквариуме не так-то просто. Остатки корма, экскременты рыб, частички отмерших водорослей не делают воду чище.
Довольно долгое время любители аквариумов использовали только способы механической очистки. В отличие от механики биологический фильтр — это не прибор, а некая совокупность процессов, в результате которых из воды удаляются токсичные соединения:
Понизить содержание токсичных веществ в воде аквариума можно многими способами. Некоторые зависят только от человека, например, своевременная смена воды. Другие происходят сами по себе – растения и микроорганизмы усваивают соединения азота для собственных надобностей.
Первый способ трудозатратен (кому захочется бегать с ведрами?), а второй требует определенных условий – бактериям нужна пища, комфортная температура и место для жизни.
В биологическом фильтре для аквариумов участвуют две группы бактерий – нитрифицирующие (Nitrosomonas) и нитробактерии (Nitrobacter). Нитрифицирующие бактерии делают из аммиака нитриты, а нитробактерии – из нитрита нитрат. Результат последней реакции частично используется водорослями, но основное количество нитрата можно удалить, только сменив воду в аквариуме. От необходимости бегать с ведрами не смогут освободить никакие бактерии.
Итак, микроорганизмы обрабатывают неорганические вещества, находящиеся в окружающей среде, и создают в почве условия для питания растений. Источником энергии для животных служат, в свою очередь, растения. На следующем этапе животные-хищники забирают энергию у своих травоядных собратьев. Человек, как все высшие хищники, может получать питание и от растений, и от животных. Остатки жизнедеятельности животных и растений служат пищей для микроорганизмов, поставляющих неорганические вещества. Круг замкнулся.
Поддержание жизни и получение энергии возможно в совершенно разных природных условиях. Возможность зарождения новой жизни в непредставимых, на первый взгляд, условиях доказывает, насколько многогранна и пока мало изучена наша среда обитания.
Особенности нитрифицирующих бактерий (нитрификаторов)
Живые организмы по типу питания подразделяются на автотрофы и гетеротрофы. Последние самостоятельно строят новые элементы из углекислоты и других неорганических веществ. Нитрифицирующие бактерии являются известной формой жизни, часто использующейся в быту и хозяйстве. Эти виды входят в состав очищающих устройств для аквариумов.
Нитрифицирующие бактерии используются для очистки аквариума
Основная характеристика
Источники энергии, поддерживающие условия жизни организмов, определяют их деление на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы, которые зависят от солнечной энергии и минеральных компонентов. В зависимости от окислителя хемоавтотрофа, выделяют водородные и нитрифицирующие бактерии, серо- и железобактерии.
Предназначение и классификация
В начале XIX века ученые доказали, что нитрификация относится к биологии. Для этого к сточным водам они добавляли хлороформ.
Среди автотрофов, производящих сложную органику из простых неорганических молекул, известны организмы, применяющие энергию. Это водоросли, бактерии, вырабатывающие органические вещества из углекислого газа и воды. Присутствие автотрофов обусловлено наличием кислорода и невысокой влажностью.
Нитрифицирующие бактерии имеют большое значение в сельском хозяйстве
Организмы, принимающие энергию от окисления и восстановления (хемоавтотрофы), выявлены среди бактерий. По физиологическим, биологическим и химическим свойствам и значению эти микроскопические организмы представляют интерес для отдельных сфер сельского хозяйства.
Во время исследования завершался процесс окисления аммиака. Виноградский разделил нитрификаторы на бактерии, исполняющие первый этап этого процесса (окисление аммония до азотистой кислоты), и второй — переход этой кислоты в азотную. Грамотрицательные бактерии относятся к нитробактериям.
Если Вам понравилось видео — поделись с друзьями:
Представители первой фазы Nitro:
Больше изучен вид Сомонас, хотя создание настоящих культур представляется сложным. Клетки овальной формы, размножаются образованием дочерних прокариотов из материнской клетки. В результате развития микроорганизмов в жидкой среде имеются подвижные формы с несколькими жгутиками и недвижимой зооглеей.
Нитрососайстис характеризуются круглой формой, размером до 2 мкм. Некоторые представители достигают 10 мкм. Передвигаются благодаря одному жгутику, образуют зооглеи и цисты. Нитросолобус равен 1−1,5*1−2,5 мкм. Клетки делятся на части, и поэтому внешняя форма неправильная.
Клетки Nitrosospira палочковидные или извивающиеся, размером 0,9−1*1,5−2,60 мкм, имеют до 5 жгутиков.
Бактерии второй фазы Nitro:
Пагубное влияние органических веществ на хемоавтотрофные организмы отмечено и в исследованиях ученых. Они не применяют экзогенные органические элементы и называются облигатными автотрофами. Применять отдельные соединения бактерии могут с ограниченными возможностями.
Улучшается рост Нитробактер при наличии нитрита дрожжевого автолизата, пиридоксина, глутамата и серина, если они в слабой концентрации вносятся в среду.
Если Вам понравилось видео — поделись с друзьями:
Основное строение нитрификаторов:
Клетки Nitrobacter по виду напоминают грушу. Размножаются путем почкования. Информация о бактериях Нитроспина и Нитрококус ограничена.
По строению клеток изученные бактерии аналогичны другим грамотрицательным микроорганизмам. У некоторых есть сформированные системы внутренних мембран, создающих стопку в середине клетки (Нитрососайстис), размещаются параллельно мембране цитоплазме (Нитросомонас) или формируют чашеподобную структуру из слоев (Нитробактер Виноградский). Кислород важен для окисления аммония в азотную кислоту:
По строению клеток изученные бактерии аналогичны другим грамотрицательным микроорганизмам
Азот является важным элементом, входящим в состав нуклеиновой кислоты и белка. Величины гетеротрофной нитрификации огромные. Создаются продукты с токсичным, ядовитым, канцерогенным, мутагенным действием и с химиотерапевтическим эффектом. По этой причине изучению процесса и выяснению его значения для гетеротрофных культур уделено большое внимание.
Если Вам понравилось видео — поделись с друзьями:
Образование химических соединений для создания энергии является хемосинтезом, благодаря которому растут и развиваются клетки. Хемоавтотрофные типы распространены в природе и наблюдаются в почве и водоемах. Производимые ими процессы совершаются в огромных масштабах и имеют важнейший смысл в круговороте азота.
Ученые прошлого века считали, что производительность нитрификаторов обогащает почву, поскольку они трансформируют аммоний в нитраты, которые легко всасываются растениями, а также увеличивают усвоение минералов. Растения, усваивая аммонийный азот и ионы аммония, лучше хранятся в почве, чем нитраты. Образовавшиеся нитраты подкисляют среду обитания, обедняют состав почвы по количеству азота.
Если Вам понравилось видео — поделись с друзьями:
Питание микроорганизмов
Бактерии нитрификаторы являются автотрофами, так как не используют экзогенные органические вещества. Основа с дрожжевым аутолизатом, серином и глутаматом в низкой концентрации влияет на рост бактерий. Это происходит из-за нитрита, находящегося в питательной среде. Окисление ацетата сокращается, но возрастает добавление его углерода в белок, аминокислоты и прочие компоненты.
В результате проведенных исследований получена информация о том, что бактерии переходят на гетеротрофное питание.
Среда обитания и опасность
Нитрифицирующие бактерии распространены в окружающей среде. Они присутствуют в грунте, разных субстратах и водоемах. Процесс их функционирования вносит существенный вклад в общий этап движения азота в природе.
Нитрификаторы обитают в простой минеральной среде, содержащей окисляемый субстрат в виде аммония, нитритов и углекислоты.
Нитрифицирующие бактерии довольно распространены в окружающей среде
В окружающем мире микроорганизмы обрабатывают неорганические вещества и создают условия для питания растений в грунте. Источником энергии для животных является флора. Человек питается растениями и животными. Остатки жизнедеятельности флоры и фауны служит пищей для бактерий. Круговорот замыкается.
Такой микроорганизм, как Нитрососайстис, выделен из вод Атлантики. Он относится к облигатным галлофилам и обитает в соленой среде. Уровень pH (реакция водорода) для роста бактерий равен 8,7, а оптимальное значение составляет 7,5.
Среди вида Сомонас распространены типы, имеющие температурный режим при 26 или около 40 °C, и штаммы, быстрорастущие при 4 °C. Благоприятным климатом является среда обитания (вода) 24−27 градусов. Должен быть устойчивый доступ кислорода и наличие водной растительности.
Простейшие бактерии относят к облигатным аэробам. Для окисления аммония в азотистую кислоту, а азотистой кислоты в азотную им необходим кислород. Место обитания не должно содержать органических соединений. В исследованиях подтверждено губительное действие глюкозы, гербицидов, мочевины, пептона, глицерина и другой органики на бактерии.
Простейшие бактерии относят к облигатным аэробам, тк им нужен кислород для переработки аммония
Некоторые штаммы нитробактерий при наличии органического составляющего окисляют аммоний, создавая гидроксиламин, нитриты и нитраты. Вследствие таких реакций появляются гидроксамовые кислоты. Бактерии выполняют процесс нитрификации разных соединений, в состав которых входит азот.
Объемы гетеротрофной нитрификации при особых обстоятельствах могут быть губительными. Опасность состоит в том, что образуются токсины, мутагены и канцерогены.
Применение в различных сферах
Использование в различных областях нитрифицирующих бактерий вносит свои достоинства и недостатки. Микроорганизмы создают благоприятные условия для обитания рыб в аквариуме, обогащения почвы, а также сельскохозяйственных процессов.
Биологический фильтр для аквариума
Нитробактерии играют важную роль в превращении токсического аммиака в нитраты. Это важно при запуске нового аквариума. Эти микроорганизмы составляют небольшую долю бактерий и являются биофильтром. Они размножаются на любой поверхности (наполнитель фильтра, грунт или растения). Если водорослей в аквариуме находится большое количество, тогда аквариум полностью считается биофильтром. Важно создать благоприятную обстановку для размножения полезных бактерий.
Нитробактерии превращают токсический аммиак в нитраты
Сократить популяцию бактерий в аквариуме могут дефицит кислорода, избыток углекислоты, снижение pH и использование дезинфекторов. Нитрифицирующие бактерии растений лишают питания водорослей. Живые бактерии для аквариума применяются во время подготовки резервуара к использованию.
Важность микроорганизмов велика, ведь они очищают воду от загрязнений, биологических и органических остатков, отложений и испражнений. Поэтому микрофлора в резервуарах, где они обитают, идеальная.
Нитрифицирующие бактерии — главные очистители обитаемых помещений с рыбками и моллюсками. Они активно размножаются в среде, насыщенной аммонием, нитритами, азотом и аммиаком.
Для запуска аквариума используются препараты марки «Сера», содержащие в составе живые нитрификаторы и вулканическую пыль — безупречную среду для скорейшего размножения и роста. Этот субстрат оседает на дно и становится частью грунта. В аквариум заселяются сразу несколько бактерий.
Если Вам понравилось видео — поделись с друзьями:
Нитрифицирующие бактерии — центр аквариумной жизни
Аквариум — это маленькая изолированная экосистема, мало зависящая от внешнего мира, но по своим пищевым цепочкам и взаимосвязям между организмами очень схожая с биосферой. В аквариуме присутствует свою микрофлора, которая может быть полезной, а может вступить в антагонизм с другими обитателями. Именно поэтому для обеспечения симбиоза и нормальной жизнедеятельности в водоеме необходимо поддерживать присутствие полезных бактерий.
Характеристика
Нитрифицирующие бактерии считаются одними из главных очистителей водных экосистем. Впервые их получил великий русский микробиолог С. Н. Виноградов.
Нитрификаторы — граммотрицательные симбиотические бактерии, относятся к облигатным аэробам, обитают в почве и воде. По типу питания — автотрофы — т.е. организмы, способные производить органические молекулы, необходимые для питания, из неорганических веществ. Энергия для биохимического синтеза берется при распаде химических связей неорганики.
Внимание, распространенная ошибка! В некоторых источниках нитрифицирующие бактерии называют анаэробами. Это неверно. Кислород — один из главных участников азотистого обмена.
Бактерии способны быстро увеличивать свои колонии, используя для жизнедеятельности аммиак, азот и ионы аммония.
Свои полезные свойства проявляют в удивительной способности расти и размножаться, перерабатывая азот, аммиак и аммоний, окисляя нитриты.
Классификация
В зависимости от строения клеточной стенки прокариоты разделяют на 17 групп.
Нитрифицирующие бактерии получают энергию в процессе окисления аммиака до нитрита (NO2) и нитрата (NO3), поэтому они включены в 12 группу вместе с другими хемотрофами (серо- и железоокисляющими микроорганизмами).
Окисления аммиака происходит в два этапа, каждый из которых требует особого набора ферментов и выполняется двумя разными группами бактерий.
В зависимости участия в стадии процесса нитрификации данные бактерии разделяют на две секции.
Секция А: окисление аммиака до нитритов производят бактерии родов Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira и др.
Секция В: окисление нитритов до нитратов обеспечивают роды Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus
Являясь дополняющими друг друга видами, бактерии могут преобразовывать неорганические соединения в органические путем хемосинтеза.
Среда обитания
В природе нитрифицирующие бактерии распространены повсеместно — в водоемах, почве, на различных субстратах. Но предпочтения для местообитания есть как у отдельных видов, так у всей группы. Вид Nitrocistis Oceanus, обитающий в Атлантическом океане, выживает только в морской воде (облигатный галофил). Для многих видов необходимы особые параметры водородного показателя, солености.
Дополнительная информация! Ученые заметили, что колонии нитрифицирующих организмов разрастаются в местах, где практически отсутствуют органические вещества. Была выдвинута теория, что эти бактерии вообще не могут использовать органические вещества извне, а потому являются облигатными хемотрофами. Позже выяснили, что глюкоза, мочевина, глицерин и др. гибельны для нитрификаторов.
Питание
Нитрифицирующие микроорганизмы культивируются на минеральных смесях, куда входят окисляемые вещества (аммиак и нитриты) и углекислота.
Применение в различных сферах
Люди научились применять полезные свойства нитрификаторов еще в Средние века. Позже нитробактерии стали использовать для получения калийной селитры — одного из основных компонентов пороха.
Занимательная технология! Для этого близ скотобоен разрыхляли участки земли и обильно поливали их кровью забитых животных. Кровь содержит белки, построенные из длинных цепей аминокислот. Последние организуются из углеродного скелета, карбоксильной и аминной групп. Азотная часть трансформировалась в аммиак, который дальше окислялся до нитрата. Почву смешивали с золой и получали калийную селитру.
Сегодня нитробактерии используются для создания симбиотической микрофлоры в аквариумах, обогащения азотом культурных растений в сельском хозяйстве и в качестве биоиндикаторов.
Невидимый биологический фильтр и его роль в аквариумистике
Нитрификаторы играют одну ключевую роль в трансформации токсичных аммиака и аммония в менее опасные нитраты, осущестляя естественную очистку микроэкосистемы. Это особенно важно в первые месяцы запуска нового аквариума.
Опаснейшими веществами, выделяющимися от испражнений гетеротрофов, являются аммиак, фосфаты, азот и другие неорганические соединения.
Если бы не существовало механизмов очищения, обитатели водоемов попросту бы отравились токсичными веществами собственных экскрементов, опустившихся на дно и разлагающихся остатков корма.
Важно! В аквариум заселяют бактерии-нитрификаторы, которые входят в состав специальных растворов и порошков и производятся промышленным способом. Интернетные советы по самостоятельному заселению микрофлоры путем заброски в аквариум куска гнилой селедки могут привести к непоправимым последствиям.
Бактериям необходимы точки фиксации в водоеме. Для этого идеально подходит грунт, на котором они образовывают свои колонии.
Не засевать бактерии в пустой аквариум, ведь им нужна питательная среда. Для начала можно поселить в него несколько неприхотливых рыб, а после того, как бактерии размножатся (около 2 недель), заселить остальных.
Сельское хозяйство
Для повышения урожайности растений в почву активно вносят различные удобрения, содержащие нитрификаторы.
Анионы азотной кислоты необходимы клеткам растений для синтеза своих аминокислот и постройки белковых молекул. Достаточное поступление нитратов в организм растений является залогом их здоровья и плодородия.
Опасность бактерия
Отдельные штаммы нитрификаторов в присутствии органического субстрата способны окислять ионы аммония (NH4+) до гидроксиламина (NH₂OH) и далее до нитратов и нитритов. Особенность органических реакций, в том числе с участием нитрификатов, — большое количество побочных соединений (молекулы гидроксамовой кислоты, аминов, оксимов и т.д.), которые являются токсинами, мутагенами и провоцируют развитие опухолей.
Конкуренция с водорослями и растениями
Растения, водоросли и нитрифицирующие бактерии являются конкурентами, поскольку нуждаются в однинаковых ресурсах, необходимых для жизнедеятельности и питания. Это микроэлементы и кислород. Поэтому важно соблюдать баланс между обитателями маленького водоема, о нарушении чего свидетельствует быстрое помутнение свежей воды.
Как не навредить бактериям в аквариуме?
Автотрофные организмы особенно чувствительны физико-химическим параметрам окружающей среды.
Ущерб для бактериальных колоний может нанести:
В комментариях Вы можете написать свое мнение о статье и о своем опыте применения нитрифицирующих бактерий.