الأحياء المجهرية، أو الكائنات الحية الدقيقة، تشمل مجموعة متنوعة من الكائنات التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، مثل البكتيريا، الفطريات، الفيروسات، والطفيليات. تلعب هذه الكائنات دورًا حيويًا في البيئة والحياة اليومية، حيث تسهم في عمليات التحلل وإعادة تدوير المواد العضوية، كما يساعد في الحفاظ على توازن النظام البيئي.
البكتيريا، على سبيل المثال، تعتبر أساسية في تثبيت النيتروجين، مما يعزز خصوبة التربة. كما تُستخدم في الصناعات الغذائية، مثل صناعة الألبان والخبز. من ناحية أخرى، يمكن أن تسبب بعض الأحياء المجهرية أمراضًا للإنسان والحيوان والنبات، مما يجعل دراستها أمرًا ضروريًا لفهم صحتنا وصحة بيئتنا.
 |
انواع الأحياء المجهرية
- البكتيريا: تتنوع في أشكالها (كروية، عصوية، حلزونية) وتلعب دورًا في التحلل والتغذية والتثبيت.
- الفطريات: تتغذى على المواد العضوية وتستخدم في الصناعات الغذائية مثل الجبن والخبز.
- البروتوزوا: كائنات حية دقيقة تتغذى على الكائنات الحية الأخرى وتعتبر أعداء للبكتيريا النافعة.
- الطحالب: تقوم بعملية البناء الضوئي وتعتبر مصدرًا غذائيًا للكائنات الأخرى.
- الفيروسات: تعتبر كائنات دقيقة تتطلب عائلًا لتتكاثر وتسبب أمراضًا للإنسان والنبات.
البيئات الغذائية للأحياء المجهرية
البيئات الغذائية هي مواد عضوية أو غير عضوية تستخدم في تنمية الكائنات الحية الدقيقة. يجب أن تحتوي هذه البيئات على مصادر مناسبة من الكربون والطاقة (مثل السكريات) والنيتروجين (مثل الأمونيا) والأملاح المعدنية، بالإضافة إلى أن تكون ذات مستوى pH ورطوبة ملائمين لنمو الكائنات.
تسهم البيئات الغذائية في تنمية الميكروبات، حفظها، ودراسة خواصها وقدرتها على إنتاج مواد اقتصادية مثل الكحول والأحماض. وتقسم البيئات الغذائية إلى نوعين رئيسيين: الطبيعية، التي تتكون من مواد غذائية طبيعية، والصناعية، التي تشمل بيئات محددة وغير محددة التركيب الكيميائي. يمكن أيضًا تصنيفها حسب القوام إلى بيئات سائلة (مثل المرق المغذي) وصلبة (مثل الآجار والجلاتين).
تركيب التربة الزراعية :
- الجزء المعدني: يشمل حبيبات مختلفة الأحجام ونسب هذه الحبيات يحدد قوام التربة ويتمثل هذا الجزء فى الحصى والرمل والطمى والطين .
- الجزء العضوي ( المادة العضوية): وهو مايطلق عليه الدبال وهو يعتبر مخزنا رئيسيا للعناصر الغذائية بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة في التربة ويتكون من تحلل المواد العضوية .
- الماء الارضي: هو الجزء السائل من التربة بين حبيباتها وعن طريقه تنتقل العناصر الغذائية إلى جذور النباتات ويسهل إمتصاصها وهو ضرورى لبناء خاليا الكائنات الحية، وايضا الماء الهيجروسكوبى غير ميسر للنباتات بسبب قوة تماسكه بحبيبات التربة والما ء الأزموزي والشعري وهما ميسران للنباتات والماء الحر (ماء الصرف) .
- الهواء الارضي: وهو يمثل المسامية ويشغل 50 % من الحجم الكلى للتربة حسب نسبة الرطوبة بها .
- الكائنات الحية الدقيقة: تشغل 1% من الحجم الكلى للتربة وتشمل البكتريا والفطريات والحيواناتا لصغيرة .
كما يعتبر الكربون أحد العناصر الهامة للكائنات الحية حيث أنه أساس البناء فى تركيب الخلية وتصل نسبته فى الانسجة النباتية إلى 50-40% وتحصل الكائنات الحية على الكربون من الهواء الجوى الذى تقوم الكائنات الذاتية التغذية ومنها النباتات الحضراء بتحويله إلى الصورة العضوية من خلال عملية البناء الضوئي .
اهمية أحياء التربة المجهرية
تعتبر الميكروبات في التربة أحد أهم العوامل التي تؤثر على صحة التربة وإنتاجية المحاصيل الزراعية. فهي تلعب دورًا حيويًا في تحويل المواد العضوية إلى مواد غذائية قابلة للاستخدام من قبل النباتات، وتساعد ايضا في تثبيت النيتروجين وتحويله إلى مركبات نيتروجينية قابلة للاستخدام، وتساهم في تنقية المياه الجوفية والحفاظ على جودة المياه.
كما تدرس ميكروبيولوجيا التربة أيضًا التفاعلات الحيوية في التربة وتأثيرها على التركيب الجيولوجي والكيميائي للتربة. يتم استخدام تقنيات مختلفة مثل تحليل الحمض النووي وتقنيات الفحص الجزيئي لدراسة التنوع الميكروبي في التربة والتعرف على الفطريات والبكتيريا الموجودة.
أهم المركبات العضوية الموجودة فى النبات :
1- السليلوز. 2- الهميسليلوز. 3- اللجنين . 4- البروتينات
أهم عمليات تحليل المادة العضوية :
أ- تحلل المادة العضوية الاصلية (الدبال) : فيه كربون التربة في متناول الميكروبات ويعتبر الدبال مخزنا رئيسيا للعناصر الغذائية بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة ( أحياء التربة ) في التربة و كما يتكون من تحلل المواد العضوية .
أهمية الدبال في التربة :
- تخزين المادة العضوية .
- تحسين بناء التربة .
- تحسين تهوية التربة الثقيلة .
- زيادة إحتفاظ التربة الخفيفة بالماء .
- توفير العناصر الغذائية للنبات .
- تدفئة التربة مما يحسن عملية الانبات .
ب – تحلل المادة العضوية المضافة ( المعدنة) : هي عملية تحويل العنصر من الصورة العضوية إلى الصورة الغير عضوية.
دور الأحياء المجهرية (البكتيريا) في تثبيت النيتروجين
تثبيت النيتروجين هو عملية حيوية تقوم بها بعض الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا، لتحويل النيتروجين الجوي (N₂) إلى أشكال يمكن للنباتات استخدامها (مثل الأمونيا). يُعتبر هذا التحويل ضروريًا لأن النيتروجين هو عنصر غذائي رئيسي للنباتات، ولكنه غير متاح بشكل مباشر في شكل الجزيء الغازي.
أنواع أحياء المجهرية ( البكتيريا) المثبتة للنيتروجين
- بكتيريا تكافلية:
- الرايزوبيوم: تعيش في جذور النباتات البقولية مثلا الفول والعدس، تقوم هذه البكتيريا بتكوين عقيدات على الجذور. حيث يتم تثبيت النيتروجين في صورة أمونيا. تستفيد البكتيريا من المواد العضوية التي يوفرها النبات، بينما يحصل النبات على النيتروجين الضروري لنموه.
- بكتيريا غير تكافلية:
- الأزوتوباكتر: بكتيريا هوائية تعيش في التربة وتقوم بتثبيت النيتروجين دون الحاجة إلى شريك نباتي، كما تستخدم هذه البكتيريا السكريات كمصدر للطاقة.
- الأزوسبيريوم: بكتيريا حلزونية تعيش في ظروف منخفضة الأكسجين وتستطيع تثبيت النيتروجين حتى في المياه.
طرق حفظ الأغذية والتخمرات الميكروبية
- طرق الحفظ: تتضمن الحفظ بالحرارة (مثلا البسترة والتعليب) والتجفيف واستخدام المحاليل المركزة. هذه الطرق تساعد في منع نمو الميكروبات والحفاظ على جودة الأغذية.
- إنتاج الكحول والخل: يتم إنتاج الكحول بواسطة التخمر الهوائي للسكر عن طريق الخميرة. بينما يتم إنتاج الخل عبر أكسدة الكحول بواسطة بكتيريا حامض الخليك. يتم استخدام طرق مختلفة مثل الطريقة البطيئة والسريعة لإنتاج الخل.
- التسمم الغذائي: يشير إلى الأمراض الناتجة عن تناول أغذية ملوثة بالميكروبات، كما ذكر أنواع مختلفة من التسمم مثل التسمم البوتشوليني والعنقودي.
