دراسة حول أنواع البكتيريا التي تثبت النيتروجين

تعريف البكتيريا الآزوتية

تُعتبر البكتيريا الآزوتية (بالإنجليزية: Azotobacters) جزءاً من عائلة الأزوتيات (بالإنجليزية: Azotobacteranceae). تتميز هذه البكتيريا بشكلها البيضاوي وحجمها الكبير مقارنةً ببكتيريا أخرى، حيث يتراوح عرضها بين 1-3 ميكرومتر وطولها بين 2-10 ميكرومتر. تُصنف البكتيريا الآزوتية على أنها سالبة لصبغة غرام، وهي من أنواع البكتيريا الهوائية. وقد تم التعرف على 6 أنواع مختلفة في هذه الفئة. بعض هذه الأنواع قادرة على الحركة بوجود الأسواط، بينما تظل الأنواع الأخرى ثابتة. تم اكتشاف أول نوع من هذه البكتيريا في عام 1901 على يد عالم الأحياء الدقيقة مارتينوس بايرينك (بالإنجليزية: Martinus Beijerinck)، وهو يعدد أول نوع من البكتيريا الهوائية التي تسهم في تثبيت النيتروجين في البيئة. تعيش هذه البكتيريا في مجموعة متنوعة من البيئات الحيوية، بما في ذلك التربة والماء وجذور النباتات والرواسب.

خصائص البكتيريا الآزوتية

تتمتع البكتيريا الآزوتية بالعديد من الخصائص، بما في ذلك كونها غير ذاتية التغذية (بالإنجليزية: Heterotrophic). تتأثر هذه البكتيريا بتغير الرقم الهيدروجيني، حيث يُعتبر النطاق المثالي لها بين 7-7.5. وعند حدوث تغييرات في الرقم الهيدروجيني نحو الحمضية أو القلوية، تأثر وجودها وعددها في التربة. كما أن درجة الحرارة تلعب دورًا مهمًا، حيث تفضل البكتيريا الآزوتية درجات حرارة تتراوح بين 25-30 درجة مئوية. تستطيع بعض الأنواع التكيف مع مستويات ملح مرتفعة في التربة، وتستطيع العيش بشكل جيد حتى في بيئات تحتوي على 10% من الملح. بشكل عام، تزداد تكاثر هذه البكتيريا عندما ينخفض تركيز الملح في التربة. وإلى جانب ذلك، تكوّن بعض الأنواع صبغات ملونة مختلفة تتراوح من الأصفر والأخضر إلى الأحمر والبني. تعيش هذه البكتيريا بشكل طبيعي في التربة، حيث تسهم في احتباس الماء وعندما تواجه ظروف بيئية صعبة، فهي قادرة على تشكيل غلاف حول نفسها لحمايتها.

فوائد البكتيريا الآزوتية

تُساعد البكتيريا الآزوتية في إنتاج السماد الحيوي (Biofertilizer) الذي يُنتج من خلال تواجد عدة عناصر، بما في ذلك روث الحيوانات مثل الأبقار، ومسحوق التالك، ودودة الأرض، ونوع أو أكثر من البكتيريا مثل الأزوتية أو البكتيريا المستجذرة (Rhizobium). يُعزز هذا السماد نمو النباتات ويحتوي على مجموعة من العناصر الغذائية. كما تساهم هذه البكتيريا في تثبيت النيتروجين في التربة عبر عملية تُعرف بـ (Nitrogenase)، والتي تحول النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي إلى أمونيا يمكن للجذور امتصاصها. خلال هذه العملية، ينشأ نسيج جديد يعرف بالعقيدات (Nodules) في خلايا البكتيريا وجذور النباتات.

تؤثر زيادة النيتروجين المتاح للنباتات بشكل إيجابي على نموها، ويعني توفر النيتروجين بهذه الطريقة الطبيعية سهولة أكبر في امتصاصه. كما أن ذلك يقدم بديلاً للسماد الصناعي المحتوي على النيتروجين. وأشارت إحدى الدراسات إلى أن محصولًا يحتاج إلى 2 طن من السماد الصناعي للنيتروجين يمكن تلبيته بطن واحد من النيتروجين الطبيعي. ومع ذلك، يجب توفر عناصر أخرى في التربة والبيئة مثل الفوسفات والموليبدنوم (Molybdenum) والماء من أجل إنتاج وتثبيت النيتروجين. تتشكل العقيدات التي تُساعد في تثبيت النيتروجين في مجموعة من المحاصيل الزراعية منها الأرز والذرة وقصب السكر والدخن والخضروات.