Bakterien sind einzellige Organismen ohne
echten Zellkern (Prokaryoten).
Sie können kugelförmig (Kokken),
stäbchen- oder schraubenförmig (Spirillen)
sein und sind durchschnittlich 0,1-20 µm groß.
Sie besiedeln den Boden mit großer Artenvielfalt und
hoher Individuendichte.
Bakterien können sich innerhalb weniger
Stunden vermehren und bilden häufig große Zellketten
und -kolonien. So können in einem Gramm Gartenboden über
100 Millionen Bakterien leben. Vorzugsweise leben Bakterien
im dünnen Wasserfilm, der die Bodenpartikel umgibt, an
Wurzeloberflächen und im Wurzelraum, der Rhizosphäre.
Sie können sich aktiv durch Geißeln oder passiv
mit dem Bodenwasser bewegen und reagieren empfindlich auf
Austrocknung. Bakterien haben vielfältige Anpassungen
entwickelt und bevorzugen ein schwach saures bis schwach alkalisches
Milieu.
Bodenbakterien sind vielfältig aktiv.
Die meisten Arten sind heterotroph
und ernähren sich von abgestorbener organischer Substanz
und Ausscheidungen der Organismen (z.B. Kot). Sie bevorzugen
leicht abbaubare Kohlenstoff- und Stickstoff-Verbindungen
(z.B. Zucker, Stärke, Zellulose, Proteine, Peptide, Aminosäuren)
und zersetzen das Substrat durch Ausscheidung von Enzymen.
Aufgrund ihres großen Enzym-Spektrums sind sie maßgeblich
an der Zersetzung beteiligt und die wichtigsten Zersetzer
(= Reduzenten bzw. Destruenten).
Es gibt keine natürlich vorkommenden organischen Verbindungen
und nur wenige künstliche Substrate, die sie nicht zersetzen
können.
Endprodukte des bakteriellen Abbaus und
Voraussetzung für pflanzliches Leben sind: Kohlenstoffdioxid
, Wasser und Mineralsalze. Die Zersetzungsprozesse laufen
in der Regel im sauerstoffhaltigen Milieu ab, d.h. unter aeroben
Bedingungen. Es gibt aber auch anaerobe
Bakterienarten, die unter Sauerstoffabschluss zersetzen. In
diesem Fall handelt es sich in der Regel um Gärungs-
und Fäulnisprozesse.
Bakterien lassen sich nach unterschiedlichen
Kriterien differenzieren, z.B. hinsichtlich der Energieversorgung,
Ernährungsweise, Stoffwechseltypen oder Milieubedingungen.
Im Hinblick auf die Ernährungsweise
lassen sich zwei Gruppen unterscheiden:
| 1. autotrophe
Bakterien: |
Sie können
ohne organische Fremdsubstanzen leben und beziehen ihre
Energie aus dem Sonnenlicht (= photoautotroph), z.B. die
chlorophyllhaltigen Blaugrünen Bakterien
(Cyanobakterien; früher: Blaualgen), oder
anorganischen Verbindungen (= chemoautotroph), z.B. nitrifizierende
Bakterien ( s.u.). Als Kohlenstoffquelle nutzen beide
Gruppen in der Regel Kohlenstoffdioxid (CO2).
|
| 2. heterotrophe
Bakterien: |
Sie ernähren
sich von organischer Substanz. Viele dieser
Arten können auch ohne Sauerstoff existieren (= anaerobe
Bakterien). |
Für den Boden relevante Bakterien
lassen sich vereinfacht auch hinsichtlich ihrer Funktion und
Energiegewinnungsweise einteilen, z.B.:
| Kohlenhydratabbauende
Bakterien: sie bauen kohlenhydrathaltige Substanzen
(z. B. Cellulose, Hemizellulose, Zucker, Stärke)
ab - aerob: z.B. Cellulomonas, anaerob: z.B.
Clostridium. |
| Proteinzersetzende
und ammonifizierende Bakterien:
sie bauen Proteine zu Aminosäuren, Ammoniak (NH3)
und Ammonium (NH4) ab; aerobe und anaerobe
Bakterienarten, z.B. Bacillus mycoides. |
Nitrifikanten:
sie oxidieren Ammonium (NH4) zu Nitrit (NO2)
bzw. Nitrat (NO3), z.B. die Arten Nitrosomonas
und Nitrobacter. Der Prozess wird als Nitrifikation
bezeichnet
(NH4+ —>NO2-
—>NO3- ). |
| Denitrifikanten:
sie reduzieren Stickstoffoxide im anaeroben Milieu bis
hin zu elementarem Stickstoff (N2), z.b. die
Arten Pseudomonas und Achromobacter.
Der Prozess wird als Denitrifikation
bezeichnet (NO3-—> NO2-
—> N2O —> N2). |
| Stickstoffbindende
Bakterien: sie fixieren elementaren Luftstickstoff
(N2) und wandeln ihn in organische N-Verbindungen
um, z.B. die Arten Azotobacter, Amylobacter,
Clostridium, Rhizobium, z.T. in Symbiose
mit Pflanzenwurzeln. |
| Sulfurikanten
(Schwefelbakterien): sie bauen Schwefelwasserstoff (H2S)
zu Schwefel (S) und Sulfaten (SO4) ab, z.B.
die Art Thiobacillus. |
| Desulfurikanten
(Schwefelbakterien): sie reduzieren unter anaeroben Bedingungen
Sulfat (SO4) zu Schwefelwasserstoff (H2S),
z.B. die Art Desulfovibrio. |
Systematisch lassen sich die Bodenbakterien
in vier Gruppen unterteilen
(nach GISI et al. 1997, S. 52 ff.):
| Schleimbakterien
(Myxobakterien): meist stäbchenförmige,
heterotrophe Organismen, die sich primär von anderen
Bakterien ernähren. |
| Blaugrüne
Bakterien (Cyanobakterien): autotrophe Bakterien,
die Photosynthese betreiben und Sauerstoff produzieren.
Sie leben frei oder in Symbiose mit Pilzen (s. Flechten)
und grünen Pflanzen und sind z.T. fähig zur
Fixierung von atmosphärischem Stickstoff, z.B. die
Art Anabaena. |
| Eubakterien:
verschiedenartige Familien. Die meisten Arten leben (chemo-)
heterotroph, d.h. sie zersetzen organische Verbindungen
durch Veratmung (aerob) und Vergärung (anaerob) und
beziehen daraus Energie und Kohlenstoff. Einige Spezialisten
sind chemoautotroph, d.h. sie beziehen aus der Oxidation
anorganischer Verbindungen Energie. Wichtige Familien
sind: die aeroben Pseudomonadaceae, die frei
lebenden, stickstofffixierenden Azotobacteriaceae
und die symbiontisch lebenden, stickstofffixierenden Rhizobiaceae
(z.B. das Bakterium Rhizobium, das in Symbiose
mit den Wurzeln von Schmetterlingsblütern lebt und
Wurzelknöllchenbildung induziert; s. Interaktionen). |
| Strahlenpilze
(Actinomyceten): einzellige Organismen, die ein
mycelartig verzeigtes, fadenförmiges Geflecht bilden
und eine Übergangsform zwischen Bakterien und Pilzen
darstellen, häufig auch den Bakterien direkt zugeordnet
werden (z.B. von GISI et al. 1997 und BRAUNS 1968; s.
Strahlenpilze
).
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Weitere Informationen:
Literatur
| BLUME, H.-P. (Hrsg.) (1992):
Handbuch des Bodenschutzes. Landsberg/ Lech: ecomed. |
| BRAUNS, A. (1968): Praktische
Bodenbiologie. Stuttgart: G. Fischer. |
| GISI, U./ SCHENKER, R./ SCHULIN,
R./ STADELMANN, F.X./ STICHER, H. (1997): Bodenökologie
- 2. Auflage - Stuttgart; New York: Thieme. |
| HINTERMAIER-ERHARD, G./ ZECH,
W. (1997): Wörterbuch der Bodenkunde. Stuttgart:
Enke. |
| SCHLEGEL, G./ ZABOROSCH, C. (1992):
Allgemeine Mikrobiologie - 7. Auflage - Stuttgart: Thieme. |
| SCHROEDER, D. (1992): Bodenkunde
in Stichworten. Berlin; Stuttgart: Borntraeger. |
| WILD, A. (1995): Umweltorientierte
Bodenkunde. Heidelberg; Berlin; Oxford: Spektrum. |
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