Часть микроорганизмов, развивающихся в зоне корней растений, во время их вегетации переходит на надземные органы и продолжает здесь размножаться. Некоторое число микробов заносится на поверхность растений с пылью и насекомыми.

Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности растений, получили название эпифитов, или микробов филлосферы. Эти микроорганизмы не паразитируют на растении, а растут за счет нормальных выделений его тканей и имеющихся на его поверхности небольших количеств органических загрязнений (пыль и т. д.).

Довольствоваться скудными запасами питательных материалов на поверхности растений могут далеко не все микроорганизмы. Поэтому состав эпифитной микрофлоры растений очень специфичен.

Некоторые растения вступают в тесные симбиотические отношения с микроорганизмами почвы. Внедряясь в корневую систему или даже наземные ткани растений, они питаются там органическими соединениями, синтезированными растением-хозяином. В свою очередь, растения получают от микробов-симбионтов ряд необходимых им веществ. Характер последних в отдельных случаях может варьировать.

Выше был рассмотрен симбиоз бобовых растений с азотфиксирующими бактериями рода Rhizobium и растений других семейств с актипомицетами рода Frankia. Установлено также, что корневая система подавляющего большинства наземных растений образует с грибами, так называемую микоризу, которая, несомненно, имеет симбиотический характер.

Микробиология — наука о весьма малых по размерам, не видимых невооруженным глазом организмах (греч. микрос — малый, биос — жизнь, логос — наука). Они называются микроорганизмами, или микробами, и могут быть отнесены к примитивным живым существам. Вместе с тем микроорганизмы имеют огромное значение, так как являются возбудителями разнообразных превращений минеральных и органических веществ, заболеваний человека, животных и растений.

Одни микроорганизмы могут быть обнаружены с помощью оптического микроскопа, другие различимы лишь под электронным микроскопом.

Максимальное увеличение оптического микроскопа достигает 3000. Он дает возможность различать частицы размером не менее 0,1—0,2 мкм.

К настоящему времени установлено, что многие свободноживущие бактерии — представители около 30 видов — могут фиксировать молекулярный азот. Большое значение в фиксации азота имеет семейство Azotobacteriaceae (бактерия Azotobacter chroococcum, открытая М. Бейеринком и др.).

Молодые клетки азотобактера представляют собой палочки размером 2—3X4—6 мкм. Позже они превращаются в крупные кокки диаметром до 4 мкм. Кокковидные клетки обычно покрываются капсулой и содержат разные включения (жир, крахмал и т. д.).

Иногда у кокковидных клеток появляется толстая оболочка, и они превращаются в цисты. На одних питательных средах палочки быстро приобретают кокковидную форму, на других — по истечении длительного времени. Палочковидные клетки микроба имеют жгутики и обладают подвижностью. При переходе палочек в кокки жгутики обычно теряются (рис. 34).

Более ста лет назад было установлено, что многие небобовые растения образуют на корневой системе клубеньки. Их обнаружили как у древесных и кустарниковых, так и у травянистых растений. Однако основательное изучение природы этих образований было начато недавно, и сейчас этому вопросу посвящена обширная литература.

Клубеньки обнаружены у большого числа растений, относящихся к разным систематическим группам, но в пределах даже одного рода их образуют далеко не все виды. Общее число видов растений, имеющих клубеньки, по данным Г. Бонда, достигает 200, а при дальнейших исследованиях этот показатель будет увеличиваться.

Молекулярный азот обладает большой инертностью и с трудом вступает в химическую связь с другими элементами и веществами. Используемый в промышленности метод Габера — Боша для получения из атмосферного воздуха аммиака требует температуры около 500°С и высокого давления (около 350 атм.). Биологическая же азотфиксация проходит в самых обычных условиях. Это вызывает особый интерес к каталитическим системам микроорганизмов, усваивающих молекулярный азот. Их изучение имеет не только большой научный интерес, но и может дать существенный результат для химической технологии.

В корневую систему бобовых растений проникают специфические бактерии, образующие на ней клубеньки. Эти микроорганизмы получили название «клубеньковых бактерий». Между бактериями и растениями устанавливаются симбиотические отношения. Бактерии питаются органическими соединениями, синтезированными растением, а растение получает из клубеньков связанные соединения азота.

На рисунке 35 показаны клубеньки разных растений. Они неодинаковы по форме и величине.