Ақпарат

Азот айналымы


Өсімдіктерге тікелей атмосферадан (көміртегі диоксиді түріндегі көміртегі мен оттегі) және жер асты суларынан (сутегі мен оттектен) басқа элементтер кіреді.

Осы элементтердің біреуінен басқа барлығы тау жыныстарының ыдырауынан туындайды және өсімдіктер жерден түсіп қалады. Ерекшелік - бұл азот, оны білдіреді Жер атмосферасының 78%.

The жер бетіндегі жыныстар Олар сонымен бірге топыраққа атмосфера арқылы және топырақ арқылы еніп, оған өсетін өсімдіктерге енетін азоттың негізгі көзі болып табылады.

Көптеген тіршілік иелері ақуыздар мен басқа органикалық заттарды синтездеу үшін атмосфералық азотты қолдана алмайды. Көміртегі мен оттегінен айырмашылығы азот өте химиялық белсенді емес және тек белгілі бактериялар және көк балдырлар Олар азотты атмосферадан шығарып, оны жасушалар пайдалана алатын пішінге айналдырудың жоғары мамандандырылған қабілетіне ие. Пайдаланылатын азоттың жетіспеушілігі көбінесе өсімдіктердің өсуінің негізгі факторы болып табылады.

Азот өсімдіктер мен топырақ арқылы тірі организмдердің әрекеті арқылы өтетін процесс азот айналымы деп аталады.

Аммонификация

Топырақтағы азоттың көп бөлігі белоктар, аминқышқылдары, нуклеин қышқылдары және нуклеотидтер сияқты күрделі органикалық қосылыстар түрінде болатын өлі органикалық материалдардан тұрады. Алайда, бұл азотты қосылыстар, әдетте, топырақ тірі организмдер арқылы қарапайым заттарға тез ыдырайды.

The сапрофитті бактериялар және әртүрлі саңырауқұлақ түрлері ең алдымен өлі органикалық материалдардың ыдырауына жауап береді. Бұл микроорганизмдер ақуыздар мен амин қышқылдарын өздерінің ақуыздарының көзі ретінде пайдаланады және артық азотты түрінде шығарады аммоний (NH4)+). Бұл процесс деп аталады аммонификация. Азотты аммиак газы (NH3) түрінде беруге болады, бірақ бұл процесс әдетте көп мөлшерде азотқа бай материалдарды, мысалы тыңайтқыштың немесе тыңайтқыштың көп бөлігін ыдыратқанда ғана жүреді. Жалпы алғанда, өндірілген аммиак топырақ суларында ериді, ол жерде протондармен қосылып аммиак ионын түзеді.

Нитрификация

Топырақта жиі кездесетін бактериялардың бірнеше түрі аммиакты немесе аммиакты тотықтыруға қабілетті. Аммиактың тотығуы, белгілі нитрификациябұл энергия өндіретін процесс және босатылған энергияны осы бактериялар көмірқышқыл газын азайту үшін пайдаланады, өйткені автотрофты өсімдіктер көмірқышқыл газын азайту үшін жеңіл энергияны пайдаланады. Мұндай организмдер белгілі химосинтетикалық автотрофты препараттар (өсімдіктер мен балдырлар сияқты фотосинтетикалық автотрофтардан өзгеше). The азотты бактериялар химосинтетикалық Нитросомоналар және Нитрозококк аммиакты нитритке дейін тотықтырады (ЖОҚ)2-):

2 NH 3 + 302 --------> 2 ЖОҚ2- + 2 сағ+ + 2 сағ2The

(аммиак газы) (нитрит)

Нитрит жоғары өсімдіктерге зиянды, бірақ топырақта сирек жиналады. Нитробактерия, бактериялардың тағы бір тегі нитритті түзіп нитритті тотықтырады (ЖОҚ)3-), қайтадан қуат босатумен:

2 ЖОҚ2- + O2 ---------> 2 ЖОҚ3-

(нитрит) (нитрат)

Нитрат - бұл барлық азот топырақтан тамырға ауысатын форма.

Өсімдіктің аз түрлері жануарлар ақуызын азот көзі ретінде қолдана алады. Құрамына кіретін бұл түрлер жыртқыш өсімдіктер, кішкентай жануарларды тарту және аулау үшін қолданылатын арнайы бейімделулерге ие. Олар азотты қосылыстарды және калий мен фосфат сияқты басқа да органикалық және минералды қосылыстарды сіңіру арқылы қорытылады. Көкөністердің көпшілігі батпақтарда кездеседі, олар әдетте қатты қышқыл, сондықтан азотты бактериялардың көбеюіне қолайсыз.

Азоттың жоғалуы

Біздің байқағанымыздай, хлорофиллатты өсімдіктердің азотты қосылыстары өлгеннен кейін топыраққа қайта оралады (немесе олармен қоректенетін жануарлар), топырақ ағзалары мен микроорганизмдер өңдеп, топырақ суда еріген нитрат түрінде тамырларға сіңеді. органикалық қосылыстарға айналады. Бұл цикл кезінде әрдайым белгілі бір азоттың «жоғалуы» болады, бұл оны өсімдікке жарамсыз етеді.

Бұл азоттың жоғалуының негізгі себептерінің бірі болып табылады топырақ шығаратын өсімдіктер. Өсірілетін топырақтарда азот құрамының тұрақты төмендеуі байқалады. Сонымен қатар азот жоғалуы мүмкін, егер топырақтың жоғарғы қабаты басталғанда эрозия немесе оның беті қираған кезде от. Азот сонымен бірге шығарылады шаймалау; Ниониттер мен нитриттер, олар аниондар, әсіресе топырақ арқылы судың шайылуына өте сезімтал. Кейбір топырақтарда денитрификациялаушы бактериялар нитраттарды ыдыратады және азотты ауаға шығарады. Бактерияларды тыныс алу үшін қажет оттегімен қамтамасыз ететін бұл процесс энергияға деген қажеттілік тұрғысынан қымбат тұрады (яғни.2 ЖОҚ қарағанда тезірек азайтуға болады3-) және тек оттегі жетіспейтін топырақтарда, яғни нашар құрғатылған, сондықтан нашар желдетілетін топырақтарда кездеседі.

Кейде топырақтағы азоттың көп мөлшері өсімдіктерге қол жетімді емес. Бұл иммобилизация артық көміртегі болған кезде пайда болады. Егер көміртегіге бай, бірақ азотқа бай органикалық заттар болса, сабан жақсы мысал бола алады, егер олар топырақта көп болса, онда осы заттарға шабуыл жасайтын микроорганизмдер көміртегі құрамын толығымен пайдалану үшін азотқа ие болады. Нәтижесінде олар сабан немесе оған ұқсас материалдағы азотты ғана емес, сонымен қатар топырақтағы барлық азот тұздарын қолдана алады. Демек, бұл теңгерімсіздік қалыпқа келеді, өйткені көмірқышқыл газы микробты тыныс алу арқылы көмірқышқыл газымен қамтамасыз етіледі, топырақтағы азоттың көміртегіге қатынасы артады.

Жарнамадан кейін жалғасады

Азотты бекіту

Көріп отырғанымыздай, егер жерден алынып тасталған барлық азот үнемі толтырылмаса, онда бұл ғаламшардағы өмірді жоғалту іс жүзінде жойылып кетеді. Азот топырақта келесі жолмен толтырылады азотты бекіту. Азотты бекіту - ауадағы азот газы азотты органикалық қосылыстарға қосылып, азот цикліне енетін процесс. Бұл газды бірнеше бактериялар мен көк балдырлар арқылы едәуір дәрежеде жасауға болады, бүгінде барлық тірі организмдер байланысты, өйткені олардың барлығы фотосинтезге тәуелді. энергия алу.

Биологиялық жүйелер жыл сайын жер бетіне бір-екі жүз миллион метрикалық тонна азот қосады. Адам 28 миллион метрикалық тонна өндіреді, оның көп бөлігі тыңайтқыш ретінде пайдаланылады; Алайда, бұл процесс жанар-жағармай тұрғысынан жоғары энергия шығындарымен жүзеге асырылады. Аммоний тыңайтқышын өндіруге қажетті жалпы энергия мөлшері қазіргі уақытта тәулігіне 2 миллион баррель мұнайға барабар. Шынында, азотты ұрықтандыру шығындары кірісті азайту деңгейіне жетеді деген болжам бар. Үндістан сияқты аудандардағы дәстүрлі дақылдар азот тыңайтқыштарын қолдана отырып айтарлықтай шығымдылыққа қол жеткізе алмайды, бірақ азотқа қажеттілік аз, бірақ қазір оларды «ғажайып дәнді дақылдар» және басқа да азотты ұрықтандырумен алмастыратын дақылдар алмастыруда. - дәл осындай емдеу өте қымбатқа түсетін уақытта.

Азот белгілейтін ағзалардың әртүрлі кластарының ішінде симбиотикалық бактериялар белгіленген азоттың жалпы мөлшері жағынан маңызды болып табылады. Ең көп кездесетін азотты түзетін бактериялар Ризобий, бұршақ тұқымдас тамырларға енетін бактериялардың бір түрі (отбасының ангиоспермдері) Fabaceae немесе Leguminosae) жоңышқа, бұршақ, бұршақ, ветчина және жоңышқа сияқты.

Дәнді дақылдардың топыраққа тигізетін әсері соншалықты айқын, олар жүздеген жылдар бұрын танылған. Біздің заманымызға дейінгі ІІІ ғасырда өмір сүрген Теофраст гректер топырақты байыту үшін бұршақ дақылдарын пайдаланған деп жазды. Бұршақ дақылдары өскен кезде топыраққа белгілі бір «қосымша» азот бөлініп, басқа өсімдіктерге қол жетімді болады. Қазіргі ауыл шаруашылығында жүгері сияқты бұршақты емес дақылдарды, мысалы, жоңышқа, бұршақ сияқты бұршақты дақылдармен алмастыру кең таралған. Содан кейін бұршақты дақылдар азотқа бай тамыры қалдырып, немесе одан да жақсылап егістікке шөптер жинау үшін жиналады. Жерге көшірілген жоңышқаның жақсы өнімі әр гектардан 450 кило азот алуға мүмкіндік береді. Симбиотикалық бактериялар талап ететін микроэлементтер мен кобальт пен молибден элементтерін қолдану азот өндірісін едәуір арттырады, егер бұл элементтер Австралияда сияқты көптеген шектеулі мөлшерде болса.

Азот тіркейтін микроорганизмдер

Генераның симбиотикалық емес бактериялары Азотобактер және Клостридий азотты түзуге қабілетті. Азотобактер аэробты болып табылады, алайда Клостридий анаэробты; Екеуі де топырақта кездесетін жалпы сапрофитті бактериялар. Олар жылына топырақтың әр гектарына шамамен 7 кило азот жеткізеді деген болжам бар. Тағы бір маңызды топқа көптеген фотосинтетикалық бактериялар кіреді. Еркін тіршілік ететін көк балдырлар да азотты бекітуде маңызды рөл атқарады. Олар күріш өсіру үшін өте маңызды, бұл әлем халқының жартысынан көбінің негізгі тамақтануы болып табылады. Көк балдырлар сонымен бірге мұхиттарда азотты бекітуде маңызды экологиялық рөл атқара алады.

Азотты тірі және симбиотикалық организмдер арасындағы айырмашылық дәстүрлі ойлағандай қатал болмауы мүмкін. Кейбір микробтар топырақта белгілі бір көмірсулар бар өсімдіктердің тамырларының айналасында осы қосылыстарды тұтыну арқылы жүреді және сонымен қатар өсімдіктерге азот береді. Еркін тіршілік ететін бактериялар арасындағы симбиотикалық ассоциациялар Азотобактер, және тіндік дақылдардағы өсімдіктер жасушаларының өсуі олардың азотты жасанды ортада өсуіне себеп болды.

Келесі мазмұн: ауа-райы болжамы