Круговорот азота

· Источник N₂ – молекулярный , газообразный , атмосферный азот ( не усваивается большинством живых организмов , т. к . химически инертен ; растения способны усваивать лишь связанный с кислородом или водородом азот – аммиак NH₃ , ионы аммония NH₄⁺ , нитраты NО₃^-- , нитриты NO₂^--)

· Связывание атмосферного азота осуществляется в процессе биологической фиксации за счёт деятельности некоторых микроорганизмов – азотофиксаторов ( свободноживущие бактерии Azotobacter , симбиотические клубеньковые бактерии рода Rhizobium , сине-зелёные водоросли морского планктона)

q Азотофиксация может происходить в результате электрических разрядов молний , выпадая с дождями на поверхность почв и в процессе промышленной фиксации при производстве азотных удобрений человеком

· Фермент нитрогеназа бактерий азотофиксаторов расщепляет молекулярный азот и используют его атомы для построения аминогрупп ( - NH₂ ) белков , нуклеиновых кислот и других органических соединений

· После смерти азотофиксаторов азот переходит в доступную для использования растениями форму в результате так называемой нитрификации с помощью нитрифицирующих бактерий

q При нитрификации происходит окисление иона аммония ( NH₄⁺ ) до нитрита ( NO₂^--) , а потом нитрита до нитрата ( NO₃^-- ) , которые растворимы в воде и доступны для усвоения растениями

q Растения восстанавливают нитраты почвы , т. е. усваивают азот в составе белков и нуклеиновых кислот и передают его по пищевым сетям животным и грибам

· Круговорот азота заключается в том , что почвенные микроорганизмы ( редуценты ) разлагают мёртвые органические остатки животных и растений до ионов аммония , который конвертируется нитрифицирующими бактериями опять в растворимые соли нитритов и нитратов для следующих поколений растений и животных

· В почве происходит процесс денитрификации – восстановление нитритов и нитратов до газообразного молекулярного азота

q В процессе гниения трупов растений и животных часть нитратов с помощью почвенных анаэробных денитрифицирующих бактерий превращается в свободный молекулярный азот , который уходит в атмосферу ( в результате содержание азота в атмосфере остаётся постоянным )

v Денитрификация – главная причина потерь азота в земледелии , когда из вносимых человеком удобрений до половины связанного азота просто улетучивается

 

Промышленная фиксация

редуценты

Биологическая фиксация NH₄⁺

N₂

Грозы , молнии Животные ( консументы )

Нитрификация

Денитрифицирующие бактерии Нитритообразующие бактерии цепи питания

Денитрификация

NH₃ Нитратообразующие бактерии NO₂ Растения ( белки , НК )

 

 

Круговорот азота в биосфере

Круговорот фосфора

v Соединения фосфора играют важную роль в жизни организмов ; он входит в состав многих органических соединений , нуклеиновых кислот ( ДНК , РНК ) , АТФ , без него невозможен белковый синтез и обеспечение живых организмов энергией

· Главным источником фосфора служит горные породы ( аппатиты ) литосферы прошлых геологических эпох ; в процессе выветривания суши он переносится природными водами в Мировой океан , где переходит в состав фитопланктона и по сетям питания в ткани морских животных и рыб

q Отмершие остатки организмов приводят к накоплению фосфора на разных глубинах ; частичный возврат фосфора на сушу связан с поднятиями земной коры выше уровня моря , часть фосфора переносится на сушу морскими птицами и благодаря рыболовству ( птицы отлагают фосфор на островах и побережьях в виде гуано )

q В целом поток фосфора идёт в одном направлении – из наземных пород на дно моря ; деятельность человека ведёт к усиленной потере фосфора на суше , что делает его круговорот ещё менее замкнутым ; из всех макроэлементов фосфор – один из самых дефицитных , поэтому во многих экосистемах он выступает как лимитирующий ( сдерживающий жизнь ) фактор

· Из пород и почв фосфор извлекается в растворённом виде наземными растениями и перерабатываются ими в фосфорсодержащие органические вещества ( ДНК , РНК , АТФ и т. д. ) ; в организм животных фосфор попадает с растительной пищей ; в почву химически связанный фосфор попадает с органическими остатками растений и животных , минерализуется редуцентами до фосфатов , и в дальнейшем происходит повторение цикла

v К растениям фосфор попадает в виде фосфатов ( соединения фосфора растворимы только в кислых растворах и бескислородных средах и именно в таком виде пригодны для усвоения растениями )