Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль в кругообігу азота в водних екосистемах





Процес розкладу органічних азотистих речовин, або амоніфікація, незалежно від джерел їх надходження у водойми, відбувається за участю мікроорганізмів і закінчується утворенням вільного аміаку (NH3). В процесі життєдіяльності та загибелі гідробіонтів у водойми потрапляє багато азотмістких органічних речовин. Вони мінералізуються за допомогою гнилісних бактерій, уробактерій, актиноміцетів, грибів. Це один із найважливіших етапів кругообігу азоту в природі, який приводить до збагачення грунту, донних відкладів і води легко засвоюваними формами азоту.

Важливою ланкою процесу амоніфікації є ферментативний гідроліз органічних речовин до більш простих сполук, які можуть засвоюватись гідробіонтами в метаболічних процесах. Розщеплення органічних речовин у водному середовищі під дією мікроорганізмів характеризується як процес розкладу. Внаслідок гниття з відмерлих рослин і тварин та різних білокмістких залишків утворюються мінеральні сполуки. В процесі розкладу органічних речовин приймають участь різні групи бактерій, зокрема, анаеробні, факультативно анаеробні (Bacillus cereus, B. subtilis, Proteus vulgaris) та облігатно анаеробні (Clostridium putrificum) і інші бактерії, деякі види мікроскопічних грибів.

За допомогою протеолітичних ферментів мікроорганізми розщеплюють білки до амінокислот (процеси дезамінування, декарбоксилювання) і приводять до утворення NH3, H2S, CO2, органічних кислот, амінів та інших сполук, у тому числі речовин, які видають неприємний гнилісний запах (індол, скатол, меркаптани). Саме цим пояснюється неприємний гнилісний запах донних відкладів малопротічних водойм та застійних зон озер і водосховищ.

Утворений внаслідок біохімічних процесів аміак окиснюється під дією нітритних бактерій родів Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus до нітрит-іонів (з можливим утворенням азотистої кислоти).

На другій фазі автотрофної нітрифікації нітрит-іони окиснюються за допомогою мікроорганізмів Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus у нітрат-іони. Внаслідок таких перетворень азотиста кислота, утворена на першій фазі процесу нітрифікації, окиснюється до азотної кислоти, а при взаємодії останньої з іонами Na+і K+перетворюється у нітрати.

Описані вище перетворення білокмістких органічних речовин характерні як для наземних, так і для водних екосистем. Внаслідок таких реакцій в орному шарі сільськогосподарських угідь, в які вносяться органічні та мінеральні добрива, може утворюватись за літо до 300 кг/га нітратів, які не тільки засвоюються сільськогосподарськими рослинами, але й вимиваються дощами. Такі землі є джерелом надходження алохтонних нітратів з водозбірної площі до водних екосистем.



У водойми азот може надходити також у вигляді сульфату амонію (NH4)2SO4 та нітрату амонію NH4NO3 (амонійної селітри), які використовуються в сільському господарстві як мінеральні добрива. Такі добрива застосовуються також в ставковому рибництві і вносяться безпосередньо в стави.

Нітрифікація відіграє важливу роль в кругообігу азоту у природі. Вона доводить до завершення процес мінералізації органічних речовин у водних екосистемах. Засвоєння азоту рослинними гідробіонтами може відбуватись лише після перетворення органічних сполук, які поступово переходять у солі азотної кислоти та солі амонію.

У процесі кругообігу азоту в біосфері відбувається не тільки нітрифікація, а й денітрифікація, тобто мікробіологічний процес відновлення окиснених сполук азоту (NO2, NO3) до газоподібних азотистих речовин – кінець-кінцем до вільного азоту (N2). Ці перетворення відбуваються внаслідок життєдіяльності бактерій родів Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, Paracoccus, Thiobacillus та деяких інших факультативних анаеробів, які при відсутності кисню використовують нітрити (NO2) та нітрати (NO3) як кінцеві акцептори електро­нів (анаеробне дихання). Цей процес каталізується ферментами редуктазами. У ході денітрифікації під дією бактерій, які при дефіциті кисню можуть віднімати його від солей азотної кислоти, частина зв’язаного азоту із придатної для засвоєння зеленими рослинами форми (нітрати) переходить у непридатну (вільний азот). Таким чином, денітрифікація завершує цикл кругообігу азоту.

Глава 16. Фосфор у водних екосистемах

Фосфор – один із найважливіших біогенних елементів, які істотно впливають на життєдіяльність водяних організмів. Фосфор має один стабільний ізотоп і шість радіоактивних, з яких найбільше значення мають 32Р і 33Р. При взаємодії з киснем, галогенами, сіркою, металами фосфор має ступені окиснення +3, +5 та –3 (фосфорний ангідрид Р2О5, фосфороводень РН3).

Основними природними джерелами неорганічного фосфору є апатити та фосфорити. В морських і континентальних водоймах розчинений фосфор знаходиться у складі неорганічних і органічних сполук. Органічний фосфор може бути як у розчиненому, так і в колоїдному стані. Як компонент практично всіх біологічних рідин і тканин він активно поглинається з води водоростями та вищими водяними рослинами. Більша частина фосфатів, які засвоюються рослинами і тваринами, знову повертаються у воду в складі продуктів обміну речовин та при розкладі органічних речовин.

Вміст фосфору в природних водах в значній мірі залежить від його надходження іззовні та використання гідробіонтами. З водного середовища гідробіонти засвоюють фосфор у формі ортофосфату, поліфосфатів, фосфорних ефірів. Низькомолекулярні фосфорорганічні речовини можуть утилізуватися автотрофними організмами тільки після їх гідролізу на поверхні клітини за участю ферментів фосфатаз.





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1475; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.002 сек.