Круговорот азота

Азот и его соединения играют в жизни биосферы и всей планеты, в формировании почвенного покрова и плодородия экосистем такую же важную и незаменимую роль, как и углерод. Биофильность азота сравнима с биофильностью углерода: индекс биогенного обогащения почв по отношению к земной коре, а растений по отношению к почвам составляет для углерода 100 и 1000 соответственно, а для азота – 1000 и 10000 соответственно (Ковда, 1985). Из других биофильных элементов только фосфор характеризуется таким же высоким индексом концентрации в биомассе (1000-10000; Speidel, Agnew,1982).

Азот - основной компонент воздуха: его объемная доля равна 78,2 %. Молекула азота N₂ чрезвычайно устойчива (Е_св = 940 кДж/моль), так как меж­ду образующими ее атомами имеется три связи (одна σ- и две π - связи). Высокая устойчивость молекулы азота делает его практи­чески инертным при обычной температуре. Электрические и фотохимические реакции в высоких слоях атмосферы приводят к заметному поступлению азота на сушу и в океан с атмосферными осадками (3-8 кг/га аммонийного азота в год и 1,5-6,0 кг/га нитратного). Этот азот включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в почвообразовательных процессах и в формировании биомассы.

Общая направленность биогеохимического круговорота азота на планете – аккумуляция в молекулярной форме в атмосфере. Огромное количество азота содержит биосфера в связанном виде: в органическом веществе почвенного покрова (1,5 ∙10¹¹ т), в биомассе растений (1,1 ∙10⁹ т), в биомассе животных (6,1 ∙10⁷ т). В больших количествах азот содержится в биогенных ископаемых.

Вместе с тем, вследствие высокой растворимости солей азотной кислоты и солей аммония, азота в почве мало и почти всегда недостаточно для питания растений. Поэтому потребность культурных растений в азоте всегда велика.

Из-за высокой стабильности молекулярного азота большин­ство живых существ не усваивают его. В то же время азот - необходимый компонент аминокислот, белков и нуклеиновых кислот. Процесс усвоения газообразного азота называется фик­сацией азота. Этот процесс в природе совершается двумя путями (рис. 4). Основной путь - за счет жизнедеятельности азотфиксирующих бактерий в симбиозе с бобовыми растениями, а также синезеленых и пурпурных водорослей. Эти микроорганизмы превращают молекулярный азот в аммиак или ионы NH₄⁺ под действием фермента нитрогеназы, использующего энергию гид­ролиза АТФ:

Образующийся аммиак в результате жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий окисляется под действием кислорода и фермента нитрогеноксидазы в нитраты, которые легко усваи­ваются корнями растений из почвы.

Дата добавления: 2014-01-04