Нитрогеноксидаза

Другой путь фиксации азота осуществляется во время гро­зы, когда при электрическом разряде (молния) происходит взаимодействие атмосферных азота и кислорода с последующим образованием нитратов, которые с дождевой водой попадают в почву и водоемы:

Растения усваивают нитраты, восстанавливая их с помощью нитратредуктазы в ионы аммония:

Ионы аммония в растениях благодаря реакции восстанови­тельного аминирования образуют глутаминовую кислоту. На базе этой аминокислоты в результате реакции трансаминирования получаются остальные девятнадцать α-аминокислот, используемые для синтеза необходимых азотсодержащих биосуб­стратов: белков, нуклеиновых кислот и других.

Животные используют растения как источник азотсодержа­щих биосубстратов, из которых они синтезируют свои белки и нуклеиновые кислоты. После гибели и последующего разложе­ния растительных и животных организмов из них образуются аммиак и соли аммония. На этом замыкается малый цикл в кру­говороте азота. Большой цикл в круговороте азота замыкается в результате жизнедеятельности денитрифицирующих анаэробных бактерий почвы, которые восстанавливают нитраты под дейст­вием фермента нитротазы до элементарного азота, который воз­вращается в атмосферу:

Таким образом, круговорот азота осуществляется благодаря жизнедеятельности различных микроорганизмов, растений и жи­вотных. Деятельность человека, связанная с производством и ис­пользованием аммиака и нитратсодержащих минеральных удоб­рений, вносит заметный

Рис. 4. Круговорот азота в природе

вклад только в одну ветвь круговорота азота, связанную с его фиксацией (внесение азотных удобрений, например – аммиачная селитра: NH₄NO₃ N₂O + 2H₂O, приводит к накоплению N₂O в атмосфере и стратосфере). Поэтому требуется строгий контроль за содержанием нитратов в почве, чтобы не допустить нарушения естественного круговорота азота в природе.

2.3. Круговорот фосфора в природе

Особенности биогеохимического цикла фосфора заключается в том, что в отличие от азота и углекислого газа, резервным фондом его является не атмосфера, а горные породы и отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи, т.е. в биокруговороте его практически отсутствуют газообразные соединения.

Круговорот фосфора в природе осуществляется посредством фосфатов, поэтому он не сложен, так как не сопровождается изменениями степени окисления атома фосфора. В почвах и породах широко распространено явление фиксации фосфора. Фиксаторами фосфора являются гидроксиды железа, марганца, алюминия, глинистые минералы. Однако фиксированный фосфор может на 40-50 % быть десорбирован и использован растениями. Это зависит от условий. Например, повышенная кислотность среды способствует десорбции фосфора и усилению миграции фосфорных соединений. Миграция фосфора возможна и за счет таких явлений, как водная и ветровая эрозия. Поэтому биогеохимический цикл фосфора значительно менее замкнут и менее обратим, чем циклы углерода и азота, а загрязнение окружающей среды фосфором особенно чувствительно.

Рис.5. Круговорот фосфора

Значительная часть фосфора рано или поздно попадает в океан и откладыва­ется в виде фосфатов в осадочных породах (рис. 5.).

Поступление фосфора в круговорот происходит в основном:

1) в процессе эрозии фосфатных пород;

2) вследствие минерализации продуктов жизнедеятельности и органических остатков растений и животных.

Образующиеся фосфаты поступают в наземные и водные экосистемы, где вновь могут потребляться растениями.

Потребляется фосфор растениями и животными для построения белков протоплазмы и в промышленном производстве удобрений и моющих средств.

В последние 50-75 лет общая картина распределения и миграции фосфора в биосфере резко нарушена человеком. Вот слагаемые этого явления.

1. Мобилизация фосфора из агроруд и шлаков, производство и применение фосфорных удобрений.

2. Производство многочисленных фосфорсодержащих препаратов и использование их в быту.

3. Производство фосфорсодержащих ресурсов продовольствия и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения и больших городов.

Развитие рыбного и китобойного промыслов, добыча морских моллюсков, водорослей влечет за собой перераспределение фосфора с океана на сушу.

В итоге наблюдается процесс фосфотизации суши. Процесс этот проявляется неравномерно. Увеличивается содержание фосфора в окружающей среде больших городов, индустриальных центров, и, наоборот, страны, экспортирующие органические продукты и не применяющие фосфорных удобрений, теряют запасы фосфора в своих почвах. Сохранение цикличности круговорота фосфора очень важно, потому что из всех биогенных веществ, необходимых организмам в больших количествах, фосфор – один из наименее доступных элементов на поверхности Земли.

Дата добавления: 2014-01-04