КРЪГОВРАТ НА КРЪГОВРАТ НА АЗОТА АЗОТА И ВЪГЛЕРОДАИ ВЪГЛЕРОДА

УРОК

1) емисии от изгаряне на изкопаеми горива;

2) загуба на газове N2 и N2O,

3) валежи; 4) съхраняване на

атмосферен азот под формата на газ;

5) свързване на атмосферния водород при мълнии;

6) бактериално свързване на атмосферния водород;

7) торове; 8 ) оттичане; 9) филтриране; 10) еутрофикация; 11) амоняк (NH4); 12) филтриране; 13) нитрификация; 14) нитрити (NO2); 15) нитрификация; 16) нитрати (NO3); 17) консумация от

растенията;18 ) денитрификация; 19) органична материя (R-

NH2);20) минерализация.)

13

2

7

10

8

16 15

14

11

9,12

1819

4

6

5

КРЪГОВРАТ КРЪГОВРАТ НА АЗОТА НА АЗОТА

13

17

20

Азотът в природата е относително инертен. Под действие на електрични изпразвания (мълнии) само нищожна част част от него реагира с кислорода и в крайна сметка дава азотна киселина,падаща на повърхността с валежите. Съществува и сложна директна фиксация на атмосферния азот от бактерии и водорасли, превръщащи го в нитрати . Малка част азотни съединения (NH3 и NO) идват с вулканични газове. Попадналият в почвата и водите азот се усвоява лесно от растенията и е важен градивен елемент на азотосъдържащите органични съединения. Азотът е елемент, който определя развитието на растителните организми. Неговата концентрация във водите и океаните е силно ограничена, както друг биоелемент- фосфора .

Растителните и животинки остатъци и екскрементите им отиват в почвата или в дънния бентос. Тук тези органични вещества стават храна на гъби, микроводорасли и бактерии, като при наличието на кислород се получават различни продукти – амоняк , азотен оксид, нитрити или нитрати.Те се поемат от коренните системи на растенията и така продължава синтеза на нови градивни частици.

Антропогенната намеса в кръговрата на азота е една целенасочена дейност, датираща отпреди повече от 200 години. Изразява се в специално внасяне в почвата на азот и азотни съединения, главно нитрати или амониеви соли. За да се осигури необходимото количество свързан азот, е развита мощна промишленост, използваща различни химични процеси за свързване на атмосферния азот. Внасянето на азотни съединения в почвата води до значително повишаване на плодородието и.

КРЪГОВРАТ НА АЗОТА КРЪГОВРАТ НА АЗОТА

• Организмите се нуждаят от азот, за да произвеждат аминокиселини. Атмосферата се състои от 78% азот, но повечето организми не могат да използват тази форма на азот, а се нуждаят от свързан азот. Кръговратът на азота произвежда свързания азот, от който се нуждаят тези организми. Бактериите, осъществяващи свързването на азота, поемат азота от атмосферата и произвеждат амоняк ( NH3 ).

Ролята на бактериите в кръговрата Ролята на бактериите в кръговрата на азота на азота • В почвата около 99% от азота се среща в

органична форма (протеини, нуклеопротеиди, аминозахари, аминокиселини и карбамиди) и само около 1% под формата на минерали (NH3, NO3 и NO2).

• В атмосфератаазота се намира или в елементарна форма или във формата на азотни окиси (N2, N2O, NO). Микробиологичното преобразуване на азота преминава през няколко фази - части от азотния цикъл, при които постоянно и едновременно протичат процесите на минерализация и имобилизация.

• Минерализирането на органичните вещества (амонификацията) се извършва с помощта на амониевите йони - NH4

+ и чрез тяхната оксидация се образуват нитрати (нитрификация).

• И двата процеса са много важни за храненето на растенията и на аминоаутотрофните микроорганизми, които усвояват азота от амоняка и нитратите за да го вградят отново в органични азотни вещества.

• Една част от нитратите, при анаеробни условия се превръщат в газ и се отделят от почвата в атмосферата под формата на елементарен азот (денитрификация).

• В процеса на метаболизма микроорганизмите редуцират този елементарен азот и го вграждат в своите и на растенията протеините (фиксиране на азота), с което азотния цикъл се затваря.

Амонификация Амонификация • Протеините са съставен елемент на всеки жив

организъм. • В клетките с помощта на междуклетъчните

протеази аминокиселините се разлагат на амоняк, органична киселина и CO2. При анаеробни условия освен тези продукти се образуват още амини и H2S . Включването на амоняка в азотния цикъл може да бъде в различна форма, но това зависи най-вече от съотношението на въглерода и азота в почвата (C : N).

• Ако това съотношение е по-голямо от 25 : 1, микроорганизмите усвояват амоняка и го включват в биосинтезирането на протеин, като по този начин той не може да се отдели от клетките им.

Нитрификация и Нитрификация и Денитрификация

• Нитрификацията е част от азотния цикъл, при който по микробиологичен път протича преобразуването на амониевия азот в нитратна и нитритна форма. Ролята на микроорганизмите в този процес е била открита още от Пастьор през 1870 година. Процесът на нитрификация протича в две фази. През първата фаза амонякът се окислява до нитрити,което се нарича нитриция. Втората фаза обхваща окислителната реакция на нитрите, която се нарича нитрация.

• Денитрификация извършват растенията, алгите, бактериите, и гъбите, които използват нитратите като ги преобразуват в амонячна форма, а след това ги включват в биосинтеза на аминокиселините. Обикновено под денитрификацията се разбира процеса на редукция на нитратите.

Кръговрат на въглерода

Въглеродът като биогенен елемент е с първостепенно значение. Съществуването му в природата се свежда главно до две минерални проявления. Те са варовиците (СаСО3) с биологичен произход и въглеродния диоксид (СО2), който се явява циркулиращата форма на неорганичния въглерод. Атмосферата съдържа само 0,03% СО2.

Кръговратът на въглерода в природата е един от най –сложните в природата и може да се разглежда като съставен от два , доста приличащи си цикъла. На сушата фотосинтезиращите растения от CO2(от въдуха) и H2O (от въздуха и почвата) под действието на слънчевите лъчи и хлорофила синтезират органични съединения – извършва се фотосинтеза. Фотосинтезата е един от най-важните процеси в развитието и съществуването на живата материя. От него зависят всички живи организми. Извършва се в клетките на растенията от хлорофилните белтъци в хлоропластите.

Въглеродният диоксид (CO2) е основния парников газ след водните изпарения. Въглеродът се съхранява в изкопаемите горива под земята и далеч от биосферата. „Органичният въглероден цикъл” описва как въглерода преминава между морето, земните екосистеми и атмосферата. Без човешко влияние обменът между тези резервоари на въглерод е балансиран – например растенията приемат въглерод докато растат, а освобождават въглерод при своето гниене.

Морската вода с повърхността си е в контакт с атмосферата на огромна площ и когато има недостиг от въглероден диоксид, океанът го поглъща от въздуха. Тези процеси са част от въглеродния цикъл на планетата. Този бавен кръговрат на земната кора е много важен за живота.

 

Въглеродът е важна съставна част на всички органични съединения. В сухото вещество на белтъчините се съдържат 52,5%, на мазнините — 76,5% и на въглехидратите — 43,8% въглерод. Поради това и пътищата за снабдяване на организма с въглерод и особено за отделяне на въглерод са значително повече, отколкото при азота. Основен път за снабдяване на организма с въглерод е храната. С нея постъпват 99,95% от необходимия на организма въглерод.Твърде малки количества въглерод постъпват в организма с водата.

Когато обаче хората изсичат дървета или изгарят изкопаеми горива, по този начин те освобождават допълнителни количества въглерод в атмосферата, увеличавайки парниковия ефект. Проблемът е особено сериозен при изкопаемите горива, тъй като тяхното използване добавя към „органичния въглероден цикъл” въглерод, който иначе би останал дълбоко в земята. Част от този въглерод достига атмосферата, втора част – дърветата, растенията и земните почви, а трета част отива в океаните. Повечето остава в атмосферата, тъй като ние изсичаме горите и изграждаме градове, пътища, фабрики, намалявайки способността на земната биосфера да абсорбира въглерод.