Обмен веществами между водорослями и высшими растениями

Азот

N   Азот Nitrogen (He)2s22p3

Атомный номер Атомная масса 14,007 Плотность, кг/м³ 1,251 Температура плавления, °С -210 Температура кипения, °С -195,8 Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 1,034 Электроотрицательность 3,0 Ковалентный радиус, Å 0,74 1-й ионизац. потенциал, эв 14,53

Азот

Историческая справка

Распространение в природе

Изотопы, атом и молекула Азота

Физические свойства

Химические свойства

Получение

Применение

Азот в организме

Азот (от греч. azoos - безжизненный, лат. Nitrogenium), N, химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса.

Историческая справка. Соединения Азота - селитра, азотная кислота, аммиак - были известны задолго до получения Азота в свободном состоянии. В 1772 году Д. Резерфорд, сжигая фосфор и других вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им "удушливым воздухом", не поддерживает дыхания и горения. В 1787 году А. Лавуазье установил, что "жизненный" и "удушливый" газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название "Азот". В 1784 году Г. Кавендиш показал, что Азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название Азот (от позднелатинского nitrum - селитра и греческого gennao - рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж. А. Шапталем. К началу 19 века были выяснены химическая инертность Азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с других элементами в качестве связанного азота. С тех пор "связывание" Азота воздуха стало одной из важнейших технических проблем химии.

Распространение Азота в природе. Азот - один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4·10¹⁵ т) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. В воздухе свободный Азот (в виде молекул N₂) составляет 78,09% по объему (или 75,6% по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и оксидов. Среднее содержание Азота в литосфере 1,9·10^-3% по массе. Природные соединения Азота - хлористый аммоний NH₄Cl и различные нитраты. Крупные скопления селитры характерны для сухого пустынного климата (Чили, Средняя Азия). Долгое время селитры были главным поставщиком Азота для промышленности (сейчас основные значение для связывания Азота имеет промышленный синтез аммиака из Азота воздуха и водорода). Небольшие количества связанного Азота находятся в каменном угле (1-2,5%) и нефти (0,02-1,5%), а также в водах рек, морей и океанов. Азот накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3%).

Хотя название "Азот" означает "не поддерживающий жизни", на самом деле это - необходимый для жизнедеятельности элемент. В белке животных и человека содержится 16-17% Азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, главным образом неорганические. Значит, количества Азот поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный Азот воздуха в соединения Азота.

В природе осуществляется круговорот Азота, главную роль в котором играют микроорганизмы - нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и другие. Однако в результате извлечения из почвы растениями огромного количества связанного Азота (особенно при интенсивном земледелии) почвы оказываются обедненными Азотом. Дефицит Азота характерен для земледелия почти всех стран, наблюдается дефицит Азота и в животноводстве ("белковое голодание"). На почвах, бедных доступным Азотом, растения плохо развиваются. Азотные удобрения и белковая подкормка животных - важнейшее средство подъема сельского хозяйства. Хозяйственная деятельность человека нарушает круговорот Азота. Так, сжигание топлива обогащает атмосферу Азотом, а заводы, производящие удобрения, связывают Азот воздуха. Транспортировка удобрений и продуктов сельского хозяйства перераспределяет Азот на поверхности земли. Азот - четвертый по распространенности элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода).

Изотопы, атом и молекула Азота. Природный Азот состоит из двух стабильных изотопов: ¹⁴N (99,635%) и ¹⁵N (0,365%). Изотоп ¹⁵N применяют в химических и биохимических исследованиях в качестве меченого атома. Из искусственных радиоактивных изотопов Азота наибольший период полураспада имеет ¹³N (T_½ = 10,08 мин), остальные весьма короткоживущие. В верхних слоях атмосферы, под действием нейтронов космического излучения, ¹⁴N превращается в радиоактивный изотоп углерода ¹⁴С. Этот процесс используют и в ядерных реакциях для получения¹⁴С. Внешняя электронная оболочка атома Азота состоит из 5 электронов (одной неподеленной пары и трех неспаренных - конфигурация 2s²2р³. Чаще всего Азот в соединениях 3-ковалентен за счет неспаренных электронов (как в аммиаке NН₃). Наличие неподеленной пары электронов может приводить к образованию еще одной ковалентной связи, и Азот становится 4-ковалентным (как в ионе аммония NH₄). Степени окисления Азот меняются от +5 (в N₂O₅) до -3 (в NH₃). В обычных условиях в свободном состоянии Азот образует молекулу N₂, где атомы N связаны тремя ковалентными связями. Молекула Азота очень устойчива: энергия диссоциации ее на атомы составляет 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), поэтому даже при t ок. 3300°С степень диссоциации Азот составляет лишь около 0,1%.

Физические свойства Азота. Азот немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м³ (при 0°С и 101325 н/м² или 760 мм рт. ст.), t_пл -209,86°С, t_кип-195,8°С. Азот сжижается с трудом: его критическая температуpa довольно низка (-147,1°С) а критическое давление высоко 3,39 Мн/м² (34,6 кгс/см²); плотность жидкого Азота 808 кг/м³. В воде Азот менее растворим, чем кислород: при 0°С в 1 м³ Н₂О растворяется 23,3 г Азота. Лучше, чем в воде, Азот растворим в некоторых углеводородах.

Химические свойства Азота. Только с такими активными металлами, как литий, кальций, магний, Азот взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких температур. С большинством других элементов Азот реагирует при высокой температуре и в присутствии катализаторов. Хорошо изучены соединения Азота с кислородом N₂O, NO, N₂O₃, NO₂ и N₂O₅. Из них при непосредственном взаимодействии элементов (4000°С) образуется оксид NO, который при охлаждении легко окисляется далее до оксида (IV) NO₂. В воздухе оксиды Азота образуются при атмосферных разрядах. Их можно получить также действием на смесь Азота с кислородом ионизирующих излучений. При растворении в воде азотистого N₂O₃ и азотного N₂O₅ ангидридов соответственно получаются азотистая кислота HNO₂ и азотная кислота HNO₃, образующие соли - нитриты и нитраты. С водородом Азот соединяется только при высокой температуре и в присутствии катализаторов, при этом образуется аммиак NH₃. Кроме аммиака, известны и другие многочисленные соединения Азот с водородом, например гидразин H₂N-NH₂, диимид HN=NH, азотистоводородная кислота HN₃(H-N=N≡N), октазон N₈H₁₄ и другие; большинство соединений Азота с водородом выделено только в виде органических производных. С галогенами Азот непосредственно не взаимодействует, поэтому все галогениды Азота получают только косвенным путем, например фтористый азот NF₃ - при взаимодействии фтора с аммиаком. Как правило, галогениды Азота - малостойкие соединения (за исключением NF₃); более устойчивы оксигалогениды Азота - NOF, NOCl, NOBr, NO₂F и NO₂Cl. С серой также не происходит непосредственного соединения Азот; азотистая сера N₄S₄получается в результате реакции жидкой серы с аммиаком. При взаимодействии раскаленного кокса с Азот образуется циан (CN)₂. Нагреванием Азота с ацетиленом С₂Н₂ до 1500°С может быть получен цианистый водород HCN. Взаимодействие Азота с металлами при высоких температурах приводит к образованию нитридов (например, Mg₃N₂).

При действии на обычный Азот электрических разрядов [давление 130-270 н/м² (1-2 мм рт. cт.)] или при разложении нитридов В, Ti, Mg и Са, а также при электрических разрядах в воздухе может образоваться активный Азот, представляющий собой смесь молекул и атомов Азота, обладающих повышенным запасом энергии. В отличие от молекулярного, активный Азот весьма энергично взаимодействует с кислородом, водородом, парами серы, фосфором и некоторыми металлами.

Азот входит в состав очень многих важнейших органических соединений (амины, аминокислоты, нитросоединения и других).

Получение Азота. В лаборатории Азот легко может быть получен при нагревании концентрированного раствора нитрита аммония: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O. Технический способ получения Азот основан на разделении предварительно сжиженного воздуха, который затем подвергается разгонке.

Применение Азота. Основная часть добываемого свободного Азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т. д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания Азот воздуха имеет разработанный в 1905 году цианамидный метод, основанный на том, что при 1000°С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси извести и угля в электрической печи) реагирует со свободным Азотом: СаС₂ + N₂ = CaCN₂ + С. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN₂ + 3H₂O = CaCO₃ + 2NH₃.

Свободный Азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий Азот находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный Азот в сжатом виде - в баллонах. Широко применяют многие соединения Азота. Производство связанного Азот стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

Азот в организме. Азот один из основных биогенных элементов, входящих в состав важнейших веществ живых клеток - белков и нуклеиновых кислот. Однако количество Азота в организме невелико (1-3% на сухую массу). Находящийся в атмосфере молекулярный азот могут усваивать лишь некоторые микроорганизмы и сине-зеленые водоросли.

Значительные запасы азота сосредоточены в почве в форме различных минеральных (аммонийные соли, нитраты) и органических соединений (азот белков, нуклеиновых кислот и продуктов их распада, то есть еще не вполне разложившиеся остатки растений и животных). Растения усваивают азот из почвы как в виде неорганических, так и некоторых органических соединений. В природных условиях для питания растений большое значение имеют почвенные микроорганизмы (аммонификаторы), которые минерализуют органический азот почвы до аммонийных солей. Нитратный азот почвы образуется в результате жизнедеятельности открытых С. Н. Виноградским в 1890 нитрифицирующих бактерий, окисляющих аммиак и аммонийные соли до нитратов. Часть усвояемого микроорганизмами и растениями нитратного азота теряется, превращаясь в молекулярный азот под действием денитрифицирующих бактерий. Растения и микроорганизмы хорошо усваивают как аммонийный, так и нитратный азот, восстанавливая последний до аммиака и аммонийных солей. Микроорганизмы и растения активно превращают неорганический аммонийный азот в органические соединения азота - амиды (аспарагин и глутамин) и аминокислоты. Как показали Д. Н. Прянишников и В. С. Буткевич, азот в растениях запасается и транспортируется в виде аспарагина и глутамина. При образовании этих амидов обезвреживается аммиак, высокие концентрации которого токсичны не только для животных, но и для растений. Амиды входят в состав многих белков как у микроорганизмов и растений, так и у животных. Синтез глутамина и аспарагина путем ферментативного амидирования глутамвиовой и аспарагиновой кислот осуществляется не только у микроорганизмов и растений, но в определенных пределах и у животных.

Синтез аминокислот происходит путем восстановительного аминирования ряда альдегидокислот и кетокислот, возникающих в результате окисления углеводов, или путем ферментативного переаминирования. Конечными продуктами усвоения аммиака микроорганизмами и растениями являются белки, входящие в состав протоплазмы и ядра клеток, а также отлагающиеся в виде запасных белков. Животные и человек способны лишь в ограниченной мере синтезировать аминокислоты. Они не могут синтезировать восемь незаменимых аминокислот (валин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин, лизин), и потому для них основным источником азота являются белки, потребляемые с пищей, то есть, в конечном счете, - белки растений и микроорганизмов.

Белки во всех организмах подвергаются ферментативному распаду, конечными продуктами которого являются аминокислоты. На следующем этапе в результате дезаминирования органический азот аминокислот вновь превращается в неорганический аммонийный азот. У микроорганизмов и, особенно у растений аммонийный азот может использоваться для нового синтеза амидов и аминокислот. У животных обезвреживание аммиака, образующегося при распаде белков и нуклеиновых кислот, осуществляется путем синтеза мочевой кислоты (у пресмыкающихся и птиц) или мочевины (у млекопитающих, в том числе и у человека), которые затем выводятся из организма. С точки зрения обмена азота растения, с одной стороны, и животные (и человек), с другой, отличаются тем, что у животных утилизация образующегося аммиака осуществляется лишь в слабой мере - большая часть его выводится из организма; у растений же обмен азота "замкнут" - поступивший в растение азот возвращается в почву лишь вместе с самим растением.

15. P - Фосфор 6. C - Углерод 8. O - Кислород Список химических элементов

Атмосферный азот

Азот необходим для жизни, так как он входит в структурный состав белков и аминокислот. В природной среде он существует в нескольких формах, которые имеют динамическую взаимозависимость, описываемую в виде круговорота азота (рис. 5.1). Хотя азот в молекулярной форме (N2) является доминирующим компонентом атмосферы (на него приходится 75% по объему), он может усваиваться в этой форме ограниченным числом организмов, которые способны его «фиксировать». Процесс фиксации превращает атмосферный азот, который растворен в воде, прямо в одну из наиболее биологически доступных его форм. Другие организмы затем способны утилизировать азот в этой фиксированной форме либо путем потребления организмов-фиксаторов азота, либо путем ассимиляции продуктов их жизнедеятельности.[ ...]

Азот широко распространен в природе, он является одним из основных элементов белковых тел - животных и растений. В основном он находится в атмосфере в виде свободных молекул. Подсчитано, что над 1 га поверхности Земли находится около 80 тыс. т азота. Но растения не могут непосредственно усваивать атмосферный азот. Для их питания необходимы неорганические соединения, растворимые в воде или в слабых кислотах. Минеральное сырье очень ограниченно используется для производства азотных удобрений. Главным сырьевым источником остается азот атмосферы. Перевод азота из свободного (молекулярного) состояния в химически связанную форму определил название области химической технологии - “производство (или технология) связанного азота”.[ ...]

Роль атмосферных электрических разрядов состоит и в том, что под их воздействием из атмосферного азота и кислорода синтезируются оксиды азота, которые с дождевыми водами попадают в почву и накапливаются в ней (от 4 до 10 кг в год на 1 гектар) в форме селитры и азотной кислоты.[ ...]

Оксиды азота образуются за счет окисления атмосферного азота в металлургических, электрических печах при высоких температурах.[ ...]

Фиксация атмосферного азота. Ни одно зеленое растение не может питаться непосредственно азотом атмосферы. Так как в результате деятельности денитрифицирующих бактерий непрерывно идет уменьшение в природе запасов связанного азота и перевод его в атмосферный азот, то жизни на земле грозила бы неминуемая гибель из-за азотного голода. Однако существует группа микроорганизмов, способная связывать атмосферный азот, делая его доступным для растений. Эти микроорганизмы называются азотфиксирующими бактериями, они разделяются на клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых •растений, и на свободно живущие в почве.[ ...]

Процесс фиксации атмосферного азота мик роорганизмами является безусловно полезным при любых системах земледелия и в естественных почвах. В последнем случае только он обеспечивает возврат молекулярного азота в биологический круговорот. Тем не менее чаще всего при изучении влияния пестицидов на почвенно-микробиологические процессы этот показатель обходится.[ ...]

Синтез аммиака из атмосферного азота химическим путем, осуществляемый методом Габера — Боша, происходит при температуре 400— 500 °С и высоком давлении (200—1000 атм). Клетки микроорганизмов проводят процесс азотфиксации в обычных условиях.[ ...]

Механизм фиксации атмосферного азота в клубеньках бобовых растений до последнего времени оставался неясным.[ ...]

Образование оксидов азота в процессах сжигания связано с окислением атмосферного азота и, в меньшей степени, с окислением органических соединений азота, содержащихся в топливе. С повышением температуры количество оксидов азота значительно увеличивается. Основным источником выбросов Л/Ох, не связанных с сжиганием топлива, является производство азотной кислоты.[ ...]

РЮХ (включает оксиды азота различной валентности). Производится в реакции атмосферного азота и кислорода при высокотемпературных процессах сжигания, напр, топлива (уголь, нефть, газ) и внутреннего сгорания (автомобили). Монооксид азота (N0), бесцветный газ без запаха, также является результатом горения. Вещество выбрано как нежелательный продукт, который предположительно имеет высокую теневую цену, поскольку обладает сильным влиянием на человека и окружающую среду.[ ...]

Еще одним источником атмосферного азота являются вулканы, компенсирующие потери азота, выключенного из круговорота при седиментации или осаждении его на дно океанов.[ ...]

Большая часть оксидов азота образуется при связывании атмосферного азота в пламени КС, их называют термическими. Оксиды азота получаются также в результате реакции химически связанного азота, присутствующего в топливе.[ ...]

Особенно значима в круговороте азота роль симбиотических (от греч. симбиоз - сожительство) клубеньковых бактерий, локализующихся на корнях растений преимущественно семейства бобовых. Бактерии родов азотобактер или ризобиум способны путем ферментативного расщепления молекул N3 фиксировать атмосферный азот и делать его доступным корневым системам растений.[ ...]

Более сложным является круговорот азота (рис. 218), самым большим резервуаром которого служит атмосфера (около 80%). Поскольку большинство растений и животных не может использовать атмосферный азот (N3), то он конвертируется почвенными азот-фиксирущими бактериями, корневой системой бобовых растений и цианобактериями в нитриты (М02 ), а затем в нитраты (N0, ). Этот процесс получил название нитрификации. Растения восстанавливают нитраты, т. е. усваивают азот и синтезируют белки. Круговорот азота далее заключается в том, что почвенные микроорганизмы разрушают животные отходы и остатки мертвых организмов, в результате чего освобождается аммоний, который конвертируется нитрифицирующими бактериями в растворимые соли нитратов, используемые в производстве белков в растениях. В результате поедания растений травоядными животными растительные белки в их организме превращаются в животные.[ ...]

Существуют две группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободно-живущие микроорганизмы. Потенциальные возможности симбиотических азотфиксаторов значительно выше, чем свободноживущих.[ ...]

И, наконец, очень крупным источником азота в почве является азот минеральных удобрений, который получается связыванием атмосферного азота промышленными способами.[ ...]

В природе имеются значительные запасы азота. Во-первых, большие количества азота входят в состав населяющих землю организмов, главным образом растений. При отмирании этих организмов азот попадает в почву и водоемы и подвергается воздействию микроорганизмов. Сначала аммонифицирующие микроорганизмы превращают органический азот в минеральный, доступный растениям. Далее нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты, переводя таким образом азот в еще более доступную для растений форму. Параллельно происходит процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Этот процесс осуществляется денитрифицирующими бакте-териями и ведет к переходу азота в атмосферу и обеднению почвы. Фиксация атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущи-ми азотфиксирующими бактериями вновь обогащает почву связанным азотом.[ ...]

Это указывает, что фиксированный меченый азот попадает в тела бактерий из тканей высшего растения, которое является источником азотного питания для бактерий. Таким образом, фиксация атмосферного азота локализована не в теле клубеньковых бактерий, а в клубеньковой ткани высшего растения. Важная роль клубеньковых бактерий заключается в том, что они индуцируют образование этой специфической клубеньковой ткани. Дальнейшие исследования показали, что максимальное содержание меченого азота в отдельных азотистых фракциях клеточного сока клубеньков всегда приходится на амидную группу аспарагина и глутамина. Так как эта группа может рассматриваться как трансформированный аммиак, то именно •аммиак и является конечным неорганическим продуктом биологической фиксации азота.[ ...]

Основными причинами образования оксидов азота в отходящих дымовых газах реакторов огневого обезвреживания являются окисление атмосферного азота и образование оксидов азота из азотсодержащих соединений.[ ...]

Как известно, высшие растения не используют азота в газообразном состоянии. В качестве непосредственного источника азотного питания атмосферный азот имеет в общем небольшое значение. Соединений азота в воздухе немного и в почву их поступает (вместе с дождем, инеем, снегом) примерно около 5 кг в год на 1 га. Это составляет лишь небольшую часть (до 10%) азота, потребляемого растительностью.[ ...]

Важным компонентом в питании лишайников является азот. Те лишайники, которые имеют в качестве фикобионта зеленые водоросли (а их большинство), воспринимают соединения азота из водных растворов, когда их слоевища пропитываются водой. Возможно, что часть азотистых соединений лишайники берут и прямо из субстрата — почвы, коры деревьев и т. д. Экологически интересную группу составляют так называемые нитрофильные лишайники, растущие в местообитаниях, богатых азотистыми соединениями, — на «птичьих камнях», где много экскрементов птиц, на стволах придорожных деревьев и т. д. (виды ксан-тории, фисции, калоплаки и др. ). Лишайники, имеющие в качестве фикобионта сине-зеленые водоросли (особенно ностоки), способны фиксировать атмосферный азот, так как этой способностью обладают содержащиеся в них водоросли. Эти лишайники часто селятся на субстратах, весьма бедных азотистыми соединениями. Большая часть азота, фиксированного водорослью, направляется микобионту и лишь незначительная часть используется самим фи-кобионтом. Имеются данные, что микобионт в слоевище лишайника ведет активный контроль над освоением и распределением азотистых соединений, фиксированных из атмосферы фико-бионтом.[ ...]

Азотфиксаторы - микроорганизмы, которые связывают атмосферный азот в соединения, доступные для питания растений.[ ...]

Водоросли прямо или косвенно участвуют в обогащении почвы азотом. Многие сине-зеленые водоросли являются фиксаторами атмосферного азота. В почвах СССР обнаружено 95 видов водорослей, для которых экспериментально доказана азотофиксация. В целинных почвах умеренной полосы накопление азота водорослями достигает 17—24 кг ¡га, а на поливных полях тропической зоны — до 90 кг/га. Методом меченых атомов доказано, что фиксированный водорослями азот может усваиваться другими водорослями, грибами п высшими растениями.[ ...]

Таким образом, в природе происходят не только разложение связанного азота и поступление его в воздух, но и обратный процесс — переход атмосферного азота в органический.[ ...]

Н. Войек в 1930 г. впервые установил роль азотобактера в процессе фиксации атмосферного азота. Им было обнаружено, что этот микроорганизм в чистых культурах развивается очень плохо и не усваивает атмосферного азота без добавления молибдена. Интенсивность этого процесса и количество связываемого азота в значительной мере зависят от уровня молибденового питания растений. Было доказано, что связывание азота клубеньковыми бактериями бобовых растений происходит при определенном количестве молибдена в почве.[ ...]

Назначение корневых клубеньков саговниковых состоит прежде всего в усвоении атмосферного азота. Нельзя не связать с этим способность многих саговниковых мириться с крайне бедными азотом субстратами. С другой стороны, по предположению ряда ботаников, кораллоиды по функции аналогичны дыхательным корням некоторых хвойных и цветковых — пневматофорам.[ ...]

Выпадение из микробоценоза синезеленых водорослей ограничивает поступление атмосферного азота в биологический круговорот, что имеет существенное значение для азотного баланса, наприМер, затопляемых почв рисовых полей. Вполне вероятно, что критическим звеном экосистемы может оказаться какая-то функциональная группа микроорганизмов, например автотрофные нитрификаторы, или всего-навсего один вид, например клубеньковые бактерии. В случае гибели клубеньковых бактерий произойдет разобщение бобово-ризо-биального симбиоза. Прекратится фиксация молекулярного азота. В результате потери азота за счет утраты азотфиксирующей способности растений могут достигать 200—300 кг/га. Снизится продуктивность бобовых культур в целом. Для получения высоких урожаев потребуется дополнительное введение в почву азотных минеральных удобрений.[ ...]

Другой важной особенностью водорослей является способность синезеленых фиксировать атмосферный азот [15, 16]. В почвах тундры азотфиксирующие синезеленые водоросли также играют существенную роль. Выявлена положительная корреляции между интенсивностью азотфиксации, численностью азотфиксирующих водорослей и влажностью почвы [17]. В этой же работе определено количество азота, накапливающегося в почвах тундры (1,6 —9 кг на 1 га за месяц).[ ...]

Как указывалось выше, в установках огневого обезвреживания отходов образование оксидов азота вследствие окисления атмосферного азота не имеет существенного значения. Поэтому применяемые методы снижения образования N0 (сжигание топлива с малыми избытками воздуха, рециркуляция дымовых газов, подача воды или водяного пара в зону горения и др.) неприемлемы для этих установок.[ ...]

Альгомелиорация позволяет интенсифицировать процессы образования почв: водоросли связывают атмосферный азот и тем самым улучшают свойства почвы. Водоросли способствуют биологическому закреплению удобрений в почве. На голых песчаных субстратах водоросли являются пионерами зарастания. Почвенные водоросли ослабляют процессы термоэрозии, увеличивают аэрированность почв, сохраняют их влажность.[ ...]

Встречаются в иле бактерии, окисляющие метан и водород, возбудители брожений, анаэробный фиксатор атмосферного азота и др.[ ...]

В процессе гниения трупов растений и животных денитрифицирующие бактерии превращают нитраты в свободный азот (Ж)2 -> Ж)а -» N20 -> N2, который уходит в атмосферу, но азотфиксирую-щие бактерии снова конвертируют атмосферный азот в органические соединения, доступные для усвоения растениями.[ ...]

Биологические молекулы синтезируются из низкомолекулярных предшественников, которыми являются окись углерода, вода и атмосферный азот и которые в процессе метаболизма превращаются через промежуточные соединения возрастающей молекулярной массы (строительные блоки) в биологические макромолекулы с большой молекулярной массой (рис. 42). На этом уровне начинаются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и др.).[ ...]

Одним из наиболее важных процессов взаимодействия микроорганизмов с высшим растением является симбиотическая фиксация атмосферного азота — основного элемента, определяющего величину и качество урожая. Общее количество молекулярного азота, вовлекаемого в биологический круговорот симбиотической бобово-ризоби-альной системой, только в СССР составляет ежегодно 3 млн т. Многолетний отечественный и зарубежный опыт показывает, что эффективный бобово-ризобиальный симбиоз — не только залог получения высокого и качественного урожая бобовых культур, а следовательно, и возможности решения проблемы пищевого белка, но и наиболее экономичный источник пополнения запасов азота в почве. Для использования дешевого ’’биологического азота” в сельскохозяйственном производстве многих стран увеличивают посевные площади под бобовыми культурами, а также широко применяют предпосевную обработку семян препаратами клубеньковых бактерий, получаемых на основе активных штаммов Rhizobium. Характер и эффективность симбиотических взаимоотношений бобового растения с клубеньковыми бактериями зависят от физиолого-биохимического состояния обоих партнеров, в связи с чем влияние каких-либо факторов на одного из них непременно отражается на продуктивности системы в целом.[ ...]

Питательными веществами, необходимыми в больших количествах для роста растений, являются углекислый газ, неорганический азот и фосфаты; многие другие элементы, например железо, хотя и в очень небольших количествах, также необходимы для роста растений. Наиболее действенный способ контроля над эвтрофикацией озера — ограничение количества питательных веществ для растений. Естественные воды с преобладающей бикарбонатной щелочностью содержат достаточно углерода, чтобы обеспечить избыток углекислого газа, необходимый для роста растений. В большинстве обследованных озер лимитирующими факторами были признаны фосфор или азот. В настоящее время для контроля над ростом растений в озерах основное внимание уделяется уменьшению поступления фосфора.[ ...]

Любопытна интерпретация этого результата, согласно которому для возникновения живого вещества и биогеохи-мического круговорота азота необходимо иметь какое-то начальное ненулевое количество азотных соединений в усваиваемой форме. По-видимому, в «прабиосфере» это могли быть соединения, образовавшиеся из атмосферного азота в результате гроз. Очевидно, что их было мало, но для того, чтобы начал функционировать круговорот, должна была быть малой и пороговая величина А — [¿/а. А для этого живое вещество должно было обладать бол ыпой скоростью производства биомассы (а велико) и медленно отмирать (р, 1/У, где Т — среднее время жизни живого вещества; Т должно быть велико).[ ...]

Одна из основных движущих сил сукцессии — изменение почвы первыми колонистами. Ольха также способствует сильному подкислению почвы, снижая за 50 лет pH ее поверхности приблизительно с 8,0 до 5,0. После этого ситхинская ель, используя накопленный азот, может поселяться и замещать ольху. Постепенное запасание в почве углерода ведет к развитию ее мелкокомковатой структуры, повышению аэрации и влагоемкости субстрата.[ ...]

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.[ ...]

В выбросах карбюраторных двигателей основная доля вредных веществ приходится на оксид углерода - продукт неполного сгорания топлива, углеводороды - несгоревшее топливо и оксиды азота - продукт окисления атмосферного азота.[ ...]

Мутуализм — это взаимодействие между двумя организмами разных видов, которое выгодно для каждого из них. Например, азотфиксирующие клубеньковые бактерии обитают на корнях бобовых растений, конвертируя атмосферный азот в форму, доступную для усвоения этими растениями. Следовательно, бактерии обеспечивают растения азотом. В свою очередь растения обеспечивают клубеньковые бактерии всеми необходимыми питательными веществами. Мутуализмом можно считать также взаимодействие между микроорганизмами, обитающими в толстом отделе кишечника человека, и самим человеком. Для микроорганизмов выгода определяется тем, что они обеспечивают свои питательные потребности за счет содержимого кишечника, а для человека выгода состоит в том, что микроорганизмы осуществляют дополнительное переваривание пищи и еще синтезируют крайне необходимый для него витамин К. В мире цветковых растений мутуализмом является опыление насекомыми растений и питание насекомых нектаром растений. Мутуализм значим и в «переработке» органических веществ. Например, переваривание целлюлозы в желудке (рубце) крупного рогатого скота обеспечивается содержащимися в нем бактериями.[ ...]

Бактерии встречаются даже в самых отдаленных от берега местах Ледовитого океана. Б. Л. Исаченко обнаружил нитрифицирующие, денитрифицирующие бактерии, а также бактерии, восстанавливающие сернокислые соли и усваивающие атмосферный азот (Azotobactвr и С1. ра,51еиг1апит) на глубине 100 м при общей глубине моря 180 м. Морские микробы лучше развиваются при содержании в воде 2—3% хлористого натрия.[ ...]

Животные и косвенно влияют на лишайники, выделяя экскременты, уплотняя почву, повреждая субстраты и т. д. Как известно, большинство лишайников могут существовать в таких условиях, где снабжение нитратами крайне скудно, так как многие из них способны фиксировать атмосферный азот или извлекать его из растворов, вымытых из субстратов дождевой водой. Но существует особая группа нитрофильных лишайников, тесно связанная с нитрогенными местообитаниями. Такие лишайники обычно поселяются на местах птичьих базаров, на скалах, покрытых экскрементами гнездящихся здесь птиц. Приспособление к нитрогенным местообитаниям связано прежде всего с физиологической адаптацией лишайников, их способностью, например, ассимилировать азот в виде аммония. В нитрогенных условиях слоевища накипных лишайников нередко сильно разрастаются и принимают форму маленьких кустиков.[ ...]

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: