Цикл азота в природе как условие жизни для растений и животных

Азот – седьмой элемент периодической таблицы Менделеева. Проявляет две валентности – III и V. В природе это двухатомный газ (N2), плохо растворимый в воде. За счёт прочной тройной связи между атомами азот является малоактивным веществом, вступающим в реакции только при нагревании или под действием катализатора.

Круговорот

Схему круговорота азота в природе условно можно разделить на две части – грунтовую и атмосферную. Круговорот азота через почву осуществляется следующим образом:

- в результате гниения органических веществ (растений, животных) азот превращается в аммиак (NH3);

- под действием бактерий аммиак окисляется до азотной кислоты (HNO3);

- азотная кислота вступает в реакцию с элементами почвы, образуя кислые соли (нитраты) – СаСО3, Ca(NO3)2;

- нитраты поглощают растения.

В атмосферу азот также попадает в результате гниения или при горении органических веществ, например, дров или торфа. Под действием разрядов молнии азот соединяется с кислородом, образуя оксид азота (II) – NO, а затем оксид азота (IV) – NO2.

Оксиды реагируют с водой, образуя азотную кислоту. Она попадает в почву вместе с дождями, где образуются нитраты.

Кроме того, свободный азот способны усваивать азотфиксирующие бактерии и некоторые виды сине-зеленых водорослей. Азотфиксирующие бактерии (азотфиксаторы) находятся в симбиозе с растениями. Например, клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых растений. Азотфиксаторы могут усваивать азот в присутствии или в отсутствии кислорода, т.е. могут являться аэробами или анаэробами. Они также синтезируют нитраты. Растения могут усваивать азот только в составе солей азотной кислоты. Вместе с листьями азот попадает сначала в организм травоядных животных (консументов первого порядка), а затем – хищных животных (консументов второго порядка). Обратно азот возвращается при гниении и в составе мочевины (CH4N2O).

Часть нитратов окисляется специальными денитрифицирующими бактериями до свободного азота, который возвращается в атмосферу. Процесс восстановления свободного азота из сложных соединений называется денитрификацией.

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гемов и др. В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов.

Очень важно изучать и контролировать круговорот азота, особенно в антропогенных биоценозах, потому что небольшой сбой в какой-либо части цикла может привести к серьёзным последствиям: сильным химическим загрязнениям почв, зарастанию водоемов и загрязнению их продуктами разложения отмершей органики (аммиак, амины и др.), высокому содержанию растворимых соединений азота в питьевой воде.

Для изучения особенностей круговорота азота можно использовать комплексную методику по изучению содержания ионов нитритов (NO2-), нитратов (NO3-) и аммония (NH4+)в почве и её микробиологических показателях.

23.Красная книга Республики Башкортостан — перечень редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных и растений на территории Башкирии. В 1984 году вышло первое неофициальное издание Красной книги Башкирской АССР, а в 1987 году она была переиздана с небольшими изменениями (исключено 3 и добавлено 17 видов), в состав последней вошли 184 вида высших сосудистых растений и 154 вида животных. Красная книга РБ имеет статус официального документа.

Красная книга Республики Башкортостан состоит из 3 томов:

Первый том Красной книги РБ (2001) включил в себя 232 вида редких и исчезающих высших сосудистых растений. 26 из них занесены в Красную книгу Российской Федерации. Второй том (2002) включил в себя 60 видов мохообразных, водорослей, лишайников и грибов. Четыре вида лишайников, пять видов грибов занесены в Красную книгу России, восемь видов — в Красную книгу мохообразных Европы. Третий том ( 2003). Обеднение фауны Башкортостана стало настолько серьезной проблемой, что специалисты решили взять под законодательную защиту редкие виды зверей и птиц. В Башкортостане законодательно защищены 112 видов животных. В третьем томе Красной книги (2003), посвящённом животным, перечислены 29 видов беспозвоночных, 7 — рыб, три — земноводных, 6 — пресмыкающихся, 49 — птиц, 18 видов млекопитающих. В настоящее время на охраняемых природных территориях республики под защитой такие животные, как лось, марал, косуля, медведь, рысь, бобр, барсук, сурок-байбак, кабан, норка, выхухоль и некоторые другие. За четыре века с территории Башкирии исчезли 10 видов животных, это тарпан, северный олень, сайгак, росомаха, соболь, чёрный гриф, белоголовый сип, дрофа, кудрявый пеликан, белорыбица. Красная книга РБ охватывает не только тех животных, которые уже оказались редкими, то есть на грани исчезновения, но и тех, которые могут пополнить этот список в ближайшее время.

Красная книга Российской Федерации (ККРФ) — основной государственный документ, учреждённый в целях выявления редких и находящихся под угрозой исчезновения диких животных, дикорастущих растений и грибов, а также некоторых подвидов и локальных популяций. Правовую основу формирования и ведения ККРФ и Красных книг субъектов Российской Федерации составляют Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» от 19 декабря 1991 года и Федеральный закон «О животном мире» от 5 мая 1995 года. Ведение и издание Красной книги Российской Федерации выполняет обязательства России по принятой в 1992 году в Рио-де-Жанейро Конвенции о биологическом разнообразии. В отличие от большинства красных книг как мирового, так и национального уровней, занесение вида в Красную книгу России автоматически влечёт за собой возникновение законодательной защиты, своего рода «презумпцию запрета добывания», независимо от категории статуса вида. Органом, отвечающим за ведение и издание Красной книги России, является Госкомэкология РФ, научное обеспечение возложено на Всероссийский научно-исследовательский институт охраны природы. В соответствии с действующим законодательством Красная книга должна издаваться не реже одного раза в 10 лет.

24. Цикл углерода в природе

 В ходе химических и физических процессов в земной биосфере постоянно проходит круговорот углерода (С). Этот элемент является важнейшим компонентов всех живых организмов. Атомы углерода постоянно циркулируют в различных сферах нашей планеты. Так, цикл карбона отображает динамику жизни на Земле в целом.

Как осуществляется круговорот карбона?

Большая часть углерода входит в состав атмосферы, а именно в виде углекислого газа. В водной среде также имеется диоксид углерода. Вместе с тем, как происходит круговорот воды и воздуха в природе, совершается оборот С в окружающей среде. Что касается углекислого газа, то из атмосферы он поглощается растениями. Далее происходит фотосинтез, после которого образуются различные вещества, в состав которых входит карбон. Общее количество углерода разделяется на части:

- некоторое количество остается в составе молекул растений, присутствуя в них до момента отмирания дерева, цветка или травы;

- вместе с флорой карбон попадает в организм животных, когда те питаются растительностью, и в процессе дыхания они выдыхают СО2;

- когда плотоядные животные съедают травоядных, то С попадает в организм хищников, выделяясь потом через органы дыхания;

- часть углерода, оставшись в растениях, попадает в грунт, когда они отмирают, и в результате карбон соединяется с атомами иных элементов, и вместе они принимают участие в образовании топливных полезных ископаемых, таких как уголь.

Когда углекислый газ попадает в водную среду, испаряется и поступает в атмосферу, принимая участие в круговороте воды в природе. Часть карбона поглощается морской флорой и фауной, а когда они отмирают, то и углерод скапливается на дне акватории вместе с останками растений и животных. Значительная часть С растворяется в воде. Если карбон входит в состав пород, топливных либо осадочных, то эта часть теряется из атмосферы.

Стоит отметить, что углерод поступает в воздух благодаря извержениям вулканов, при выдыхании углекислого газа живыми существами и выбросам различных веществ при сжигании топлива. В связи с этим сейчас ученые установили, что в воздухе накапливается избыточное количество СО2, что приводит к парниковому эффекту. В данный момент, переизбыток этого соединения значительно загрязняет воздушную среду, негативно влияет на экологию всей планеты.

Таким образом, углерод – это важнейший элемент в природе, участвует во многих процессах. От его количества в той или иной оболочке Земли зависит ее состояние. Чрезмерное количеств карбона может привести к загрязнению окружающей среды.