Основные стадии круговорота азота

 

Азот составляет около 80% атмосферного воздуха и является крупнейшим резервуаром и предохранительным клапаном атмосферы. Однако большинство организмов не могут усваивать азот из воздуха. Это доступно только некоторым организмам – бактериям, которые существуют в симбиозе с бобовыми растениями (горох, фасоль, соя). Они поселяются на корнях бобовых растений, образуя клубеньки, в которых и происходит химическая фиксация азота. 

Общее время круговорота азота – примерно 100 лет. Усвоение азота

происходит в несколько этапов:

1 этап – аммонификация, в процессе которого происходитобразованию аммиака. Аммиак используется растениями для синтеза аминокислот, из которых состоят белки. 

2 этап - нитрификация, при этом образовавшийся аммиак преобразуется в соли азотной кислоты – нитраты, которые затем усваиваются корнями растений и транспортируются в листья, где происходит синтез белков.

3 этап - денитрификация – это процесс разложения белков. Распад идет

сначала с образованием нитратов, потом аммиака и, наконец, молекулярного азота. 

 

Аммонификация, возбудители, значение процесса

 

Аммонификация - это минерализация азотсодержащих органических веществ, протекающая под воздействием аммонифицирующих микробов, выделяющих протеолитические ферменты. Благодаря аммонификации представителей растительного и животного мира и их продуктов жизнедеятельности (мочевины, испражнений) почва обогащается азотом и другими соединениями. Одновременно с этим аммонифицирующие микробы выполняют санитарную роль, очищая почву и гидросферу от разлагающегося органического субстрата. Подсчитано, что весь животный мир земного шара за сутки выделяет 150 тыс. т мочевины. За год это составляет более 50 млн. т мочевины, или 20 млн. т азота.

Аммонификация происходит с участием:

1. спорообразующих аэробов, например, картофельной бактерии, капустной бактерии, грибовидной бациллы и др. 

2. не образующих спор аэробных аммонификаторов, например, Е. coli, Ps.

fluorescens.

3. анаэробных    спорообразующих   аммонификаторов,     например, газообразующей клостридии.

Аммонификацию вызывают также актиномицеты, грибы, триходермы,

живущие в почве.

 

Нитрификация, возбудители, значение процесса

 

Нитрификация    –        биохимический процесс окисления аммиака, образующегося в почве, навозе, воде, до азотной кислоты. Возбудителями являются нитрифицирующие бактерии. Чистые культуры этих бактерий впервые были получены в 1889г. Виноградским, а дальнейшие его исследования положили прочное основание современному пониманию этого явления. 

Опыты с чистыми культурами возбудителей процесса нитрификации показали, что он идет в две фазы и обусловливается жизнедеятельностью двух групп нитрифицирующих бактерий. В первой фазе нитритные бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты. Вторая фаза нитрификации, является результатом жизнедеятельности нитратных бактерий и сопровождается окислением азотистой кислоты в азотную, По мере образования азотистая и азотная кислоты связываются обычно имеющимися в окружающей среде основаниями и образуют соли этих кислот - нитриты и нитраты.

 

Денитрификация, возбудители, значение процесса

 

Денитрификация, протекающая под воздействием микробов, представляет собой восстановление нитратов с образованием в качестве конечного продукта - молекулярного азота, возвращающегося из почвы в атмосферу. С точки зрения биологического окисления денитрификация является примером анаэробного дыхания, при котором микроорганизмы используют связанный кислород в качестве акцептора водорода в отсутствии свободного кислорода. 

Денитрификация протекает в анаэробных условиях: переувлажненных почвах, водоемах и приводит к потере связанных форм азота, необходимых живым организмам. Ферменты нитрит- и нитратредуктазы содержат многие микроорганизмы, например, псевдомонады, бациллы, энтеробактерии. Вызывается этот процесс денитрифицирующими бактериями, например, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa.

 

Азотфиксация, возбудители, значение процесса

 

Азотфиксация – это процесс усвоения молекулярного азота, перевода его в связанное состояние некоторыми микроорганизмами - диазотрофами.   

Различают симбиотические и несимбиотические фиксаторы азота.  

К симбиотическим относят прокариоты, внедряющиеся в клетки корня, стимулирующие их деление, ведущее к образованию клубеньков. Внутри клеток растений они фиксируют N₂. Симбионты характерны для бобовых растений: сои, люцерны, гороха и т.д.

Несимбиотические     азотфиксаторы представлены свободноживущими бактериями популяции родов Azotobacter, Clostridium, Bacillus, Pseudomonas, цианобактерии и др.

На основе азотфиксирующих бактерий созданы биологические удобрения, используемые для улучшения азотного питания растений: азотобактерин, ризобин, агрофил и др.