Органические соединения азота почвы переводятся

1. Укажите главную функцию билсферы и посяните, в чем она выражается.

Обеспечение креговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмсоферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

2. Назовите процесс (процессы), благодаря которому (которым) происходит постепенное разрушение литофсеры и перенос ее компонентов в моря и океаны.

Вода выпадает в виде осадков на поверхность земли, разрушает горные породы, что делает их доступными для микроорганизмов, размывает верхний слой и уходит вместе с растворенными органическими и неорганическими веществами в моря и океаны. так происходит циркуляция воды между океаном и сушей — важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.

3. Выберите и впишите пропущенные слова.

Углерод атмосферного газа СО2 вовлекается в круговорот в резльтате деятельности таких организмов, как зеленые растения .

4. Допишите предложение.

Органические соединения азота почвы переводятся в форму, в которой они могут усваиваться растениями, благодаря деятельности таких почвенных орагнизмов, как азотофиксирующие бактерии и водоросли, синтезирующие нитраты, пригодные для использования растениями .

5. Выберите и подчеркните правильный вариант ответа на вопрос.

В какой форме сера может усваиваться растениями?

Ответы: Сульфиды, сульфаты , сероводород.

6. Закончите предложение.

Растения усваивают фосфор в виде расворенных фосфатов .

Источник

Параграф 47. Круговорот веществ в природе. — 9 класса — Мамонтова, Захарова (рабочая тетрадь).

1. Укажите главную функцию биосферы и поясните, в чем она выражается.
Обеспечение круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

2. Назовите процессы (процессы), благодаря которому (которым) происходит постепенное разрушение литосферы и перенос ее компонентов в моря и океаны.
Вода выпадает в виде осадков на поверхность земли, разрушает горные породы, что делает их доступными для микроорганизмов, размывает верхний слой и уходит вместе с растворенными органическими и неорганическими веществами в моря и океаны. Так происходит циркуляция воды между океаном и сушей – важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.

3. Выберите и впишите пропущенные слова.
Углерод атмосферного газа СО2 вовлекается в круговорот в результате деятельности таких организмов, как зеленые растения.
(Бактерии-хемосинтетики, одноклеточные животные, грибы, вирусы, зеленые растения, многоклеточные животные, клубеньковые бактерии).

4. Допишите предложение.
Органические соединения азота почвы переводятся в форму, в которой они могут усваиваться растениями, благодаря деятельности таких почвенных организмов, как азотфиксирующие бактерии и водоросли, синтезирующие нитраты, пригодные для использования растениями.

5. Выберите и подчеркните правильный вариант ответа на вопрос.
В какой форме сера может усваиваться растениями?
Ответ: сульфиды, сульфаты, сероводород.

6. Закончите предложение.
Растения усваивают фосфор в виде растворенных фосфатов.

Источник

Азотистый обмен почвы

Азотистый обмен почвы — это круговорот в почве азота, который присутствует там не только в виде простого вещества (газа — N₂), но и в виде ионов: нитритов (NO₂-), нитратов (NO₃-) и аммония (NH₄+).Концентрации этих ионов отражают состояние почвенных сообществ, поскольку на эти показатели влияет состояние биоты (растений, микрофлоры), состояние атмосферы, вымывание из почвы различных веществ. Очень большую роль в круговороте азота играют почвенные микроорганизмы. Они способны снижать концентрации азотсодержащих веществ, губительные для других живых организмов. Они могут переводить токсичный для живых существ аммиак в менее токсичные нитраты и в биологически инертный атмосферный азот. Таким образом, микрофлора почвы способствует поддержанию стабильности её химических показателей.

Содержание

Роль почвенных микроорганизмов в круговороте азота

Запасы азота в природе очень велики. Общее содержание этого элемента в организмах составляет более 25 млрд. тонн, большое количество азота находится также в почве. В воздухе азот присутствует в виде газа N₂. Однако газ азот (N₂), содержание которого в атмосфере достигает 78 % по объёму, эукариоты сами по себе ассимилировать не могут. А уникальной способностью превращать N₂ в азотсодержащие соединения обладают некоторые бактерии, которые называют азотфиксирующими, или азотфиксаторами. Фиксация азота возможна многими бактериями и цианобактериями. Они живут или в почве, или в симбиозе с растениями, или с несколькими разновидностями животных. Например, семья бобовых растений (Fabaceae) содержит такие бактерии на своих корнях. Типичным представителем свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов является Azotobacter — грамотрицательная бактерия, связывающая азот воздуха. Продукты фиксации азота — аммиак (NH₃), нитриты.

Нитрификация

Азот в форме аммиака и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов. Этот процесс носит название нитрификации, он осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участвуют две группы бактерий : одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат. Наиболее известные виды нитрифицирующих бактерий- это Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляет аммиак:

Nitrobacter окисляют нитрит:

Бактерии, окисляющие аммиак, поставляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит. Поскольку высокие концентрации аммиака оказывают на Nitrobacter токсическое действие, Nitrosomonas, используя аммиак и образуя кислоту, тем самым улучшает и условия существования для Nitrobacter.

Нитрификаторы- грамотрицательные бактерии, принадлежащие к семейству Nitrobacteracea. Им не нужны восстановленные соединения углерода для нормального роста и размножения, они способны восстанавливать CO₂ до органических соединений, используя для этого энергию окисления минеральных соединений азота- аммиака и нитритов. То есть нитрификаторы- бактерии, которые способны питаться исключительно неорганическими соединениями и осуществляют процесс хемосинтеза, синтеза органических соединений из минеральных. Хемосинтез- путь усвоения живыми существами неорганического углерода, альтернативный фотосинтезу. Растения используют нитраты для образования разных органических веществ. Животные потребляют с пищей растительные белки, аминокислоты и др. азотсодержащие вещества. Таким образом, растения делают органический азот доступным для других организмов-консументов.

Все живые организмы поставляют азот в окружающую среду. С одной стороны, все они выделяют в ходе жизнедеятельности продукты азотистого обмена: аммиак, мочевину и мочевую кислоту. Последние два соединения разлагаются в почве с образованием аммиака (который при растворении в воде дает ионы аммония).

Аммонификация

Мочевая кислота, выделяемая птицами и рептилиями, также быстро минерализуется особыми группами микроорганизмов с образованием NH₃ и СО₂. С другой стороны, азот, включённый в состав живых существ, после их гибели подвергается аммонификации (разложение содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония(NH₄ + )) и нитрификации.

Денитрификация

Продукты нитрификации — NO₃— и (NO₂-) в дальнейшем подвергаются денитрификации. Этот процесс целиком происходят благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, которые обладают способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газообразной закиси азота (N₂O) и азота (N₂). Эти газы свободно переходят в атмосферу.

В отсутствии кислорода нитрат служит конечным акцептором водорода. Способность получать энергию путем использования нитрата как конечного акцептора водорода с образованием молекулы азота широко распространена у бактерий. Временные потери азота на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Таким образом, круговорот азота невозможен без участия почвенной микрофлоры.

Ассимиляция

Усваиваемые соединения азота могут накапливаться в почве в неорганической форме (нитрат) или могут быть включены в живой организм как органический азот. Ассимиляция и минерализация определяет поглощение соединений азота из почвы, объединение их в биомолекулы растений и конверсию в неорганический азот после отмирания растений, соответственно. Ассимиляция — переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например, аминокислоты. Нитрат переходит с помощью ферментов сначала в нитрит (редуктаза нитрата), затем в аммиак (редуктаза нитрита). Аммиак входит в состав аминокислот.

Факторы, влияющие на круговорот азота в антропогенных биоценозах

В отсутствие деятельности человека процессы связывания азота и нитрификации практически полностью уравновешены противоположными реакциями денитрификации. Часть азота поступает в атмосферу из мантии с извержениями вулканов, часть прочно фиксируется в почвах и глинистых минералах, кроме того, постоянно идёт утечка азота из верхних слоёв атмосферы в межпланетное пространство. Но в настоящее время на круговорот азота влияют много факторов, вызванных человеком. Во-первых, это кислотные дожди — явление, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков и снега из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (например, оксидами азота). Химизм этого явления состоит в следующем. Для сжигания органического топлива в двигатели внутреннего сгорания и котлы подается воздух или смесь топлива с воздухом. Почти на 4/5 воздух состоит из газа азота и на 1/5 — из кислорода. При высоких температурах, создаваемых внутри установок, неизбежно происходит реакция азота с кислородом и образуется оксид азота:

Эта реакция эндотермическая и в естественных условиях происходит при грозовых разрядах, а также сопутствует другим подобным магнитным явлениях в атмосфере. В наши дни человек в результате своей деятельности сильно увеличивает накопление оксида азота (II) на планете. Оксид азота (II) легко окисляется до оксида азота (IV) уже при нормальных условиях:

Далее оксид азота реагирует с атмосферной водой с образованием кислот :

образуются азотная и азотистая кислоты. В капельках атмосферной воды эти кислоты диссоциируют с образованием, соответственно нитрат- и нитрит-ионов, а ионы попадают с кислотными дождями в почву. Вторая группа антропогенных факторов, влияющих на азотистый обмен почв, — это технологические выбросы. Оксиды азота- одни из самых распространенных загрязнителей воздуха. А неуклонный рост производства аммиака, серной и азотной кислоты напрямую связан с увеличением объёма отходящих газов, а следовательно, с увеличением количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота. Третья группа факторов — переудобрение почв нитритами, нитратами (селитрой) и органическими удобрениями. И наконец, на азотистый обмен почв отрицательно влияет повышенный уровень биологического загрязнения. Возможные его причины: сброс сточных вод, несоблюдение санитарных норм (выгул собак, неконтролируемые свалки органических отходов, плохое функционирование канализационных систем и др.). Как следствие почва загрязняется аммиаком, солями аммония, мочевиной, индолом, меркаптанами и другими продуктами разложения органики. В почве образуется дополнительное количество аммиака, который затем перерабатывается бактерииями в нитраты.

Актуальность изучения круговорота азота в антропогенных биоценозах

Между литосферой, гидросферой, атмосферой и живыми организмами Земли постоянно происходит обмен химическими элементами. Этот процесс имеет циклический характер: переместившись из одной сферы в другую, элементы вновь возвращаются в первоначальное состояние.

Антропогенные биоценозы — это особые природные сообщества, сформировавшиеся под непосредственным влиянием человека, который сам может создавать новые ландшафты и серьёзным образом изменять экологическое равновесие. Кроме того, деятельность человека оказывает огромное влияние на круговорот элементов. Особенно заметным оно стало в последнее столетие, потому что произошли серьёзные изменения в природных круговоротах за счет добавления или удаления присутствующих в них химических веществ в результате вызванных человеком воздействий. 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.

Источник

СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА В ПОЧВЕ

Основное количество соединений азота сосредоточено в верхнем почвенном горизонте и представлено главным образом органическими соединениями. В среднем на долю азота приходится около 5% от массы органического вещества почвы, что составляет обычно 0,02-0,4% от массы пахотного слоя почв. Помимо органических соединений (гумусовые вещества и растительные остатки), азот в почве присутствует в виде неорганических компонентов в почвенном воздухе, почвенном растворе и в обменном или фиксированном состоянии входит в состав твердой фазы почв.

Среди органических соединений азота от 20 до 50% составляют аминокислоты, присутствуют также амиды, аминосахара и гетероциклические соединения. Около 50% органических соединений азота остаются неидентифицированными. Все органические соеди-нения азота можно разделить на легко разлагаемую и стабильную фракции. На долю первой приходится обычно менее одной трети всего органического азота почвы.

Органические соединения азота, содержащиеся в почве, являются основным резервом для питания растений. В результате процессов химической и, преимущественно, биохимической трансформации этих соединений происходит образование доступных для растений веществ, протекает так называемый процесс мобилизации азота. Даже бедные почвы, например дерново-подзолистые, содержат в пахотном слое до 4 т/га азота. Этого количества при его полной мобилизации было бы достаточно для созревания урожая в течение 50-60 лет. Однако такая мобилизация азота привела бы к полному разрушению гумусовых веществ, и почвы утратили бы все свои агрономически ценные свойства.

Соединения азота всегда содержатся в поступающих в почву растительных остатках и мобилизуются в процессе их разложения. Особенно интенсивно этот процесс протекает на ранних стадиях распада растительных остатков, когда соотношение массы углерода и азота в них ниже 20. В дальнейшем скорость поступления соединений азота определяется скоростью разложения органического вещества почвы. Обычно в полевых условиях в результате процессов разложения в почву ежегодно переходит от 1 до 3% азота, содержащегося в органическом веществе почв.

В почвенном воздухе соединения азота представлены молекулярным азотом, аммиаком, оксидом азота (I), оксидом азота (II) и диоксидом азота.

При газовом обмене с атмосферным воздухом часть почвенного азота теряется. Так, по данным Б. Н. Макарова, например на дерново-подзолистых и суглинистых почвах, в среднем за период с мая по август на полях без внесения азотных удобрений теряется только в виде NO₂ до 0,2 т азота на каждом гектаре. Внесение азотных удобрений увеличивает количество соединений азота, поступающих в атмосферу, что особенно заметно в первыйгод. В целом, если принять во внимание данные о возможном переходе 27% азота из удобрений в газовую фазу и считать доли молекулярного азота и N₂О в газовой фазе одинаковыми, при внесении 90 кг азота на гектар почв в атмосферу может выделиться 12 кг N₂, 19 кг N₂О и 0,8 кг NO₂.

Экспериментальные измерения состава приземного воздуха, проведенные Б. Н. Макаровым, показали, что в зависимости от гидротермических условий содержание диоксида азота в приземном слое колеблется от 0 до 8 ·10 -7 % (об.) и в среднем составляет 4 ·10 -7 % (об.), доля аммиака изменяется от 0 до 9 · 10 -6 %(об.).

Источник