Несмотря на величайшую сложность, этот круговорот осуществляется беспрепятственно и быстро

Круговорот азота

Воздух, содержащий 80% азота, одновременно служит и огромным вместилищем и предохранительным клапаном системы, он беспрерывно и в разных формах питает круговорот азота.

Кроме того, электрические разряды, сопровождающие грозы, синтезируют из атмосферного азота и кислорода окиси азота; эти окиси попадают в почву вместе с дождевыми водами. Таким путем в экосистеме в форме селитры или азотной кислоты накапливается от 4 до 10 кг азота на. 1 га в год. Происходит и фотохимическая фиксация азота.

Однако наибольшие количества этого элемента поступают в экосистему в результате деятельности микроорганизмов — фиксаторов азота. Чаще всего эту функцию осуществляют бактерии, способные использовать энергию своего дыхания для прямого усвоения атмосферного азота и синтезирования протеидов. Иногда эти бактерии — аэробы (Azotobacter) или анаэробы (Clostridium) — действуют изолированно; их трупы обогащают почву органическим азотом, который быстро минерализуется. Таким путем в почву ежедневно вносится еще около 25 кг азота на 1 га.

Наиболее эффективны бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях этих растений. В присутствии молибдена, который служит катализатором, и особой формы гемоглобина (уникальный случай у растений) эти бактерии (Rhizobium) ассимилируют громадные количества, молекулярного азота. Образующийся органический азот постоянно диффундирует в ризосферу (ту часть почвы, которая соприкасается с корнями), в особенности когда клубеньки по мере старения распадаются; кроме того, азот в значительном количестве проникает в разумные органы растения-хозяина. Благодаря этому бобовые исключительно богаты протеидами и очень питательны для травоядных животных. Годовой запас, накапливаемый в наземных и подземных органах этих растений, достигает в культурах клевера и люцерны от 150 до 400 кг/га.

Таким образом, существует возможность поддерживать урожайность полей как введением севооборотов, содержащих бобовые, так и использованием азотных удобрений. Современная агротехника рекомендует вносить под посевы бобовых культур особенно активные формы бактерий из рода Rhizobium.

Другие фиксирующие атмосферный азот бактерии также живут в симбиозе с высшими растениями (помимо бобовых). К ним принадлежат бактерии, образующие в тропиках на листьях растений из семейства Rubiaceae маленькие черные опухоли, фиксирующие азот, а также актиномицеты, которые в наших широтах создают на корнях ольхи фиксирующие азот узелки; этим объясняется присутствие в ольховниках флоры, богатой типичными нитрофилами.

Наконец, в водной среде и на влажных землях непосредственно фиксацию азота из воздуха осуществляют некоторые синие водоросли (Cuanophyceae); эти микроорганизмы, как известно, осуществляют и фотосинтез, следовательно, они наиболее “ комплектны”. На Востоке они играют большую роль в продуктивности рисовых полей.

Азот из этих разнообразных источников поступает к корням в форме нитратов; последние абсорбируют корнями и транспортируют в листья, где используют для синтезирования протеинов.

Эти протеины служат основой азотного питания животных; протеины растительного и животного происхождения могут также служить пищей некоторым бактериям-паразитам. Протеины используются и после смерти. Трупы наряду с выделениями живых организмов представляют собой основу целой цепи питания организмов, разлагающих органическое вещество, которые постепенно переводят азот из органических в минеральные соединения. Каждая группа биоредуцентов специализируется на каком-либо одном звене этого процесса. Цепь заканчивается деятельностью аммонифицирующих организмов, образующих аммиак (NH3), который далее может войти в цикл нитрификации: NitrosoMonas окисляет его в нитрит, а Nurobacter окисляет нитриты в нитраты. Цикл может быть таким образом продолжен (рис.18).

Рис. 18. Круговорот азота

С другой стороны, бактерии-денитрификаторы постоянно отдают азот в атмосферу: они разлагают нитраты в N2, который улетучивается. Однако деятельность этих бактерий не всегда так опасна; они активны лишь в почвах, которые очень богаты азотом и углеродом (в особенности в удобренных навозом), и разлагают как максимум лишь 20% общего азота (ежегодно улетучивается до 50-60 кг азота с 1 га).

Дата добавления: 2014-11-06