Круговорот азота – это… Что такое Круговорот азота?

Высшее растение синтезирует белок в своем теле из связанного азота и углеводов. Растения поедаются животными, которые сами не в состоянии синтезировать бел

Определение

Круговорот азота – непрерывная последовательность естественных процессов, в результате которых азот последовательно переходит из атмосферы в почву к живым организмам и обратно в воздух или почву, посредством таких процессов, как азотофиксация, нитрификация, разложение и денитрификация.

А теперь давайте рассмотрим все вышесказанное на примере из нашей жизни. Когда вы откусываете свой аппетитный бутерброд с индейкой, салатом и помидорами, вы, вероятно, не думаете о том, что, хотя атомы азота из этой пищи раньше были в коровьих фекалиях, она все равно имеет восхитительный вкус!

Извините, если испортили ваш обед, но эти атомы азота – настоящие туристы, посещающие воздух, микроорганизмы, растения, животных и почву через биогеохимический цикл азота или круговорот азота на Земле. Давайте проследим за некоторыми атомами азота через азотный цикл, чтобы увидеть, куда они направляются!

Общее описание

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.

Строение молекулы азота

Рис. 1. Строение молекулы азота.

Элемент присутствует в почве, воде, живых организмах в составе сложных веществ. Свободный азот относительно стабилен в атмосфере, его содержание – 78 % от общего объёма газов. Азот может принимать жидкую и твёрдую формы.

Элемент входит в состав аминокислот и белков, нуклеиновых кислот. Без азота невозможно построение ДНК.

Характеристики азота

Азот является бесцветным неядовитым газом, который большей частью находится в природе в свободном (несвязанном) состоянии. Это основная часть атмосферы – почти 80% ее занимает молекулярное вещество. В молекулярном виде азот бесполезен для живой природы – молекулы его при нормальных условиях химически реагируют только с литием. Зато значение азота в природе биосферы трудно переоценить. Это вещество является неотъемлемой частью любой, даже самой простой молекулы белка. А ведь именно белок является необходимым элементом всех живых организмов.

Картинки (фото, рисунки)


  • Рис. 77. Круговорот азота в биосфере

Система переработки

Испражнения и моча животных содержат азотистые питательные вещества. Их расщепляют деструкторы, в частности грибы и бактерии, и азот возвращается в почву в виде аммиака (NH3). Кроме того, деструкторы, в число которых входит множество беспозвоночных животных, перерабатывают умершие растения и животных, опять же возвращая азотистые соединения в почву. Там уже другие бактерии превращают их в полезные нитраты. Уровень азота в воздухе не меняется, так как денитрифицирующие бактерии преобразуют нитраты обратно в газообразный азот, который возвращается в атмосферу.

БОБОВЫЕ

На корнях бобовых (это многочисленное семейство, включающее почти 25 тыс. видов, также называют мотыльковыми) расположены узелки, заполненные азотфиксирующими клубеньковыми бактериями. В обмен на место для жизни эти полезные микробы обеспечивают растение постоянным запасом азотистых соединений. Фермеры сажают бобовые, такие как клевер, чтобы снабдить почву поля дополнительным запасом азота перед следующим урожаем.

клевер

Поделиться ссылкой

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.

Азотфиксирующие бактерии на клубнях

Рис. 2. Азотфиксирующие бактерии на клубнях.

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).

Схема круговорота азота в природе

Рис. 3. Схема круговорота азота в природе.

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

Этапы круговорота атмосферного азота

Для того чтобы кратко описать и понять этот процесс, нужно представить биосферу, как два соединяющихся сосуда разных размеров. В большом находится вещество из воздуха и воды, в маленьком — элементы, участвующие в жизнедеятельности организмов. В трубке, которая их соединяет — переходящий в разные состояния азот. Так в живой природе происходит его поступление в организм.

Роль азота в природе

Процесс круговорота очень медленный. Он имеет определённую последовательность:

  • Поглощение вещества бактериями биосферы.
  • Переход из свободного состояния в связанный.
  • Усвоение растениями его соединений.
  • Поглощение элемента животными.
  • Восстановление концентрации микроорганизмами.

Азот в живой природе

Роль азота в природе ещё не изучена до конца. Любая экологическая система усваивает небольшое количество вещества. Поэтому при производстве удобрений нарушается баланс между газом из органических соединений, вернувшимся в атмосферу, и элементами из воздушной среды.

Было отмечено, что его состояние может переходить из техногенного потока в природный. Лишнее количество газа накапливается в природе и вызывает отрицательные последствия. Выявлена закономерная связь между сельским хозяйством, например, применением различных добавок, и загрязнением окружающей среды.

Молекулярный азот

Приблизительно 36% азота, который проникает в землю с удобрениями, просачивается в сточные воды. В них оказывается большое количество нитратов азота, которые, попадая в реки и озёра, вызывают усиленное размножение растений.

Этот процесс получил название эвтрофикация, то есть загрязнение водных ресурсов водорослями. Это одно из самых важных экологических последствий в применении этого вещества. Молекулы служат питательной средой для водяных растений. Путём накапливания они разрастаются очень быстро, затемняют водоём и не дают развиваться другим растениям. Со временем водоросли отмирают. Для их разложения необходимо очень большое количество воздуха.

Водный фонд становится бедным на наличие кислорода. Из неё уходят все возможные живые организмы, такие как ракообразные и рыба. Вода заболачиваются, превращаясь со временем в болото, и пересыхает.

Ещё одной причиной загрязнения являются фермы. Есть три фактора:

Этапы круговорота атмосферного азота
  1. Навоз оставляют на замёрзшей земле.
  2. Избыточное количество химических веществ.
  3. Не заделывают удобрения в почву.

При этом в воздух попадает аммиак. На расстоянии двух километров от ферм наблюдается его распространение и загрязнение воздуха. В результате близлежащие водоёмы оказываются загрязнены. Для предотвращения этого ниже по склону устраиваются пруды. А площадки откорма скота обязательно проектируются с учётом отметки грунтовых вод.

Последствием нарушения баланса азота в атмосфере является увеличение количества нитратов в продуктах питания. В культурах, которые выращивают в сельском хозяйстве, могут содержаться большие дозы нитратного азота. Его образование возможно при неправильной транспортировке, а также при помощи бактерий. При попадании в организм и взаимодействии с гемоглобином они нарушают проникновение кислорода в кровь. Это серьёзно отражается на здоровье человека.

Окислы также входят в состав азотного соединения. Соединения образуются и оказываются в атмосфере путём сжигания газа, выделяются при использовании автомобиля или турбинных самолётов. Они не причиняют вреда только в том случае, если не окисляются озоном до двуокиси азота. Нахождение большой концентрации в организме приводит к тяжёлым заболеваниям.

Для предотвращения чудовищных последствий этой проблемы необходимо тщательно изучать круговорот азота. Нужно найти способы соблюдения баланса между экосистемой и человеком. Можно заметить, что в современном мире при описании круговорота элементов возникают определённые затруднения, так как не все его процессы до конца изучены.

Факты об азоте

Азотный цикл происходит непрерывно, когда вы сидите и читаете эту статью, и без него в вашем теле не было бы азота (и это очень прискорбно… вы не смогли бы жить без него). Давайте посмотрим на некоторые удивительные факты об азоте и его круговороте в природе:

  1. Азот используется в удобрениях, что заставляет растения расти быстрее.
  2. Азот – пятый по распространенности элемент во всей вселенной.
  3. Азот не имеет запаха и цвета.
  4. Слишком много азота (чрезмерное использование удобрений) может привести к заболеваниям у людей и животных.
  5. Азотфиксирующие бактерии можно найти на корнях бобовых, таких как соя. Древние римляне меняли свои бобовые культуры каждые четыре года, что обеспечивало лучший урожай.
  6. Цианобактерии также являются фиксаторами азота.
  7. Ваше тело нуждается в азоте для таких вещей, как кровь, кожа, мышцы и ДНК.
  8. Жидкий азот – это на самом деле атмосферный азот, который становиться жидкостью при температурах от -210° C (-346° F) до -195° C (-320 ° F).
  9. 3% массы вашего тела составляет азот.
Природа Мира

Природа Мира

Остались вопросы? Пиши! Мы с радостью на них ответим!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

  • camera_50.png?ava=1

    Дмитрий Карасев

    5/5

  • 5EBrlIU5Wug.jpg?ava=1

    Александр Меркулов

    5/5

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 349.

obrazovaka.ru

Влияние человека на круговорот

Деятельность людей имеет непосредственное отношение к этому. Промышленность является самым интенсивным вмешательством в этот процесс. Главным источником распространения лишнего объёма газа в атмосфере считается сельское хозяйство. Выращиваемые культуры поглощают множество питательных веществ, тем самым обедняя её. Картофель, свёкла, зерновые, каждый год потребляют до 200 кг вещества с одного гектара земли.

Если применение органических удобрений недостаточно или полностью отсутствуют бобовые растения, то при исчерпании резервных сил и вымывании полезных элементов из почвы ухудшается ее состояние и плодородие. И наоборот. Чрезмерное накопление удобрений приводит к увеличению количества вещества для наземных растений и уменьшению свободного азота, попадающего в атмосферу.

Природный связанный азот

Удивительно, но определенная часть атмосферного азота связывается во время грозы. Вспышки молний происходят гораздо чаще, чем принято думать. В течение 10 секунд в мире сверкает около пятисот молний. Разряд электричества разогревает вокруг себя атмосферу, азот соединяется с кислородом. Происходит реакция горения азота, на выходе которой и получаются различные виды соединений азота с кислородом. Это довольно красивая форма связывания азота, но она высвобождает только около 10 млн. тонн в год.

Ссылки

  • Азот на krugosvet.ru
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...