Informacja

Cykl azotowy

Cykl azotowy


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Rośliny wymagają szeregu innych pierwiastków niż te, które uzyskują bezpośrednio z atmosfery (węgiel i tlen w postaci dwutlenku węgla) oraz z wód gruntowych (wodór i tlen).

Wszystkie oprócz jednego z tych elementów pochodzą z rozpadu skał i są wychwytywane przez rośliny z ziemi. Wyjątkiem jest azot, który reprezentuje 78% ziemskiej atmosfery.

The skały powierzchni ziemi Są również podstawowym źródłem azotu, który przenika do gleby, pośrednio przez atmosferę, a przez glebę, przenika przez nią rosnące na niej rośliny.

Większość żywych istot nie jest w stanie wykorzystać azotu atmosferycznego do syntezy białek i innych substancji organicznych. W przeciwieństwie do węgla i tlenu azot jest bardzo chemicznie niereaktywny i tylko pewien bakterie i niebieskie glony Mają wysoce wyspecjalizowaną zdolność do asymilacji azotu z atmosfery i przekształcania go w formę, którą mogą wykorzystywać komórki. Niedobór azotu użytecznego jest często głównym czynnikiem ograniczającym wzrost roślin.

Proces, w którym azot przepływa przez rośliny i glebę w wyniku działania organizmów żywych, znany jest jako cykl azotowy.

Amonifikacja

Znaczna część azotu znajdującego się w glebie pochodzi z martwych materiałów organicznych, które istnieją w postaci złożonych związków organicznych, takich jak białka, aminokwasy, kwasy nukleinowe i nukleotydy. Jednak te związki azotowe są na ogół szybko rozkładane na prostsze substancje przez organizmy żyjące w glebie.

The bakterie saprofityczne i różne gatunki grzybów są przede wszystkim odpowiedzialne za rozkład martwych materiałów organicznych. Mikroorganizmy te wykorzystują białka i aminokwasy jako źródło własnych białek i uwalniają nadmiar azotu w postaci amon (NH4+). Ten proces nazywa się amonifikacja. Azot może być dostarczany jako gazowy amoniak (NH3), ale proces ten zwykle zachodzi tylko podczas rozkładu dużych ilości materiałów bogatych w azot, takich jak duża porcja nawozu lub nawozu. Ogólnie amoniak wytwarzany przez amoniak rozpuszcza się w wodzie glebowej, gdzie łączy się z protonami, tworząc jon amonowy.

Nitryfikacja

Kilka gatunków bakterii powszechnie występujących w glebie jest zdolnych do utleniania amoniaku lub amonu. Utlenianie amoniaku, znane jako nitryfikacjajest procesem, który wytwarza energię, a uwolniona energia jest wykorzystywana przez te bakterie do redukcji dwutlenku węgla, podobnie jak rośliny autotroficzne wykorzystują energię światła do redukcji dwutlenku węgla. Takie organizmy są znane jako chemosyntetyczne leki autotroficzne (inny niż fotosyntetyczne autotrofy, takie jak rośliny i glony). The bakterie nitryfikujące chemosyntetyk Nitrosomonas i Nitrosococcus utlenić amoniak do azotynów (NO2-):

2 NH 3 + 302 --------> 2 NIE2- + 2 godz+ + 2 godz2The

(amoniak) (azotyn)

Azotyn jest toksyczny dla wyższych roślin, ale rzadko kumuluje się w glebie. Nitrobacter, inny rodzaj bakterii utlenia azotyn do azotanu (NO3-), ponownie z uwolnieniem energii:

2 NIE2- + O2 ---------> 2 NIE3-

(azotyn) (azotan)

Azotan jest formą, w której prawie cały azot przenosi się z gleby do korzeni.

Niewiele gatunków roślin jest w stanie wykorzystać białko zwierzęce jako źródło azotu. Gatunki te, które obejmują rośliny mięsożerne, mają specjalne dostosowania służące do przyciągania i chwytania małych zwierząt. Trawią wchłaniając związki azotowe oraz inne związki organiczne i mineralne, takie jak potas i fosforan. Większość roślin mięsożernych występuje na bagnach, które są na ogół silnie kwaśne, a zatem niekorzystne dla wzrostu bakterii nitryfikacyjnych.

Utrata azotu

Jak zauważyliśmy, związki azotowe roślin chlorofilowych powracają do gleby po ich śmierci (lub zwierzętach, które się nimi żywią), są ponownie przetwarzane przez organizmy glebowe i mikroorganizmy, wchłaniane przez korzenie w postaci azotanu rozpuszczonego w wodzie glebowej. przekształcony w związki organiczne. Podczas tego cyklu zawsze występuje „utrata” pewnej ilości azotu, co czyni go bezużytecznym dla rośliny.

Jedną z głównych przyczyn tej utraty azotu jest urządzenia do usuwania gleby. Uprawiane gleby często wykazują stały spadek zawartości azotu. Azot można również utracić, gdy ścina się górną warstwę gleby erozja lub gdy jego powierzchnia zostanie zniszczona przez ogień. Azot jest również usuwany przez ługowanie; azotany i azotyny, które są anionami, są szczególnie podatne na wymywanie wody przez glebę. Na niektórych glebach bakterie denitryfikujące rozkładają azotany i uwalniają azot do powietrza. Ten proces, który dostarcza bakteriom tlenu potrzebnego do oddychania, jest kosztowny pod względem zapotrzebowania na energię (tj.2 można zmniejszyć szybciej niż NO3-) i występuje powszechnie tylko w glebach z niedoborem tlenu, to znaczy w glebach źle osuszonych, a zatem słabo wentylowanych.

Czasami wysoka zawartość azotu w glebie nie jest dostępna dla roślin. To unieruchomienie występuje, gdy występuje nadmiar węgla. Gdy bogate w węgiel, ale ubogie w azot substancje organiczne, słoma jest dobrym przykładem, jeśli występują w obfitości w glebie, mikroorganizmy atakujące te substancje będą potrzebowały więcej azotu niż zawierają, aby w pełni wykorzystać obecny węgiel. W rezultacie wykorzystają nie tylko azot obecny w słomie lub podobnym materiale, ale także wszystkie dostępne sole azotu w glebie. W konsekwencji ta nierównowaga ma tendencję do normalizacji, gdy węgiel jest dostarczany jako dwutlenek węgla przez oddychanie drobnoustrojowe, a wraz ze wzrostem stosunku azotu do węgla w glebie.

Kontynuuje po reklamie

Fiksacja azotu

Jak widzimy, gdyby cały azot usuwany z ziemi nie był stale uzupełniany, praktycznie życiodajne życie na tej planecie w końcu by zniknęło. Azot jest uzupełniany w glebie przez wiązanie azotu. Wiązanie azotu jest procesem, w którym gazowy azot w powietrzu jest włączany do azotowych związków organicznych, a tym samym wprowadzany do cyklu azotowego. Utrwalanie tego gazu, które może być wykonane w znacznym stopniu tylko przez kilka bakterii i niebieskich glonów, jest procesem, od którego zależą dziś wszystkie żywe organizmy, tak jak ostatecznie wszystkie zależą od fotosyntezy pozyskiwanie energii.

Co roku do biologicznych powierzchni Ziemi dodaje się od jednej do dwustu milionów ton azotu. Człowiek wytwarza 28 milionów ton metrycznych, z których większość wykorzystywana jest jako nawóz; Jednak proces ten odbywa się przy wysokich kosztach energii w odniesieniu do paliw kopalnych. Szacuje się, że łączna ilość energii potrzebnej do produkcji nawozów amonowych odpowiada 2 milionom baryłek ropy dziennie. Rzeczywiście, szacuje się, że koszty nawożenia azotem osiągają poziom malejących zysków. Tradycyjne uprawy na obszarach takich jak Indie nie osiągają znacznie wyższych plonów przy użyciu nawozów azotowych, ale mają niskie zapotrzebowanie na azot, ale obecnie są zastępowane przez „cudowne zboża” i inne uprawy, które nie produkują już przy nawożeniu azotem. - dokładnie w czasie, gdy takie leczenie staje się zbyt drogie.

Spośród różnych klas organizmów wiążących azot, bakterie symbiotyczne są zdecydowanie najważniejsze pod względem całkowitej ilości utrwalonego azotu. Najczęstszymi bakteriami wiążącymi azot są Rhizobium, który jest rodzajem bakterii atakującej korzenie roślin strączkowych (okrytozalążkowe rodziny) Fabaceae lub Leguminosae), takich jak koniczyna, groszek, fasola, wyka i lucerna.

Korzystny wpływ roślin strączkowych na glebę jest tak oczywisty, że rozpoznano je setki lat temu. Teofrast, który żył w trzecim wieku pne, napisał, że Grecy użyli upraw fasoli, aby wzbogacić glebę. Tam, gdzie rosną rośliny strączkowe, pewna ilość „dodatkowego” azotu może zostać uwolniona do gleby, gdzie staje się dostępna dla innych roślin. We współczesnym rolnictwie powszechną praktyką jest naprzemienne uprawianie roślin innych niż strączkowe, takich jak kukurydza, ze roślinami strączkowymi, takimi jak lucerna. Rośliny strączkowe są następnie zbierane na siano, pozostawiając bogate w azot korzenie, a nawet lepiej, zaorane z powrotem na polu. Dobra uprawa lucerny, która jest przenoszona na ziemię, może zapewnić 450 kilogramów azotu na hektar. Zastosowanie pierwiastków śladowych kobaltu i molibdenu wymaganych przez bakterie symbiotyczne znacznie zwiększa produkcję azotu, jeśli pierwiastki te są obecne w ograniczonych ilościach, jak w większości Australii.

Wolno żyjące mikroorganizmy wiążące azot

Nie-symbiotyczne bakterie z rodzajów Azotobacter i Clostridium są w stanie naprawić azot. Azotobacter jest aerobik, podczas gdy Clostridium jest beztlenowy; Oba są powszechnymi bakteriami saprofitycznymi występującymi w glebie. Szacuje się, że prawdopodobnie dostarczają około 7 kilogramów azotu na hektar gleby rocznie. Inna ważna grupa obejmuje wiele bakterii fotosyntetycznych. Wolno żyjące niebieskie glony również odgrywają ważną rolę w wiązaniu azotu. Są one niezbędne do uprawy ryżu, który jest główną dietą ponad połowy światowej populacji. Algi niebieskie mogą również odgrywać ważną rolę ekologiczną w wiązaniu azotu w oceanach.

Różnica między wiązaniem azotu przez organizmy żyjące na wolności a organizmami symbiotycznymi może nie być tak rygorystyczna, jak tradycyjnie się uważa. Niektóre drobnoustroje występują regularnie w glebie wokół korzeni niektórych roślin zubożających węglowodany, spożywając te związki i jednocześnie pośrednio dostarczając azot roślinom. Symbiotyczne powiązania między normalnie wolno żyjącymi bakteriami, takimi jak Azotobacter, a wyższe komórki roślinne w hodowlach tkankowych indukowały ich wzrost w sztucznej pożywce pozbawionej azotu.

Następna treść: Prognoza pogody


Wideo: cykl azotowy (Może 2022).


Uwagi:

  1. Dubh

    Z wdziękiem temat

  2. Bax

    Aktualności. Powiedz mi proszę - gdzie znajdę więcej informacji na ten temat?

  3. Delaine

    Brawo, świetna fraza i terminowa

  4. Cain

    Tak, zostałem złapany!

  5. Yozshugore

    Absolutnie zgadza się z tobą. W tym czymś podoba mi się ten pomysł, całkowicie się z tobą zgadzam.



Napisać wiadomość