Біосферні процеси. Кругообіг азоту в природі

Біосферні процеси. Кругообіг азоту в природі


Хімічний елемент з атомним номером сім позначається символом N (Nitrogenium). Його назва - «зот» - з давньогрецької перекладається як «безжиттєвий». Цей термін, за однією з теорій його виникнення, був запропонований Антуаном Лавуазьє в 1787 році, замість передують «флогістоване», «зіпсоване» і «мефітичне» повітря. Саме тоді група французьких вчених, в роботі якої Лавуазьє брав активну участь, займалася розробкою принципів хімічної номенклатури. Вже тоді було підмічено властивість азоту не підтримувати ні горіння, ні дихання.


За іншою версією слово «азот» придумав не Лавуазьє з колегами. Воно зустрічалося ще в алхімічній літературі на зорі середньовіччя для позначення так званої «первинної матерії металів», а їй приписувалося, ні багато ні мало, а властивість «альфа і омеги» всього сущого.

У природі азот може міститися, як проста речовина з формулою N2, він являє собою досить інертний газ без смаку, кольору і запаху. Три чверті земної атмосфери складаються з азоту. Цей елемент відіграє дуже важливу роль в існуванні рослин і тварин. У складі білків його процентне утримання становить 16 - 18% по масі. Також він входить до структури нуклеїнових кислот, нуклеопротеїдів, амінокислот, хлорофілу, гемоглобіну. У живих клітинах за кількістю атомів азот займає близько 2%, а за масовою часткою цей показник зростає до 2,5%. Елемент N займає четверте місце за значимістю після основних елементів органічної хімії - водню, вуглецю та кисню.

В основному кругообіг азоту в природі ґрунтується на хімічних реакціях у повітрі. Серед них домінує окислення. Також істотну частку серед взаємодій азоту займають хімічні реакції в біосфері. Основне місце N2 в природі - це атмосфера. А рослини відіграють важливу роль, по суті, вони починають кругообіг азоту в природі. Рослинний світ нашої планети виконує функцію синтезу білків. Як матеріали використовуються нітрати, що знаходяться в ґрунті. Джерелом природних нітратів служить азот атмосферний і амонійні солі. Сам механізм перетворення простої речовини на форму, доступну для засвоєння рослинами, отримав назву зв'язування азоту.

Існують два механізми протікання зв'язування азоту. У першому варіанті під час грозових розрядів утворюється деяка кількість оксидів азоту. Розбавляючись у воді, вони провокують появу азотної кислоти, яка і дає поштовх для появи в ґрунті нітратів. У другому варіанті відбувається утворення аміаку. Його переробляють бактерії в нітрати, зазвичай вони розташовуються в вузлах коренів клубеневих рослин. Ще цей механізм називають нітрифікацією.

Смерть рослини призводить до утворення сполук амонію. Над ними працюють бактерії, перетворюючи їх на нітрати і азот, що повертається в атмосферу. Фіксація, нітрифікація та денітрифікація азоту - складові частини складного механізму, що здійснює кругообіг азоту в природі. Схема цього процесу полягає в тому, що відбувається обмін між фіксацією азоту і його денітрифікацією.

Фіксація азоту відбувається, коли рослини засвоюють сполуки азоту з повітря, в цьому процесі беруть участь багато бактерії і ціанобактерії. Продуктами фіксації азоту є аміак, нітрати або нітрити.

Кругообіг азоту в природі з переходом до нітрифікації здійснює наступний крок від фіксації. Тепер аміак переходить в нітрати і нітрити. Під час денітрифікації завершується кругообіг азоту в природі, при цьому нітрати розкладаються до азоту. Активну участь у процесі беруть псевдомонас, палочковидна бактерія та інші мікроорганізми.

Під час денітрифікації може з'явитися кілька проміжних продуктів. Найбільш важливий з них - закис азоту, це стійкий парниковий газ.

Розкриваючи тему, варто уяснити значення понять асиміляція і мінералізація. Асиміляція - це процес переходу неорганічного азоту в його органічну форму. Під мінералізацією передбачається перетворення органічного азоту на з'єднання неорганічні. Антагоністи асиміляція і мінералізація є важливою формою перетворення речовин, в ході яких відбувається кругообіг азоту в природі.

Презентація доповіді на цю тему найбільш вдало здійснюється при використанні таблиць і схем.