Круговорот азота в природе

Азот является одним из жизненно важных элементов. Азот не фиксируется в организме в свободном виде. Таким образом, бактерии помогают в круговороте азота в природе.

Общее описание

Азот — седьмой элемент в периодической таблице Менделеева. Имеет две валентности: III и V. В природе это двухатомный газ (N2), плохо растворимый в воде. Из-за прочной тройной связи между атомами азот является неактивным веществом, вступающим в реакции только при нагревании или под действием катализатора.

Рис. 1. Строение молекулы азота.

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

Элемент входит в состав аминокислот и белков, нуклеиновых кислот. Без азота ДНК не может быть построена.

Круговорот

Схему круговорота азота в природе можно условно разделить на две части: земную и атмосферную. Круговорот азота в почве осуществляется следующим образом:

• в результате разложения органических веществ (растений, животных) азот превращается в аммиак (NH3);
• под действием бактерий аммиак окисляется до азотной кислоты (HNO3);
• азотная кислота реагирует с почвенными элементами, образуя кислые соли (нитраты) — CaCO3, Ca(NO3)2;
• нитраты усваиваются растениями.

Азот также попадает в атмосферу в результате разложения или сжигания органических веществ, таких как дрова или торф. Под действием грозовых разрядов азот соединяется с кислородом, образуя окись азота (II) — NO, а затем окись азота (IV) — NO2. Оксиды реагируют с водой с образованием азотной кислоты. Он 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 отсутствие кислорода, т е могут быть аэробными или анаэробными. Они также синтезируют нитраты.

Рис. 2. Азотфиксирующие бактерии в клубнях.

Растения могут усваивать азот только в составе солей азотной кислоты. Вместе с листьями азот поступает сначала в организм травоядных (консументов первого порядка), а затем — к хищным животным (консументам второго порядка). Азот возвращается при разложении и в составе мочевины (CH4N2O).

Рис. 3. Схема круговорота азота в природе.

Часть нитратов окисляется специальными денитрифицирующими бактериями с выделением азота, который возвращается в атмосферу. Процесс восстановления азота свободным от комплексных соединений называется денитрификацией.