Круговорот азота в природе. Особенности и последствия антропогенного воздействия на круговорот. Круговорот азота в природе. Особенности и последствия. Докладчик Группа Факультет Институт непрерывного образования (ино) Экология
 Скачать 311.15 Kb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича» Институт непрерывного обучения Докладчик:Группа:Факультет: Институт непрерывного образования (ИНО)Экология Круговорот азота в природе. Особенности и последствия антропогенного воздействия на круговорот. Санкт-Петербург, 2022 Круговорот азота.Круговорот азота в целом следует за углеродом, вместе с которым азот участвует в образовании белковых структур. Большая часть биосферного азота содержится в атмосфере (4,0 * 10^5т). Это главный источник азота для органических соединений. Переход его в доступные живым организмам формы может осуществляться разными способами. Например, электрические разряды при грозах способствуют синтезу оксидов азота, которые затем с дождевыми водами попадают в почву в виде селитры или азотной кислоты и усваиваются растениями. Усваивать непосредственно атмосферный азот способны только некоторые виды организмов: сине-зеленые водоросли, бактерии. Отмирая, они обогащают почву органическим азотом, который быстро минерализуется. Таким образом, ежегодно в почву поступает до 25 кг азота на 1 га почвы (для сравнения: путем фиксации азота разрядами молний — от 4 до 10 кг/га). Наиболее эффективная фиксация осуществляется бактериями, формирующими симбиоз с бобовыми растениями. Они способны фиксировать атмосферный азот и делать его доступным корням растений. Таким образом, в почве может накапливаться азота до 150-400 кг/га. Общая фиксация азота всеми этими организмами составляет 109 т/год. Вынос азота в Мировой океан после разложения микроорганизмами составляет около 10^9 т/год. Круговорот азота в биосфере - процесс медленный, скорость его по некоторым оценкам составляет 108 лет. Воздействие человека на цикл азота, во-первых, связано с производством азотных удобрений. Искусственное внесение в почву азотсодержащих удобрений достигает 3,0*10^7 т/год. Воздействие их на экосистемы аналогично воздействию фосфора: большое количество азота в водоемах способствует усиленному росту сине-зеленых водорослей и последующему заболачиванию водоема. Во-вторых, в результате сжигания органического топлива на теплоэлектростанциях и транспорте, в промышленных и бытовых печах в продуктах сгорания оказывается большое количество оксидов азота. Последние, поступая в атмосферу, взаимодействуют c водой и другими веществами, образуя кислотные дожди, смог. Кроме того, являясь сильными токсикантами, оксиды азота, попадающие на слизистые оболочки дыхательных путей, создают условия для развития заболеваний органов дыхания. антропогенного воздействия на круговорот.Азот входит в состав аминокислот, являющихся основным строительным материалом для белков. Хотя азот требуется в меньших количествах, чем, например, углерод, тем не менее дефицит азота отрицательно сказывается на продуктивности живых организмов. Основным источником азота является атмосфера (рис. 1), откуда в почву, а затем в растения азот попадает только в форме нитратов, которые являются результатом деятельности организмов-азотофиксаторов (отдельные виды бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов), а также электрических разрядов (молний) и других физических процессов. Остальные соединения азота не усваиваются растениями. Второй источник азота для растений - результат разложения органики, в частности, белков. При этом вначале: образуется аммиак, который преобразуется бактериями-нитрификаторами в нитриты и нитраты. Возвращение азота в атмосферу происходит в результате деятельности бактерий-денитрификаторов, разлагающих нитраты до свободного азота и кислорода. Значительная часть азота, попадая в океан (в основном со сточными континентальными водами), частично используется водной растительностью, а затем по пищевым цепям через животных возвращается на сушу. Небольшая 346 часть азота выпадает из круговорота, уходя в осадочные соединения. Однако эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами, а также с индустриальными выбросами. Если бы наша цивилизация достигла такой технической мощи, что смогла бы блокировать все вулканы на Земле (нет сомнения, что подобные проекты обязательно возникли бы), то при этом из-за прекращения поступлений углерода, азота и других веществ от голода могло бы погибнуть больше людей, чем страдает сейчас от извержений вулканов. Антропогенный азот поступает в природу в основном в форме азотных удобрений. Их количество примерно равно природной фиксации азота в атмосфере, но ниже биологической фиксации Рис. 1. Круговорот азота [Одум, 1986] А - циркуляция азота между организмами и абиотической средой; Б - выделены основные этапы и приведены оценки количеств азота, участвующего в основных потоках. Числа в скобках – тераграммы (1 Тг = 10^6 т) в год В природных экосистемах порядка 20 % азота - это новый азот, полученный из атмосферы путем азотофиксации. Остальные 80 % возвращаются в круговорот вследствие разложения органики. В агросистемах из азота, поступившего на поля с удобрениями, очень небольшая часть используется повторно, большая же часть теряется с собираемым урожаем, а также в результате выщелачивания (выноса водой) и денитрификации. Лишь прокариоты, безъядерные, самые примитивные микроорганизмы могут превращать биологически бесполезный газообразный азот в формы, необходимые для построения и поддержания живой протоплазмы. Когда эти микроорганизмы образуют взаимовыгодные ассоциации с высшими растениями, фиксация азота значительно усиливается. Растения представляют бактериям подходящее местообитание (корневые клубеньки), защищают микробы от излишков кислорода и поставляют им необходимую высококачественную энергию. За это растение получает легкоусвояемый фиксированный азот. Мечта современных специалистов по генной инженерии – создать самоудобряющиеся сорта зерновых культур, которые имели бы на корнях клубеньки с азотофиксирующими бактериями, аналогичные клубенькам на корнях бобовых растений. Полагают, что это позволило бы совершить существенный прорыв в сельском хозяйстве. Однако как знать, не нарушит ли подобное увеличение природной фиксации свободного азота того хрупкого баланса притока и оттока азота в атмосфере, который обеспечивает стабильность концентрации азота в воздухе, которым мы дышим. Источником азота служит азот атмосферы и азот, содержащийся в трупах. Свободный азот могут использовать лишь немногие организмы - фиксаторы азота - бактерии, живущие в клубеньках бобовых, и некоторые сине-зеленые водоросли. Белковые вещества трупов благодаря деятельности бактерий превращаются в аммонийные соединения, а также нитриты и нитраты. Эти вещества служат источником азота для зеленых растений. Список использованных источников
учебник / Большаков В.Н. - Москва : Логос, 2013. - 504 с. - ISBN 978-5-98704-716-3. 2. . Дроздов, В.В. Общая экология [Электронный ресурс] : учебное пособие / Дроздов В.В. - Санкт-Петербург : РГГМУ, 2013. - 412 с. - ISBN 978-5-86813-295-7. |