Биосферные процессы. Круговорот азота в природе

Химический элемент с атомным номером семь обозначается символом N (Nitrogenium). Его название - «зот» - с древнегреческого переводится как «безжизненный». Это термин, по одной из теорий его возникновения, был предложен Антуаном Лавуазье в 1787 году, вместо предшествующих «флогистированный», «испорченный» и «мефитический» воздух. Именно тогда группа французских учёных, в работе которой Лавуазье принимал активное участие, занималась разработкой принципов химической номенклатуры. Уже тогда было подмечено свойство азота не поддерживать ни горение, ни дыхание.

По другой версии слово «азот» придумал не Лавуазье с коллегами. Оно встречалась ещё в алхимической литературе на заре средневековья для обозначения так называемой «первичной материи металлов», а ей приписывалось, ни много ни мало, а свойство «альфа и омеги» всего сущего.

В природе азот может содержаться, как простое вещество с формулой N2, он представляет собой достаточно инертный газ без вкуса, цвета и запаха. Три четверти земной атмосферы состоят из азота. Этот элемент играет очень важную роль в существовании растений и животных. В составе белков его процентное содержание составляет 16—18 % по массе. Также он входит в структуру нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, аминокислот, хлорофилла, гемоглобина. В живых клетках по количеству атомов азот занимает около 2 %, а по массовой доле этот показатель возрастает до 2,5 %. Элемент N занимает четвёртое место по значимости после основных элементов органической химии - водорода, углерода и кислорода.

В основном круговорот азота в природе основывается на химических реакциях в воздухе. Среди них доминирует окисление. Также существенную долю среди взаимодействий азота занимают химические реакции в биосфере. Основное место N2 в природе - это атмосфера. А растения играют важную роль, по сути, они начинают круговорот азота в природе. Растительный мир нашей планеты выполняет функцию синтеза белков. В качестве материалов используются нитраты, что находятся в почве. Источником природных нитратов служит азот атмосферный и аммонийные соли. Сам механизм преобразования простого вещества в форму, доступную для усвоения растениями, получил название связывание азота.

Существуют два механизма протекания связывания азота. В первом варианте в ходе грозовых разрядов образуется некоторое количество оксидов азота. Разбавляясь в воде, они провоцируют появление азотной кислоты, которая и дает толчок для появления в почве нитратов. Во втором варианте происходит образование аммиака. Его перерабатывают бактерии в нитраты, обычно они располагаются в узелках корней клубневых растений. Ещё этот механизм называют нитрификацией.

Смерть растения приводит к образованию соединений аммония. Над ними работают бактерии, превращая их в нитраты и азот, возвращающийся в атмосферу. Фиксация, нитрификация и денитрификация азота - составные части сложного механизма, осуществляющего круговорот азота в природе. Схема этого процесса заключается в том, что происходит обмен между фиксацией азота и его денитрификацией.

Фиксация азота происходит, когда растения усваивают соединения азота из воздуха, в этом процессе участвуют многие бактерии и цианобактерии. Продуктами фиксации азота является аммиак, нитраты или нитриты.

Круговорот азота в природе с переходом к нитрификации осуществляет следующий шаг от фиксации. Теперь аммиак переходит в нитраты и нитриты. В ходе денитрификации завершается круговорот азота в природе, при этом нитраты разлагаются до азота. Активное участие в процессе принимают псевдомонас, палочковидная бактерия и другие микроорганизмы.

В ходе денитрификации может появиться несколько промежуточных продуктов. Наиболее важный из них - закись азота, это стойкий парниковый газ.

Раскрывая тему, стоит уяснить значение понятий ассимиляция и минерализация. Ассимиляция представляет собой процесс перехода неорганического азота в его органическую форму. Под минерализацией подразумевается преобразование органического азота в соединение неорганические. Антагонисты ассимиляция и минерализация являются важной формой преобразования веществ, в ходе которых происходит круговорот азота в природе.

Презентация доклада по этой теме наиболее удачно осуществляется при использовании таблиц и схем.