Chapter 27: Ecosystems

Back to chapter

27.9:

Азотный цикл

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Biology

The Nitrogen Cycle

Previous Video
27.8: The Carbon Cycle

Next Video
27.10: The Phosphorus Cycle

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Азотный цикл включает в себя перемещение атомов азота между биотическими и абиотическими компонентами экосистемы. Большая часть азота в экосистеме хранится в атмосфере как газ N2, но только бактерии обладают необходимыми ферментами для преобразования газообразного азота в пригодную для использования другими организмами форму, этот феномен называется фиксацией азота. Поэтому азот очень ограниченное питательное вещество в экосистеме.Как только бактерии в почве преобразуют газ в аммиак, растения могут начать конвертировать азот в белки, ДНК и другие органические молекулы, которые потребляются травоядными и расщепляются на аминокислоты. Их можно собрать повторно в белки, используемые для роста и развития, и питания потребителей. Одновременно, травоядные и потребители возвращают некоторое количество азота в почву в виде отходов.Как мёртвые организмы, так и продукты отходов содержат азот в виде белка, урии, и мочевой кислоты. Разлагающие организмы, такие как бактерии и грибы, могут расщепить эти молекулы, высвобождая аммиак обратно в почву, где он может быть поглощён растениями или преобразован в нитраты нитрифицирующими бактериями. Эти нитраты также могут быть поглощены растениями, или, при отсутствии кислорода, преобразованы в газообразный азот, уничтожающий бактерии.Люди также вводят азот экосистему через использование сельскохозяйственных удобрений. Однако, при использовании в неподходящее время, или в больших количествах, избыток азота может вытекать в водные экосистемы и увеличивать рост бактерий, водорослей и водных растений, в процессе, называемом эвтрофикацией.

27.9:

Азотный цикл

Атомы азота, присутствующие во всех белках и ДНК, рециклируются между абиотическими и биотическими компонентами экосистемы. Однако основной формой азота на Земле является газообразный азот, который не может использоваться большинством животных и растений. Таким образом, газообразный азот должен сначала быть преобразован в пригодную для использования форму азотфиксирующими бактериями, прежде чем он сможет пройти через другие живые организмы. Использование азотсодержащих удобрений и отходов животноводства в сельском хозяйстве человека сильно повлияло на естественный круговорот азота.

Биологический цикл азота

Около 78% воздуха, которым мы дышим, состоит из азота. Однако в этой форме, N ₂, немногие организмы могут ее использовать. Азот входит в состав важных молекул во всех организмах, такие как белки и ДНК. Не имея возможности использовать атмосферный азот, большинство организмов использует побочные продукты азотфиксирующих и нитрифицирующих прокариот. Фиксация азота превращает газообразный азот (N ₂) в аммиак (NH ₃), тогда как нитрификация превращает NH ₃ в нитриты (NO ₂ ^–) и нитраты (NO ₃ ^–). Растения могут напрямую использовать аммиак и нитраты, а растительноядные организмы получают азот, поедая растения. Когда эти организмы умирают, бактерии в почве могут преобразовывать органический азот в аммиак в процессе, называемом аммификацией. Затем посредством денитрификации аэробные бактерии могут преобразовывать аммиак в газообразный азот, который возвращается в атмосферу, завершая цикл.

Азотные jnkj;tybz

Основным резервуаром для длительного хранения азота является атмосферный азот. Однако в экосистеме есть и другие, более мелкие поглотители азота. Азот может быть связан в течение относительно длительного периода времени в болотах, морских отложениях и осадочных породах. Однако, поскольку соединения азота хорошо растворяются в воде, выветривание осадочных пород может высвободить азот обратно в экосистему.

Влияние человека на цикл азота

Поскольку азот часто является ограничивающим фактором для роста растений в естественной среде, фермеры добавляют азот в почву в качестве удобрения для увеличения урожайности. Сток сельскохозяйственных культур в водные экосистемы может привести к эвтрофикации и неестественно быстрому росту токсичных видов водорослей. Разведение большого количества домашнего скота также может увеличить количество азотных отходов в почве и местных источниках воды.

Suggested Reading

Ramakrishnan VV, Ghaly AE. “Nitrogen Sources and Cycling in the Ecosystem and Its Role in Air, Water and Soil Pollution: A Critical Review.” Journal of Pollution Effects & Control 03, no. 02 (2015). [Source]