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.

Видео: Круговорот азота в природе

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.

Видео: Сера в природе. Учебный фильм по химии

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.