АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

КРУГОВОРОТ АЗОТА

Под круговоротом понимают цикл различных превращений веществ, благодаря которым запасы их в природе не уменьшаются и являются неисчерпаемыми. Азот входит в структурную формулу аминокислот и является необходимой частью белковой молекулы, поэтому он имеет исключительно важное значение для жизни на Земле. Без азота не может быть белка, а без белка — живого организма.

Запасы азота в природе неисчерпаемы, он составляет 78 % объема воздуха. Однако ни растения, ни животные не могут усваивать газообразный азот атмосферы.

Растения усваивают так называемый связанный азот почвы в виде растворов солей азотной кислоты (нитратов), используемых для синтеза белков и других органических соединений. Животные усваивают азот в форме органических соединений, т. е. в виде растительного или животного белка.

Связанный азот почвы мог бы быстро израсходоваться (в течение 100-200 лет), если бы запасы его постоянно не пополнялись за счет круговорота.

Круговорот азота в природе складывается из трех основных процессов, каждый из которых осуществляется в почве определенной группой бактерий:

• фиксация (усвоение) атмосферного азота;

• восстановление азота, включающее процессы аммонификации
(гниение);

• окисление азота (нитрификация).

Фиксация атмосферного азота. Только прокариоты способны использовать запасы азота, содержащиеся в атмосфере, фиксировать молекулярный азот. Они самостоятельно или в симбиозе с высшими растениями переводят инертный азот (N2) в органические соединения и включают его (непосредственно или через растения) в белок, который в конечном счете попадает в почву и подвергается минерализации (гниению).

Усвоение молекулярного азота атмосферы (азотфиксация) возможно с помощью двух групп азотфиксирующих микроорганизмов: свободноживущих и клубеньковых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений. Эти микроорганизмы при помощи ферментов нитрогеназ связывают свободный азот с другими химическими элементами и синтезируют из него органические соединения своей клетки. Значение азотфиксирующих микроорганизмов очень велико, они обогащают почву связанным азотом и способствуют повышению ее плодородия.

Свободноживущими азотфиксирующими микроорганизмами являются крупные грамположительные анаэробные клостридии -Cl. pasteurianum, Cl. butyricum, Cl. felsineum и др., а также бактерии рода Azotobacter.

Развиваясь на средах, содержащих углеводы, клостридии разлагают их с образованием масляной и уксусной кислот, углекислого газа и водорода. В связи с этим их называют маслянокислыми бактериями.

Бактерии рода Azotobacter представляют собой мелкие коккоподобные, подвижные, грамотрицательные аэробные палочки. В качестве источника азота могут усваивать соли аммония, нитриты, нитраты и аминокислоты. При отсутствии связанных форм азота фиксируют молекулярный азот.

Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы вносят в почву 1-3 кг азота на 1 га в год.

Большую часть азота связывают клубеньковые бактерии, которые развиваются в утолщениях (клубеньках) на корнях бобовых растений. Эти микроорганизмы ежегодно обогащают почву азотом в количестве 100-300 кг на 1 га.

Клубеньковые бактерии относят к роду Rhizobium. Это грамотрицательные, подвижные, неспорообразующие, аэробные палочки. Бактерии питаются органическими соединениями бобовых растений, а растения получают из клубеньков связанные соединения азота.

Гниение. Гниение — это микробиологический процесс, при котором под воздействием гнилостных микробов происходит гидролитическое расщепление белка с образованием промежуточных соединений (альбумоз, пептонов, аминокислот), а также дурнопахнущих веществ (индола, скатола, сероводорода, меркаптана, летучих жирных кислот и др.).

Конечным продуктом этого гидролиза и дезаминирования аминокислот является аммиак. Таким образом, в результате аммонификации белковых веществ осуществляется превращение «органического азота» в аммиачный.

Процесс распада белков называют протеолизом, так как он начинается под действием протеолитических ферментов, выделяемых микроорганизмами в окружающую среду.

Глубина расщепления белковых веществ и направление гнилостного процесса зависят от микроорганизмов и условий их жизнедеятельности, основными из которых являются температура, влажность, доступ кислорода воздуха.

При широком доступе кислорода происходит полная минерализация белковых веществ и в качестве конечных продуктов гниения образуются аммиак, углекислый газ, вода, сероводород, соли фосфорной кислоты и др. Такой процесс называют тлением.