Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Бактеріальна азотфіксація, амоніфікація, денітрифікація.






Азотфіксация, процес скріплення молекулярного азоту (N 2) атмосфери і переведення його в азотисті з'єднання. А. здійснюється азотфіксуючими мікроорганізмами, у тому числі клубеньковимі бактеріями, і ін. мікроорганізмами (бактерії, актиноміцети, дріжджі, гриби і синьо-зелені водорості) що мешкають в грунтах, прісних водоймищах, морях і океанах. А. — найважливіший біологічний процес, що грає велику роль в круговороті азоту в природі і що збагачує грунт і водоймища зв'язаним азотом. У атмосфері міститься над 1 га грунту більше 70 000 т вільного азоту, і лише в результаті А. частина цього азоту стає доступною для використання вищими рослинами.

Вільноживучі азотфіксуючі бактерії зв'язують декілька десятків кілограмів азоту на 1 га в рік. Сине-зелені водорості на рисових полях фіксують до 200 кг/га азоту в рік. Загальний прибуток азоту (у надземних органах і пожнивних залишках) при культивуванні бобових рослин складає від 57, 5 до 335 кг/га в рік. Кількість азоту, внесеного до грунту бобовими рослинами за рахунок діяльності клубенькових бактерій, досягає 100 — 250 кг/га за сезон. Ще в 1894 С. Н. Віноградський передбачив, що в результаті А. утворюється аміак. Сучасними методами дослідження, у тому числі із застосуванням важкого ізотопу азоту (N 15 ), це припущення підтверджене. А. Н. Бах вважав (1934), що А. — результат зв'язаної дії окислювально-відновних ферментів. Встановлено, що відновлення молекулярного азоту (N 2 ) до аміаку (Nh 3 ) відбувається при участі ферментної системи, що містить залізо, молібден, магній і що функціонує як переносник електронів до N 2 .

Амоніфікація. Одним із основних шляхів перетворення азоту в ґрунті є гниття, або розклад білків мікроорганізмами, який дістав назву процесу амоніфікації. Це складний багатофазовий процес, кінцеві результати якого залежать від будови й складу білка, умов, у яких відбувається розклад, і від збудників, що спричинюють його. Гниття білків починається з їхнього гідролізу під впливом протеолітичних ферментів, які виділяються мікроорганізмами в оточуюче середовище.

При розкладі амінокислот ароматичного ряду утворюються проміжні продукти: фенол, крезол, скатол, індол, які мають дуже неприємний запах. Сірководень та його похідні — меркаптани — утворюються під час гідролізу сірковмісних амінокислот.

При амоніфікації білківв анаеробних умовах можуть утворюватися і токсичні речовини, наприклад діаміни, до яких належать кадаверин і путресцин.

Амоніфікацію білків зумовлюють різні види аеробних і анаеробних мікроорганізмів. Особливо активними амоніфікаторами є представники роду Bacillus (В. subtilis, В. cereus, В. mycoides), Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa), Clostridium (C. sporogenes, C. putrificus), Proteus vulgaris та інші.

Разом з бактеріями активну участь в амоніфікації білкових речовин беруть ґрунтові гриби й актиноміцети — Aspergillus, Penicillium, Mucor, Trichoderma, Cladosporium тощо. Оскільки амоніфікацію білків спричиняють різні групи мікроорганізмів, то вона може відбуватися в широкому інтервалі кислотності.

Амоніфікація гумусових сполук— процес дуже повільний. Наприклад, у помірному кліматі протягом року розкладається приблизно 1—3% загального запасу ґрунтового гумусу. Амоніфікацію гумінових речовин мікробами можна зобразити такою спрощеною схемою: гумінові речовини + О2 → СО2 + Н2О +NH3. У цьому важливому процесі беруть участь аеробні і анаеробні мікроорганізми

Нітрати, які утворюються в ґрунті, використовуються не тільки рослинами, а й окремими видами мікроорганізмів. Особлива роль при цьому належить групі мікробів, які можуть відновлювати нітрати до молекулярного азоту; цей процес називається денітрифікацією. Він спричиняється до істотних втрат із ґрунту доступних для рослин форм азоту.

Розрізняють пряму і непряму денітрифікацію. Пряма — це процес відновлення нітратів, безпосередньо пов'язаний із життєдіяльністю денітрифікуючих бактерій. Вона буває двох типів — асиміляторна і дисиміляторна. При асиміляторній денітрифікації нітрати відновлюються до аміаку, який використовується як джерело азоту для побудови тіла мікробів. У дисиміляторній денітрифікації нітрати використовуються як окислювачі органічних речовин замість молекулярного кисню, що забезпечує мікроорганізми потрібною енергією. Здатність до дисиміляторної денітрифікації мають тільки специфічні аеробні бактерії.

Збудниками прямої асиміляторної денітрифікації є представники родів Pseudomonas, Paracoccus (Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas stutzeri, Paracoccus denitrificans).

Відновлювати нітрати можуть також деякі хемолітоавтотрофи, зокрема Thiobacillus denitrificans, яка розмножується в анаеробних умовах і є сіркоокислюючою бактерією.

Крім прямої денітрифікації, в ґрунті може відбуватися і непряма. У цьому разі молекулярний азот виділяється внаслідок суто хімічних реакцій між азотистою кислотою і амінними або амідними сполуками:

R - NH2 + HNO2 = N2 + R - OH + H2O.

Денітрифікація збіднює ґрунт на мінеральні форми азоту. Особливо помітні втрати азоту в процесі денітрифікації спостерігаються, зокрема, в перезволожених ґрунтах.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.