Rīsi. 100. Mezgliņu baktērijas uz pākšaugu saknēm

Organiskajai vielai trūdot, ievērojama daļa tajās esošā slāpekļa pārvēršas amonjakā, kas augsnē mītošo nitrificējošo baktēriju ietekmē pēc tam oksidējas par slāpekļskābi. Pēdējais, reaģējot ar ogļskābes sāļiem augsnē, piemēram, CaCO 3, veido nitrātus: 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

Vienmēr izdalās kāda daļa no organiskā slāpekļa brīvi pūšot atmosfērā. Brīvais slāpeklis izdalās arī organisko vielu sadegšanas laikā, malkas, ogļu, kūdras u.c. sadegšanas laikā. Turklāt ir baktērijas, kas, nepietiekami piekļūstot skābeklim, var atņemt slāpekļskābes sāļus, tos iznīcinot ar izdalīšanos. brīvā slāpekļa. Šo denitrificējošo baktēriju darbība noved pie tā, ka daļa no zaļajiem augiem pieejamās formas saistītā slāpekļa (nitrāti) kļūst nepieejama (brīva).

Tādējādi ne viss, kas bija daļa no mirušajiem augiem, atgriežas augsnē; daļa no tā pastāvīgi izdalās brīvā formā un līdz ar to tiek zaudēta augiem.Nepārtrauktam minerālo slāpekļa savienojumu zudumam jau sen vajadzēja novest pie pilnīgas dzīvības pārtraukšanas uz zemes, ja dabā nepastāvētu procesi, kas kompensētu zaudējumus. slāpekļa. Pie šādiem procesiem pieder, pirmkārt, atmosfērā notiekošās elektriskās izlādes, kuru laikā vienmēr veidojas noteikts daudzums slāpekļa oksīdu; pēdējie ar ūdeni ražo slāpekļskābi, kas augsnē pārvēršas nitrātos. Vēl viens augsnes slāpekļa savienojumu papildināšanas avots ir dzīvībai svarīgā t.sazotobaktērijas, kas spēj asimilēt atmosfēras slāpekli. Daļa no šīm baktērijām nosēžas uz pākšaugu dzimtas augu saknēm, izraisot raksturīgu uztūkumu - “mezgliņu” veidošanos, tāpēc tās sauc par mezglu baktērijām (100. att.). Asimilējoša atmosfēraslāpeklis, mezgliņu baktērijas to pārstrādā slāpekļa savienojumos, savukārt augi pēdējos pārvērš proteīnos un citos kompleksos savienojumos. Tāpēc pākšaugi irStēnija, atšķirībā no citām, var labi attīstīties augsnēs, kurās gandrīz nav slāpekļa savienojumu.

Rīsi. 101. Slāpekļa cikla shēma dabā

Atmosfēras slāpekli asimilējošo baktēriju darbība ir galvenais iemesls, kāpēc fiksētā slāpekļa daudzums augsnē paliek vairāk vai mazāk nemainīgs, neskatoties uz zudumiem, kas rodas slāpekļa savienojumu sadalīšanās laikā. Šo sadalīšanos kompensē jauna slāpekļa savienojumu veidošanās, un līdz ar to dabā notiek nepārtraukts slāpekļa cikls (101. att.).

Jūs lasāt rakstu par tēmu Slāpekļa cikls dabā

Vielu cikls dabā

Dzīvo organismu darbību pavada liela daudzuma minerālvielu ieguve no apkārtējās nedzīvās dabas.

Pēc organismu nāves to sastāvā esošie ķīmiskie elementi tiek atgriezti vidē.

Tā dabā rodas vielu biogēnais cikls, t.i. vielu cirkulācija starp atmosfēru, hidrosfēru, litosfēru un dzīviem organismiem.

Slāpekļa cikls dabā

Slāpeklis nepārtraukti cirkulē zemes biosfērā caur slēgtu savstarpēji saistītu ceļu tīklu. Mākslīgā slāpekļa fiksācija minerālmēslu ražošanā ir pievienota dabiskajiem procesiem.

Slāpeklis ir viena no visbiežāk sastopamajām vielām biosfērā, šaurajā Zemes apvalkā, kurā tiek uzturēta dzīvība. Tātad gandrīz 80% no gaisa, ko elpojam, sastāv no šī elementa. Lielākā daļa atmosfēras slāpekļa ir brīvā formā, kurā divi slāpekļa atomi ir savienoti kopā, veidojot slāpekļa molekulu N2. Sakarā ar to, ka saites starp diviem atomiem ir ļoti spēcīgas, dzīvie organismi nespēj tieši izmantot molekulāro slāpekli - tas vispirms jāpārnes uz “saistīto” stāvokli. Saistīšanās procesā slāpekļa molekulas tiek sadalītas, ļaujot atsevišķiem slāpekļa atomiem piedalīties ķīmiskās reakcijās ar citiem atomiem un tādējādi neļaujot tiem rekombinēties par slāpekļa molekulu. Saite starp slāpekļa atomiem un citiem atomiem ir pietiekami vāja, lai dzīvie organismi varētu izmantot slāpekļa atomus. Tāpēc slāpekļa fiksācija ir ārkārtīgi svarīga mūsu planētas dzīvības procesu sastāvdaļa.

Slāpekļa cikls ir slēgtu, savstarpēji saistītu ceļu sērija, caur kuru slāpeklis cirkulē zemes biosfērā. Vispirms apskatīsim organisko vielu sadalīšanās procesu augsnē.

Dažādi mikroorganismi ekstrahē slāpekli no sadalīšanās materiāliem un pārvērš to vielmaiņas procesam nepieciešamajās molekulās. Šajā gadījumā atlikušais slāpeklis tiek atbrīvots amonjaka (NH3) vai amonija jonu (NH4+) veidā. Citi mikroorganismi pēc tam fiksē šo slāpekli, parasti pārvēršot to nitrātu formā (NO3–). Nokļūstot augos, šis slāpeklis piedalās bioloģisko molekulu veidošanā. Pēc organisma nāves slāpeklis tiek atgriezts augsnē un cikls sākas no jauna. Šī cikla laikā iespējami gan slāpekļa zudumi, gan šo zaudējumu kompensācija vulkānu izvirdumu un cita veida ģeoloģiskās darbības dēļ.

Iedomājieties, ka biosfēra sastāv no diviem savienotiem slāpekļa rezervuāriem - milzīga (slāpeklis, kas atrodas atmosfērā un okeānos) un ļoti mazs (slāpeklis, ko satur dzīvās būtnes). Starp šiem rezervuāriem ir šaura eja, kurā vienā vai otrā veidā ir saistīts slāpeklis. Normālos apstākļos slāpeklis no vides caur šo eju nonāk bioloģiskajās sistēmās un atgriežas vidē pēc bioloģisko sistēmu nāves.

Dosim dažus skaitļus. Atmosfērā ir aptuveni 4 kvadriljoni (4 1015) tonnu slāpekļa, un okeāni satur aptuveni 20 triljonus (20 1012) tonnu. Neliela daļa no šī daudzuma - aptuveni 100 miljoni tonnu - katru gadu tiek piesaistīta un iekļauta dzīvos organismos. No šiem 100 miljoniem tonnu fiksētā slāpekļa tikai 4 miljoni tonnu ir atrodami augu un dzīvnieku audos — pārējais uzkrājas sadalošos mikroorganismos un tiek atgriezts atmosfērā.

Galvenais fiksētā slāpekļa piegādātājs dabā ir baktērijas: pateicoties tām, tiek fiksēts aptuveni 90 līdz 140 miljoni tonnu slāpekļa. Slavenākās slāpekli fiksējošās baktērijas ir atrodamas pākšaugu augu mezgliņos. Tradicionālā augsnes auglības paaugstināšanas metode balstās uz to izmantošanu: vispirms uz lauka audzē zirņus vai citus pākšaugus, pēc tam tos iear zemē, un to mezgliņos uzkrātais saistītais slāpeklis nonāk augsnē. Tad lauks tiek apsēts ar citām kultūrām, kuras jau var izmantot šo slāpekli savai augšanai.

Daļa slāpekļa pērkona negaisa laikā pārvēršas saistītā stāvoklī. Jūs būsiet pārsteigts, taču zibens uzplaiksnījumi notiek daudz biežāk, nekā jūs domājat – aptuveni simts zibens iespēr katru sekundi. Kamēr jūs lasījāt šo rindkopu, visā pasaulē pazibēja aptuveni 500 zibeņu. Elektriskā izlāde uzsilda apkārtējo atmosfēru, slāpeklis savienojas ar skābekli (degšanas reakcija), veidojot dažādus slāpekļa oksīdus. Un, lai gan tas ir diezgan iespaidīgs sekvestrācijas veids, tas aptver tikai 10 miljonus tonnu slāpekļa gadā.

Tādējādi dabas procesu rezultātā gadā tiek piesaistīti no 100 līdz 150 miljoniem tonnu slāpekļa. Cilvēka darbības gaitā tiek fiksēts un pārnests arī uz biosfēru slāpeklis (piemēram, pākšaugu apsējus ik gadu veido 40 milj.t fiksētā slāpekļa). Turklāt, sadedzinot fosilo kurināmo elektriskajos ģeneratoros un iekšdedzes dzinējos, gaiss uzsilst, kā tas notiek zibens izlādes gadījumā. Katru reizi, kad braucat ar automašīnu, biosfērā nonāk papildu fiksētā slāpekļa daudzums. Dedzinot fosilo kurināmo, gadā tiek piesaistīti aptuveni 20 miljoni tonnu slāpekļa.

Bet cilvēki visvairāk fiksēto slāpekli ražo minerālmēslu veidā. Kā tas bieži notiek ar tehnoloģiskā progresa sasniegumiem, slāpekļa fiksācijas tehnoloģiju rūpnieciskā mērogā esam parādā militārpersonām. Vācijā pirms Pirmā pasaules kara tika izstrādāta metode amonjaka (viena no fiksētā slāpekļa formām) iegūšanai militārās rūpniecības vajadzībām. Slāpekļa trūkums bieži kavē augu augšanu, un lauksaimnieki pērk mākslīgi fiksētu slāpekli minerālmēslu veidā, lai palielinātu ražu. Pašlaik lauksaimniecībai katru gadu tiek saražoti nedaudz vairāk par 80 miljoniem tonnu fiksētā slāpekļa. Apkopojot visu cilvēka ieguldījumu slāpekļa ciklā, mēs iegūstam aptuveni 140 miljonus tonnu gadā. Aptuveni tāds pats slāpekļa daudzums ir dabiski saistīts dabā. Tādējādi salīdzinoši īsā laika posmā cilvēks sāka būtiski ietekmēt slāpekļa ciklu dabā. Kādas būs sekas? Katra ekosistēma spēj uzņemt noteiktu daudzumu slāpekļa, un sekas tam kopumā ir labvēlīgas – augi augs ātrāk. Tomēr, kad ekosistēma kļūst piesātināta, slāpeklis sāks ieplūst upēs. Ezera aļģu piesārņojums ir vissmagākā ar slāpekli saistītā vides problēma. Slāpeklis apaugļo ezera aļģes, un tās aug, izspiežot visas citas dzīvības formas.

Slāpeklis nepārtraukti cirkulē zemes biosfērā dažādu ķīmisku un neķīmisku procesu ietekmē, un pēdējā laikā saistītais slāpeklis atmosfērā nonācis galvenokārt cilvēka darbības rezultātā.

Slāpeklis ir viena no visizplatītākajām vielām biosfēra, šaurais Zemes apvalks, kas atbalsta dzīvību. Tātad gandrīz 80% no gaisa, ko elpojam, sastāv no šī elementa. Lielākā daļa atmosfēras slāpekļa ir brīvā formā (sk. Ķīmiskās saites), kurā divi slāpekļa atomi ir savienoti kopā, veidojot slāpekļa molekulu - N 2 . Sakarā ar to, ka saites starp diviem atomiem ir ļoti spēcīgas, dzīvie organismi nespēj tieši izmantot molekulāro slāpekli - tas vispirms jāpārnes uz “saistīto” stāvokli. Notiek saistošs Slāpekļa molekulas tiek sadalītas, ļaujot atsevišķiem slāpekļa atomiem piedalīties ķīmiskās reakcijās ar citiem atomiem, piemēram, ar skābekli, un tādējādi novēršot to rekombinēšanos par slāpekļa molekulu. Saite starp slāpekļa atomiem un citiem atomiem ir pietiekami vāja, lai dzīvie organismi varētu izmantot slāpekļa atomus. Tāpēc slāpekļa fiksācija ir ārkārtīgi svarīga mūsu planētas dzīvības procesu sastāvdaļa.

Slāpekļa cikls ir slēgtu, savstarpēji saistītu ceļu sērija, caur kuru slāpeklis cirkulē zemes biosfērā. Vispirms apskatīsim organisko vielu sadalīšanās procesu augsnē. Dažādi mikroorganismi ekstrahē slāpekli no sadalīšanās materiāliem un pārvērš to vielmaiņas procesam nepieciešamajās molekulās. Šajā gadījumā atlikušais slāpeklis tiek atbrīvots amonjaka (NH 3) vai amonija jonu (NH 4 +) veidā. Pēc tam citi mikroorganismi saista šo slāpekli, parasti pārvēršot to nitrātu formā (NO 3 -). Iekļūstot augos (un galu galā nonākot dzīvo būtņu ķermeņos), šis slāpeklis ir iesaistīts bioloģisko molekulu veidošanā. Pēc organisma nāves slāpeklis tiek atgriezts augsnē un cikls sākas no jauna. Šī cikla laikā ir iespējami gan slāpekļa zudumi - kad tas tiek iekļauts nogulumos vai izdalās noteiktu baktēriju (tā saukto denitrifikācijas baktēriju) dzīves laikā -, gan kompensācija par šiem zaudējumiem vulkāna izvirdumu un cita veida ģeoloģiskās aktivitātes dēļ.

Iedomājieties, ka biosfēra sastāv no diviem savienotiem slāpekļa rezervuāriem - milzīga (tajā ir atmosfērā un okeānos esošais slāpeklis) un ļoti maza (tajā ir dzīvajās būtnēs esošais slāpeklis). Starp šiem rezervuāriem ir šaura eja, kurā vienā vai otrā veidā ir saistīts slāpeklis. Normālos apstākļos slāpeklis no vides caur šo eju nonāk bioloģiskajās sistēmās un atgriežas vidē pēc bioloģisko sistēmu nāves.

Dosim dažus skaitļus. Atmosfērā ir aptuveni 4 kvadriljoni (4 10 15) tonnu slāpekļa, un okeānos ir aptuveni 20 triljoni (20 10 12) tonnu. Neliela daļa no šī daudzuma - aptuveni 100 miljoni tonnu - katru gadu tiek piesaistīta un iekļauta dzīvos organismos. No šiem 100 miljoniem tonnu fiksētā slāpekļa tikai 4 miljoni tonnu ir atrodami augu un dzīvnieku audos — pārējais uzkrājas sadalošos mikroorganismos un galu galā atgriežas atmosfērā.

Galvenais fiksētā slāpekļa piegādātājs dabā ir baktērijas: pateicoties tām, tiek fiksēts aptuveni 90 līdz 140 miljoni tonnu slāpekļa (diemžēl precīzu skaitļu nav). Slavenākās slāpekli fiksējošās baktērijas ir atrodamas pākšaugu augu mezgliņos. Tradicionālā augsnes auglības paaugstināšanas metode balstās uz to izmantošanu: vispirms uz lauka audzē zirņus vai citus pākšaugus, pēc tam tos iear zemē, un to mezgliņos uzkrātais saistītais slāpeklis nonāk augsnē. Tad lauks tiek apsēts ar citām kultūrām, kuras jau var izmantot šo slāpekli savai augšanai.

Daļa slāpekļa pērkona negaisa laikā pārvēršas saistītā stāvoklī. Jūs būsiet pārsteigts, taču zibens uzplaiksnījumi notiek daudz biežāk, nekā jūs domājat – aptuveni simts zibens iespēr katru sekundi. Kamēr jūs lasījāt šo rindkopu, visā pasaulē pazibēja aptuveni 500 zibeņu. Elektriskā izlāde silda atmosfēru ap to, slāpeklis savienojas ar skābekli (notiek sadegšanas reakcija), veidojot dažādus slāpekļa oksīdus. Un, lai gan tas ir diezgan iespaidīgs sekvestrācijas veids, tas aptver tikai 10 miljonus tonnu slāpekļa gadā.

Tādējādi dabas procesu rezultātā gadā tiek piesaistīti no 100 līdz 150 miljoniem tonnu slāpekļa. Cilvēka darbības laikā arī slāpeklis tiek piesaistīts un pārnests biosfērā (piemēram, vienā un tajā pašā pākšaugu sējumos ik gadu veidojas 40 milj.t saistītā slāpekļa). Turklāt, sadedzinot fosilo kurināmo elektriskajos ģeneratoros un iekšdedzes dzinējos, gaiss uzsilst, kā tas notiek zibens izlādes gadījumā. Katru reizi, kad braucat ar automašīnu, biosfērā nonāk papildu fiksētā slāpekļa daudzums. Dedzinot fosilo kurināmo, gadā tiek piesaistīti aptuveni 20 miljoni tonnu slāpekļa.

Bet cilvēki visvairāk fiksēto slāpekli ražo minerālmēslu veidā. Kā tas bieži notiek ar tehnoloģiskā progresa sasniegumiem, slāpekļa fiksācijas tehnoloģiju rūpnieciskā mērogā esam parādā militārpersonām. Vācijā pirms Pirmā pasaules kara tika izstrādāta metode amonjaka (viena no fiksētā slāpekļa formām) iegūšanai militārās rūpniecības vajadzībām. Slāpekļa trūkums bieži kavē augu augšanu, un lauksaimnieki pērk mākslīgi fiksētu slāpekli minerālmēslu veidā, lai palielinātu ražu. Mūsdienās lauksaimniecībai ik gadu tiek saražoti nedaudz vairāk par 80 miljoniem tonnu fiksētā slāpekļa (ņemiet vērā, ka to izmanto ne tikai pārtikas kultūru audzēšanai - ar to tiek mēsloti piepilsētas zālāji un dārzi).

Apkopojot visu cilvēka ieguldījumu slāpekļa ciklā, mēs iegūstam aptuveni 140 miljonus tonnu gadā. Aptuveni tāds pats slāpekļa daudzums ir dabiski saistīts dabā. Tādējādi salīdzinoši īsā laika posmā cilvēks sāka būtiski ietekmēt slāpekļa ciklu dabā. Kādas būs sekas? Katra ekosistēma spēj uzņemt noteiktu daudzumu slāpekļa, un sekas tam kopumā ir labvēlīgas – augi augs ātrāk. Tomēr, kad ekosistēma kļūst piesātināta, slāpeklis sāks ieplūst upēs. Eitrofikācija(aļģu piesārņojums) ezeros, iespējams, ir visprogresīvākā vides problēma, kas saistīta ar slāpekli. Slāpeklis apaugļo ezera aļģes, un tās aug, izspiežot visas pārējās dzīvības formas ezerā, jo, aļģēm mirstot, to sadalīšanās rezultātā tiek patērēts gandrīz viss ūdenī izšķīdušais skābeklis.

Tomēr mums ir jāatzīst, ka slāpekļa cikla pārveidošana ir tālu no sliktākās problēmas, ar kādu cilvēce ir saskārusies. Šajā sakarā Stenfordas universitātes ekologs Pīters Vitošeks, kurš pēta augus, saka: “Mēs virzāmies uz zaļu un nezāļu pilnu pasauli, taču tā nav katastrofa. Ir ļoti svarīgi spēt atšķirt katastrofu no degradācijas.

Slāpeklis ir viens no elementiem, kura uzvedība zemeslodes apstākļos ir cieši saistīta ar bioloģiskajiem procesiem. Galvenā Zemes slāpekļa rezervju daļa ir koncentrēta atmosfērā. Simtiem miljonu tonnu slāpekļa ir atrodami augu un dzīvnieku biomasā. Slāpekļa saturs oglēs un citos fosilajos kurināmajos, augsnes humusā un dabiskos ūdens baseinos ir diezgan augsts.

Augu atmirušo daļu un citu organisko atlieku puves laikā daļa no bioorganisko savienojumu slāpekļa hidrolītisko procesu rezultātā ar mikroorganismu piedalīšanos pārvēršas amonjakā, ko pitrofiskās baktērijas pārvērš slāpekļskābes jonos. Augsnes nitrātos katjoni var būt K + , Na + , NH, Ca 2+ un citi plaši izplatīti katjoni. Dažādu atlieku sabrukšanas laikā daļa no bioloģiskā slāpekļa pārvēršas slāpeklī un izdalās atmosfērā. Augsnē ir arī denitrificējošas baktērijas, kas samazina nitrātus, pārvēršot daļu no nitrātu slāpekļa vienkāršā vielā. Tādējādi augsne nepārtraukti zaudē augiem pieejamo slāpekli, atgriežot to atmosfērā.

Pastāvīgajam slāpekļa savienojumu zudumam augsnē jau sen vajadzēja izraisīt katastrofālu dzīviem organismiem pieejamā slāpekļa deficītu. Tomēr dabā pastāv mehānismi atmosfēras slāpekļa pārvēršanai ķīmiskos savienojumos. Šādi procesi ietver zibens izlādes atmosfērā, kas rada noteiktu daudzumu slāpekļa oksīdu. Ar sekojošu skābekļa un ūdens piedalīšanos oksīdi tiek pārveidoti par slāpekļskābi. Tas izšķīst atmosfēras ūdenī un kopā ar to nonāk augsnē. Šeit slāpekļskābe reaģē ar karbonātiem, veidojot nitrātus. Pateicoties tam, nitrātu saturs augsnē tiek papildināts.

Vēl viens slāpekļa satura paaugstināšanas avots augsnē ir nitrobaktēriju vitālā aktivitāte, kas tieši asimilē atmosfēras slāpekli. Šīs baktērijas satur enzīmu nitrogenāzi, kas katalizē slāpekļa samazināšanos. Nitrogenāze ir detalizēti pētīta, un ir noskaidrots, ka šis enzīms satur molibdēna atomus, kuriem ir galvenā loma slāpekļa samazināšanā. Nitrobaktērijas atrodamas pākšaugu dzimtas augu sakņu mezgliņos (20.4. att.). Nitrificējošās baktērijas atrodas arī uz alkšņu saknēm. Baktēriju sintezētos slāpekļa savienojumus izmanto arī paši augi. 1 gada laikā nitrobaktērijas var uzkrāt līdz 48 kg slāpekļa organiskajos savienojumos uz 1 hektāru zemes.

Rīsi. 20.4.

Slāpekļa izvadīšanas no augsnes atmosfērā pretprocesi un tā atgriešanās augsnē savienojumu veidā nosaka slāpekļa ciklu, kura diagramma parādīta att. 20.5.

Rīsi. 20.5.

Cilvēka lauksaimnieciskās darbības laikā augsnē papildus tiek noplicināts slāpeklis un daži citi elementi. Šis process nepārtraukti pieaug straujā iedzīvotāju skaita pieauguma dēļ. Zemei ir jāražo arvien lielāks pārtikas daudzums. Cilvēks bija spiests izstrādāt trešo veidu, kā papildināt slāpekli augsnē. Tas sastāv no slāpekļa minerālmēslu pievienošanas augsnei. Slāpeklis šiem mēslošanas līdzekļiem nāk no amonjaka, kura ražošana ir sasniegusi milzīgus apmērus. Vielas, ko ražo, lai izmantotu kā slāpekļa mēslojumu, ir amonija nitrāts, amonija sulfāts, nātrija nitrāts un kalcija nitrāts. Slāpekļa mēslošanas līdzekļu ražošana pasaulē pēc slāpekļa satura sasniedz 100 miljonus tonnu gadā.

12.2. Slāpekļa, skābekļa, oglekļa cikls

Slāpekļa cikls (12.2. attēls) ir viens no sarežģītākajiem cikliem dabā. Aptver visu biosfēru, kā arī atmosfēru, litosfēru un hidrosfēru. Mikroorganismiem ir ļoti svarīga loma slāpekļa ciklā. Slāpekļa ciklā izšķir šādus posmus:

1. posms (slāpekļa fiksācija): a) slāpekli fiksējošās baktērijas saista (fiksē) gāzveida slāpekli, veidojot amonija formu (NH un amonija sāļus) - tā ir bioloģiskā fiksācija; b) zibens izlādes un fotoķīmiskās oksidācijas rezultātā veidojas slāpekļa oksīdi, kas, mijiedarbojoties ar ūdeni, veido slāpekļskābi, kas augsnē pārvēršas par nitrātu slāpekli.

2. posms – pārvēršana augu proteīnā. Abas fiksētā slāpekļa formas (amonija un nitrāta) absorbē augi un pārvērš sarežģītos olbaltumvielu savienojumos.

3. posms – pārvēršanās dzīvnieku olbaltumvielās. Dzīvnieki ēd augus, un viņu ķermenī augu olbaltumvielas tiek pārvērstas dzīvnieku olbaltumvielās.

4. posms – olbaltumvielu sadalīšanās, puves. Augu un dzīvnieku vielmaiņas produkti, kā arī mirušo organismu audi mikroorganismu ietekmē sadalās, veidojot amoniju (amonifikācijas process).

5. posms – nitrifikācijas process. Amonjaka slāpeklis tiek oksidēts par nitrītu un nitrātu slāpekli.

6. posms – denitrifikācijas process. Denitrificējošo baktēriju ietekmē nitrātu slāpeklis tiek reducēts par molekulāro slāpekli, kas nonāk atmosfērā. Aplis noslēdzas.

12.2. attēls – Slāpekļa cikla strukturālā diagramma

(pēc N. I. Nikolaikina, 2004)

Antropogēnā ietekme uz slāpekļa ciklu ir šāda:

1 Slāpekļa rūpnieciskā izmantošana amonjaka ražošanai palielina dabisko slāpekļa kopējo daudzumu par aptuveni 10%.

2 Slāpekļa mēslošanas līdzekļu plašā izmantošana, pārsniedzot augu vajadzības, rada vides piesārņojumu, savukārt daļa no liekā slāpekļa tiek ieskalota ūdenstilpēs, izraisot bīstamo “eitrofikācijas” fenomenu. Tas izraisa ūdenstilpju sekundāro piesārņojumu, vielu cikla traucējumus un to trofiskā stāvokļa izmaiņas.

Skābekļa cikls kopā ar tās pieplūdumu un aizplūšanu.

Skābekļa ierašanās ietver: 1) sekrēcija fotosintēzes laikā; 2) veidošanās ozona slānī UV starojuma ietekmē (nelielos daudzumos); 3) ūdens molekulu disociācija atmosfēras augšējos slāņos UV starojuma ietekmē; 4) ozona veidošanās - O 3.

Patēriņš skābeklis ietilpst: 1) dzīvnieku patēriņš elpošanas laikā; 2) oksidatīvie procesi zemes garozā; 3) vulkānu izvirdumu laikā izdalītā oglekļa monoksīda (CO) oksidēšana.

Skābekļa cikls ir cieši saistīts ar oglekļa ciklu.

Oglekļa cikls(12.3. attēls). Oglekļa dioksīda (CO 2) masa atmosfērā tiek lēsta uz 10 12 tonnām.

Oglekļa dioksīda ienākšana ietver: 1) dzīvo organismu elpošana; 2) augu un dzīvnieku mirušo organismu sadalīšanās ar mikroorganismiem, fermentācijas process; 3) antropogēnās emisijas no degvielas sadegšanas; 4) mežu izciršana.

Oglekļa dioksīda patēriņš ietver: 1) oglekļa dioksīda fiksācija no atmosfēras fotosintēzes laikā ar skābekļa izdalīšanos; 2) daļu oglekļa patērē dzīvniekiem, kuri ēd augu pārtiku; 3) oglekļa fiksācija litosfērā (organisko iežu veidošanās - ogles, kūdra, degslāneklis, kā arī augsnes komponenti, piemēram, humuss); 4) oglekļa fiksācija hidrosfērā (kaļķakmeņu, dolomītu veidošanās).

Pakāpeniska oglekļa dioksīda satura palielināšanās atmosfērā kopā ar citiem iemesliem ir izraisījusi “siltumnīcas efektu”, kas ietekmē mūsu planētas siltuma bilanci un klimatu.

Papildus aplūkotajiem elementiem fosforam, sēram un dzelzs ir arī liela nozīme vispārējā vielu ciklā dabā.

12.3. attēls – Oglekļa cikla strukturālā diagramma

(pēc N. I. Nikolaikina, 2004)

Iepriekšējais