Цикл азота продолжение Паранодуляция — это явление

Цикл азота (продолжение)

Паранодуляция - это явление образования на корнях небобовых растений клубеньков под действием различных индуцирующих агентов. Индукторы нодуляции: 2, 4 -Д, хлорамбен, хлорсульфорн и др. Все эти вещества в высоких концентрациях (4 -10 кг/га) используются как гербициды, а в низких действуют аналогично фитогормонам. Под действием индукторов нодуляции (2, 4 -Д) клеточная стенка приобретает свойства пластичности (губчатости), что является подходящим условием для проникновения бактерий; если инокуляцию активными диазотрофами произвести именно в этот момент, то может быть сформирована эффективная азотфиксирующая система

НИТРИФИКАЦИЯ – процесс окисления восстановленных (NH 3) или слабо окисленных (NO 2 -) соединений азота. Нитрификация протекает в 2 этапа и осуществляется двумя группами бактерий хемоавтотрофных бактерий. . 1 -й этап - окисление аммония до нитрита (нитрозные бактерии – Nitrosomonas, Nitrosospira и др. ). NH 3 + O 2 + 2 H+ NH 2 OH H 2 O + АМО НАО NH 2 OH + H 2 O NO 2 - + 5 H+

2 -ой этап - осуществляется нитратными бактериями (Nitrobacter, Nitrococcus и др. ). NO 2 + H 2 O - NO 2’OR NO 3 - + 2 H+ + 2 e- Все нитрифицирующие (хемоавтотрофные) бактерии, получают энергию за счет окисления аммония или нитритов. Процесс протекает в аэробных условиях и накопленная энергия (АТФ) расходуется на фиксацию СО 2 в цикле Кальвина.

Гетеротрофная нитрификация Гетеротрофные микроорганизмы (бактерии и грибы) способны окислять не только соли аммония, но и азот различных органических соединений с образованием гидроксиламина, гидроксамовых кислот, нитратов. 2

У гетеротрофов процесс нитрификации не является энергодающим и не связан непосредственно с клеточным ростом, вследствие чего нитрифицирующая активность у них значительно ниже, чем у автотрофных нитрифицирующих бактерий. Физиологическая роль гетеротрофной нитрификации у разных организмов может быть различна. Так, в процессе разложения органического вещества часто образуется перекись водорода, которая становится источником активных форм кислорода, окисляющих различные соединения азота.

Денитрификация – это процесс окисления восстановленых соединений (органического вещества) бактериями в анаэробных условиях с использованием кислорода нитратов в качестве конечного акцептора электронов в дыхательной цепи вместо О 2. 5 (СН 2 О)n + 4 NO 3 - + 4 H+ = 5 CO 2 + 7 H 2 O + 2 N 2 (нитратное дыхание) (СH 2 O)n + O 2 CO 2 + H 2 O (кислородное дыхание)

N N 2 O NO NO 3 - NO 2 - NO N 2 T

N 2 O NO NO 2 - нитриты Источники N 2 O: денитрификация, ДВНА, хемоденитрификация

Сравнительная характеристика парниковых газов * СО 2 Концентрация (ppm) Ежегодный прирост (%) 350 СН 4 1, 7 N 2 O 0, 3 0, 5 0, 8 0, 3 1 30 150 Время пребывания в атмосфере (годы) 100 8 -12 до 200 Вклад в парниковый эффект (%) 50 19 4 60 -90 70 -90 Потенциал теплопоглощения (СО 2 = 1) Биологическое происхождение (%) * Conrad R. (1996) 20 -30

Глобальный бюджет закиси азота*, Tg N/ год Источники: сжигание ж. топлива сжигание тв. топлива океаны почвы сх почвы антропогенные почвы итого Стоки: 2 + 1 1, 5 + 0, 5 2 + 1 6 + 2 1, 5 + 0, 2 13, 5 + 5, 2 тропосферные реакции 9 + 2 * Bouwman, 1990

N N 2 O NO 3 - NO 2 - NO N 2 NOS T

Использование минеральных удобрений сопровождается ростом величины эмиссии N 2 O

INCREASE IN ATMOSPHERIC N 2 O Estimated that today 76% arises from agricultural soils Haber-Bosch process for fixation of atmospheric Nitrogen Centre for Metalloprotein Spectroscopy & Biology DJ Richardson

Конкурентное потребление субстрата метанотрофными и нитрифицирующими бактериями нитрификаторы H H N H AMO NH 2 OH H C CH 2 OH H MMO H метанотрофы

Изменение интенсивности эмиссии и поглощения метана после внесения NH 4 Cl и KNO 3 в образцах агроторфяной почвы KNO 3 Активность процесса, нмоль CH 4/г ч Внесени е KNO 3 NH 4 Cl Изменение активности, % контроль Активность процесса, нмоль CH 4/г ч Внесение NH 4 Cl Степень ингибирования, % контроль Эмиссия метана 3, 9 4, 0 2, 5 4, 0 13 45, 2 26 Окисление метана 55, 3 45, 2 22 33, 4

Признаки развивающегося глобального потепления: - усиление внутригодовой климатической изменчивости и нестабильности погодных условий (возникновение как мощных тепловых волн, так и неожиданных заморозков). - возрастание частоты и повторяемости экстремальных природных явлений: а) развитие ураганов, тайфунов, торнадо с сильнейшим ветровым воздействием б) возникновение мощных ливневых осадков с разрушительными наводнениями в) увеличением повторяемости мощных лавинных образований и массовых оползней