КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ АТМОСФЕРНЫЙ АЗОТ ДЕНИТРИФИКАЦИЯ восстановление

КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ АТМОСФЕРНЫЙ АЗОТ ДЕНИТРИФИКАЦИЯ восстановление нитрата до N 2 O и N 2 микроорганизмами в анаэробных условиях + ПЕРЕВОД ОРГАНИЧЕСКОГО АЗОТА В ГАЗООБРАЗНЫЕ ФОРМЫ НИТРИФИКАЦИЯ окисление аммиака до нитрита бактериями рода Nitrosomonas и окисление нитрита до нитрата бактериями рода Nitrobacter АЗОТФИКСАЦИЯ усвоение N 2 бактериями родов Rhizobium, Azotobacter, Clostridium, а также цианобактериями и перевод фиксированного азота в органические азотсодержащие вещества растений, затем – животных + ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА В АТМОСФЕРЕ незначительно АММОНИФИКАЦИЯ разложение и минерализация остатков животных и растений с образованием NH 3 грибами и бактериями родов Pseudomonas, Clostridium, Bacillus

АЗОТФИКСАЦИЯ Азотфиксация – поглощение, усвоение микроорганизмами молекулярного азота атмосферы и перевод его в состав органических соединений. Азотфиксацию осуществляют: 1. Свободноживущие азотфиксаторы 2. Симбиотические азотфиксаторы

ОТКРЫТИЕ СВОБОДНОЖИВУЩИХ АЗОТФИКСАТОРОВ Мартин Виллем Бе йеринк (Martinus Willem Beijerinck, 1851 -1931) Голландский микробиолог и ботаник. Первооткрыватель симбиотических азотфиксаторов (1888 г. ), свободноживущих аэробных азотфиксаторов рода Azotobacter (1901 г. ), сульфатредуцирующих бактерий Spirillum desulfuricans и сульфатредукции Изучал почвенную микробиологию и связь микроорганизмов с плодородием почв, один из основателей (наряду с С. Н. Виноградским) экологической микробиологии. Виноградский Сергей Николаевич (1856 -1953) Выдающийся русский микробиолог, основатель экологии микроорганизмов и почвенной микробиологии. Исследовал процессы нитрификации, азотфиксации. Открыл явление хемосинтеза и первым описал важнейшие группы хемосинтезирующих бактерий. Одним из первых выяснил роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Впервые выделил культуры бактерийнитрификаторов. В 1895 выделил первую азотфиксирующую бактерию Clostridium pasteurianum. После большевистского переворота в 1917 г. эмигрировал и до конца жизни работал в Пастеровском институте в Париже.

СВОБОДНОЖИВУЩИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ Род Clostridium (наиболее активный – C. Pasteurianum) Род Azotobacter (наиболее активный – A. Chroococcum) Фототрофные бактерии рода Rhodospirillum и цианобактерии Бактерии рода Clostridium Бактерии рода Rhodospirillum Бактерии рода Azotobacter Цианобактерии родов Nostoc, Anabaena, Plectonema, Gloeothece, Stigonema

ОТКРЫТИЕ СИМБИОТИЧЕСКИХ АЗОТФИКСАТОРОВ Герман Гельригель (Hermann Неllrіеgеl, 1831 -1895) Немецкий агрохимик, микробиолог, ботаник. Изучал поглощение растениями азота, фосфора, калия и роль этих элементов для нормального роста и развития культурных растений. Разработал питательную смесь для проведения вегетационных опытов с растениями, выращиваемыми в сосудах с песком (песчаная культура). Эту смесь в различных модификациях широко применяют и в наше время. Установил, что на корнях бобовых растений образуются вздутия – клубеньки, заполненные живыми клетками бактерий. Опытным путём доказал, что эти бактерии живут в симбиозе с высшими растениями и фиксируют азот атмосферы (1866). Воронин Михаил Степанович (1838 -1903) Русский ботаник, альголог и миколог. Основоположник отечественной микологии и фитопатологии. Одним из первых обнаружил (1866 г. ) бактерии в клубеньках на корнях бобовых растений.

СИМБИОТИЧЕСКИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ Род Rhizobium Представители сем. Fabaceae: роды Pisum, Acacia, Glycine, Lupinus, Lathyrus, Medicago, Trifolium

ЗАРАЖЕНИЕ КОРНЕЙ КЛУБЕНЬКОВЫМИ БАКТЕРИЯМИ

НИТРОГЕНАЗА. АЗОТФИКСАЦИЯ Ферментный комплекс нитрогеназа (Mo-Fe-белок + Fe-S-белок) Структура Fe-Mo-кофактора нитрогеназы Схема азотфиксации:

ЛЕГГЕМОГЛОБИН (ЛЕГОГЛОБИН) Леггемоглобин – Fe-содержащий гемопротеид, обратимо связывающий О 2. Регулирует кислородный режим корневого клубенька, создаёт анаэробные условия, необходимые для работы нитрогеназы. Леггемоглобин придаёт корневым клубенькам красный цвет

АММОНИФИКАЦИЯ Аммонификация – разложение азотсодержащих органических веществ с образованием аммиака. Аммонификацию осуществляют почвенные гетеротрофные организмы (сапротрофы, редуценты, минерализаторы) – грибы, бактерии гниения.

НИТРИФИКАЦИЯ Нитрификация – биологическое окисление аммиака до нитрата. Нитрификацию осуществляют хемосинтезирующие нитрифицирующие бактерии семейства Nitrobacteriaceae: 1. Род Nitrosomonas (наиболее активный – N. europaea) 2. Род Nitrobacter (наиболее активный – N. winogradskyi)

НИТРИФИКАЦИЯ Nitrosomonas europaea Бактерии рода Nitrosomonas: NH 4+ → NO 2– Nitrobacter winogradskyi Бактерии рода Nitrobacter: NO 2– → NO 3–

ДЕНИТРИФИКАЦИЯ Денитрификация – биологическое восстановление нитрата до газообразных форм азота (N 2, NO, N 2 O) Денитрификацию осуществляют бактерии-денитрификаторы, некоторые грибы и водоросли в анаэробных условиях. Бактерии-денитрификаторы: 1. Род Pseudomonas 2. Род Bacillus 3. Род Clostridium

ПОТЕРИ ДОСТУПНОГО ДЛЯ РАСТЕНИЙ АЗОТА В ПРИРОДЕ: ДЕНИТРИФИКАЦИЯ

ПОТЕРИ ДОСТУПНОГО ДЛЯ РАСТЕНИЙ АЗОТА В ПРИРОДЕ: ПОЖАРЫ

ПОТЕРИ ДОСТУПНОГО ДЛЯ РАСТЕНИЙ АЗОТА В ПРИРОДЕ: УДАЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ ИЗ ПОЧВЫ ЧЕЛОВЕКОМ

ПОТЕРИ ДОСТУПНОГО ДЛЯ РАСТЕНИЙ АЗОТА В ПРИРОДЕ: ВЫМЫВАНИЕ НИТРАТОВ ИЗ ПОЧВЫ (ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ)

КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ АТМОСФЕРНЫЙ АЗОТ ДЕНИТРИФИКАЦИЯ восстановление нитрата до N 2 O и N 2 микроорганизмами в анаэробных условиях + ПЕРЕВОД ОРГАНИЧЕСКОГО АЗОТА В ГАЗООБРАЗНЫЕ ФОРМЫ НИТРИФИКАЦИЯ окисление аммиака до нитрита бактериями рода Nitrosomonas и окисление нитрита до нитрата бактериями рода Nitrobacter АЗОТФИКСАЦИЯ усвоение N 2 бактериями родов Rhizobium, Azotobacter, Clostridium, а также цианобактериями и перевод фиксированного азота в органические азотсодержащие вещества растений, затем – животных + ФОТОХИМИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА В АТМОСФЕРЕ незначительно АММОНИФИКАЦИЯ разложение и минерализация остатков животных и растений с образованием NH 3 грибами и бактериями родов Pseudomonas, Clostridium, Bacillus

КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ