Роль растений в круговороте веществ: Роли организмов в круговороте жизни — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Роль растений в круговороте веществ. Учебно – познавательная игра

Похожие презентации:

Круговорот веществ

Роль живых организмов в биосфере

Биосфера. Учение о биосфере. Фундаментальная роль живого вещества

Круговорот веществ. 11 класс

Круговорот веществ в природе

Круговорот веществ в биосфере

Круговорот веществ и энергии в природе

Круговорот веществ в природе. Основа

Круговорот веществ

Круговорот веществ в экосистемах. (Глава 4)

Учебно – познавательная игра:
«Круговорот веществ»
Отмирание
растений и
животных
Перегной
Образование
солей
Питание
животных
Использование
растений
Значение растительности в природе
и жизни человека очень велико.
Зелёные растения благодаря
фотосинтезу и
выделению обеспечивают
существование жизни ни Земле.
Фотосинтез — сложный
биохимический процесс, в котором
растения посредством зелёного
пигмента хлорофилла, используя
энергию солнечного света,
синтезируют богатые энергией
органические вещества из диоксида
углерода и воды. В результате
происходит преобразование
солнечной энергии в энергию
химических связей. Растенияпродуценты органических веществ в
биосфере, они служат основой
трофических пирамид, обеспечивая
существование других организмов.
Ежегодно растения Земли образуют
около 177 млрд. т органических
веществ. Из них 122 млрд. т
приходится растительность суши и
55 млрд. т — на растительность
Мирового океана. Годовая
химическая энергия продуктов
фотосинтеза в 100 раз превышает
выработку энергии всеми
электростанциями мира.
При фотосинтезе происходит ещё
один важнейший для биосферы
процесс- фотолиз воды. В результате
его выделяется О2, которым дышат
все живые организмы. Весь
кислород атмосферы проходит через
живое вещество примерно за 2000
лет. Растения используют и
разлагают всю воду нашей планеты
в течение одного миллиона лет.
За миллиарды лет растения
синтезировали огромное количество
органических веществ, часть
которых сохранилась до наших дней
в виде залежей нефти, природного
газа, каменного угля, горючих
сланцев, торфа. Количество
углерода, запасённого только в виде
угля и нефти, примерно в 50 раз
превышает его количество во всех
живых организмах.
В состав молекул органических
веществ входят атомы азота, серы,
фосфора и других элементов:
магния, железа, меди, кобальта и т.д.
Они извлекаются растениями из
почвенных растворов и вовлекаются
в круговороты важнейших
химических процессов.
Велико значение растительности в
жизни человека. Она создаёт
необходимую для жизни людей и
разводимых ими животных, служит
неиссякаемым источником
разнообразных пищевых продуктов,
технического и лекарственного
сырья, строительных материалов и
т.д. Многие виды человек
использует в различных
технологических процессах.
Игра : Круговорот
веществ
1.
2.
Составьте цепь: сова, рожь,
мышь, лиса, волк.
Подпиши участников цепи.

English    
Русский
Правила

Биология для старших классов

Число хромосом у человека?

​ 112

​ 28

​ 46 +

​ 78

 

Процесс индивидуального развития организма от начала существования и до конца жизни?

​ онтогенез +

​ эбриогенез

​ филогенез

​ органогенез

 

В каждой живой клетке происходит обмен веществ, который представляет собой:
​ совокупность реакций образования органических веществ с использованием энергии
​ совокупность реакций расщепления органических веществ с освобождением энергии
​ совокупность процессов поступления веществ в клетку
​ совокупность реакций синтеза органических веществ с использованием энергии и расщепления органических веществ с освобождением энергии +

Что такое спора?

​ половая клетка

​ вегетативный орган

​ часть семени

​ гаплоидная клетка +

 

Полиплоидия заключается

​ изменении числа отдельных хромосом

​ кратном изменении гаплоидного числа хромосом +

​ изменении структуры отдельных генов

​ изменении структуры хромосом

 

В процессе мейоза число хромосом в гаметах:
​ оказывается равным их числу в материнской клетке
​ уменьшается вдвое по сравнению с материнской клеткой +
​ увеличивается вдвое по сравнению с материнской клеткой
​ оказывается различным

Молекула ДНК представляет собой полимер, состоящий из отдельных . .

​ нуклеотидов +

аминокислот

моносахаридов

азотистых оснований

 

Главным регулятором сезонных изменений в жизни растений и животных является изменение:
​ количества пищи
​ длины дня +
​ влажности воздуха
​ климата

Каждый вид в природе существует в форме:
​ семейств
​ популяций +
​ не связанных между собой особей
​ разнородных групп

К мембранным органоидам относят ..

​ пластиды +

​ рибосомы

​ центриоли

​ микротрубочки

 

Что такое некроз?

 период зрелой жизни клетки

 период созревания клеток

 случайная гибель клеток +

 генетически запрограммированное отмирание клеток

 

Какое из утверждений правильное:

 все живые организмы обладают одинаково сложным уровнем организации

 все живые организмы обладают высоким уровнем обмена веществ

 все живые организмы одинаково реагируют на окружающую среду

 все живые организмы обладают одинаковым механизмом передачи наследственной информации +

 

Из чего состоят рибосомы?

 ДНК белков и мембраны

 РНК и белков +

 РНК, белков и мембраны

 ДНК или РНК, белков и двух мембран

 

Из эктодермы образуются:

 органы чувств +

 мышцы

 легкие

 скелет

 

Назовите предмет изучения общей биологии:

 строение и функции организма

 природные явления

 закономерности развития и функционирования живых систем +

 строение и функции растений и животных

 

С помощью какого процесса в организме образуются половые клетки?

 филогенез

 митоз

 мейоз +

 онтогенез

 

Основной эволюционирующей единицей в царстве животных является

 популяция +

 семейство

 особь

 класс

 

В результате какого процесса все живое на Земле обеспечивается пищей и кислородом?

 биосинтеза белка;

 энергетического обмена;

 фотосинтеза +

 круговорота веществ.

 

Что образуется в результате мейоза из одной материнской клетки?

 4 гаплоидные клетки

 2 дочерние клетки с уменьшенным вдвое набором хромосом

 2 дочерние клетки с набором хромосом, равным набору в материнской клетке

 4 диплоидные клетки +

 

Главная роль растений в круговороте веществ состоит в:

 расщеплении органических веществ

 использовании необходимой для круговорота солнечной энергии в процессе фотосинтеза +

 поглощении воды из почвы

 выделении кислорода

 

Определите, в чем проявляется сходство между членистоногими и кольчатых червей:
незамкнутая кровеносная система
сегментированное тело
членистоногие конечности
диффузная кровеносная система

Назовите участка кровеносного русла, на которых отмечается наибольшая площадь поперечного сечения сосудов:
артерии
капилляры
вены
венулы

Укажите из элементов сперматозоида отвечает за выработку фермента, способствующего его проникновению в яйцеклетку:
акросома
ядро
митохондрия
Центриоли

Укажите основной путь поступления аминокислот в оранизму:
синтез с аммиака и карбоновых кислот
расщепления белковых молекул
восстановления нитратов до аммиака и осуществления аминирования
захвата атмосферного азота и присоединения к органическим кислотам

Укажите, в которую сосуд выталкивается кровь из правого желудочка?
легочную вену
нижнюю полую вену
верхнюю порожниссту вену
легочную артерию

 

Укажите из которых нейронов построены задние корешки спинного мозга:
чувствительных
двигательных
вставных
смешанных

Чем представлены органы выделения у пресмыкающихся:
протенефридиямы
бобоподибнимы тазовыми почками
лентовидными туловищный почками
нефридии

Сколько слуховых косточек содержится в среднем ухе лягушки?
1
2
3
4

Объясните, как образуется защитная ракушка у моллюсков:
выделяется клетками паренхимы
выделяется клетками ноги
выделяется клетками целомического епителяю
выделяется клетками мантии

Чем представлена центральная нервная система сосальщика печеночного?
головным и спинным мозгом
мозговым нервным узлом и продольными нервными стволами
окологлоточным кольцом и поперечными нервными стволами
окологлоточным и подглоточный нервными узлами и брюшной нервной цепочкой

Что формируется из спор высших споровых растений?
особи полового поколения
половые клетки
особи бесполого поколения
спорангии

Отметьте название группы организмов, клеточные стенки которых содержат хитин:
растения
грибы
бактерии
членистоногие

Добавить углевод, содержащийся в кутикуле членистоногих?
хитин
манноза
галактоза
гликоген

Добавить название организма, у которого клеточный уровень организации совпадает с Организменный?
аскарида
хлорелла
Гостик
улотрикс

Укажите роль р-РНК в клетке:
структурный компонент рибосом;
переносит информацию с ДНК на белок;
транспортирует аминокислоты к рибосом;
универсальная макроэргических соединений;

 

Укажите, к которому ряда принадлежит ленивец?

ряд неполнозубые

ряд Хищные

ряд Сумчатые

ряд Насекомоядные

 

Укажите, где содержатся пигментные клетки, которые обусловливают цвет кожи у людей европеоидной расы:

в роговом слое эпидермиса;

в дерме;

в ростков слое эпидермиса;

в подкожной жировой клетчатке.

 

Через ворота почек проходят:

надпочечников пролива;

нервы, почечные артерии и вены;

воротной вена;

мочеиспускательный канал.

 

Косвенный развитие с полным превращением:

характерен для клопов и вшей;

у насекомых имеет четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослая особь;

не сопровождается перестройкой всех организмов и систем;

не характерен для насекомых.

 

Дивергенция – это:

различия признаков у родственных организмов;

возникновения нового вида;

сближение признаков у разных животных в процессе отбора;

победа определенных организмов в борьбе за существование.

 

Участок хромосомы состоит из генов АВСМ. Укажите, как она изменится в результате инверсии:

АВМЕ;

АЕМСВ;

АВСМЕЕ;

АВСС.

 

Полость глаза позади хрусталика заполнена:

роговицей;

радужки;

стекловидным телом;

зрительным нервом.

 

Укажите, как называют место выхода зрительного нерва из сетчатки:

желтое пятно;

пигментное пятно;

слепое пятно;

светочувствительная пятно.

 

Добавить название растения, которое размножают корневыми клубнями:

нарцисс;

чеснок;

георгин;

виноград.

 

Эндосперм семена в покрытосеменных начинает развиваться после слияния:

двух спор;

центральной клетки и спермия;

яйцеклетки и спермия;

центральной клетки и яйцеклетки.

 

Выберите группу растений, в которых плод – стручок:

фасоль, горох, соя;

арахис, пастушья сумка, белена

капуста, редька, рапс;

редис, акация, клевер

 

Выберите группу растений, в которых плод – зерновка:

пшеница, рожь, подсолнечник;

овес, кукуруза, фасоль;

сорго, рис, просо

гречка, соя, горох.

 

Отметьте группу растений, в которых плод – костянка:

А.малина, боярышник, персик;

рябина, терн, вишня;

слива, черешня, абрикос;

ежевика, айва, алыча.

 

Вода с растворенными минеральными веществами поднимается в стволе по:

мертвых клетках луба;

живых клетках луба;

живых клетках древесины;

мертвих клетках древесины.

 

Добавить название внешней оболочки пыльцевого зерна:

эпидерма;

интина;

эпиблема;

екзины.

Деревья и природные циклы — Science Learning Hub

Добавить в коллекцию

  • + Создать новую коллекцию

    • Растения играют важную роль в нескольких ключевых процессах, происходящих во взаимодействующих системах Земли, включая гидросферу, атмосферу и биосферу. Три из этих процессов являются циклами – круговорот воды, круговорот азота и круговорот углерода. Растения играют ключевую роль в поддержании баланса каждого из этих циклов. Поскольку деревья крупнее других растений, их вклад значителен.

    Круговорот воды

    Основное влияние деревьев на круговорот воды оказывает транспирация. Транспирация – это когда растения испаряют водяной пар через крошечные поры или отверстия в листьях, называемые устьицами. Интенсивность транспирации зависит от формы и размера листа, количества устьиц и восковидности поверхности листа, а также от местных погодных и климатических условий.

    В густых тропических лесах часто можно увидеть «пар», выходящий из кроны деревьев – этот пар является испаряемым водяным паром. Водяной пар скапливается в атмосфере, прежде чем выпасть обратно на Землю в виде дождя, мокрого снега или снега. Тропические леса умеренного пояса Новой Зеландии, такие как леса на западном побережье, играют роль в круговороте огромного количества воды.

    Вырубка лесов в одной области может повлиять на погоду в другой области, потому что, если деревья вырубаются, меньше воды испаряется в атмосферу и, соответственно, меньше дождей. На местном уровне земля может стать более сухой и менее стабильной. Когда идет дождь, вода не впитывается корнями деревьев, а увеличивается сток и вымывание питательных веществ. Обезлесенные территории могут стать подверженными как засухам, так и наводнениям.

    Круговорот углерода

    Углерод перемещается в системе Земли разными путями. Этот процесс называется углеродным циклом.

    Растения поглощают углекислый газ из атмосферы во время фотосинтеза, превращая его из неорганического углерода в органический углерод. Животные получают углерод, поедая растения или других животных.

    Углерод возвращается в неорганическое состояние несколькими способами. Растительные и животные клетки выделяют углекислый газ в процессе клеточного дыхания. Затем этот углекислый газ выбрасывается в атмосферу. Бактерии и грибы также выделяют углекислый газ в атмосферу, когда разлагают мертвые организмы.

    Углекислый газ является важным газом в нашей атмосфере. Он предотвращает утечку тепла, что способствует разогреву атмосферы Земли. Подобно стеклу теплицы, оно удерживает тепло от утечки. Вот почему его называют парниковым газом.

    Однако деятельность человека, такая как вырубка лесов и сжигание ископаемого топлива, значительно повысила уровень углекислого газа в нашей атмосфере. Это усиливает парниковый эффект и способствует изменению климата.

    Новозеландская программа «Миллиард деревьев» (2018–2027 гг.) поможет компенсировать некоторые последствия изменения климата за счет выращивания деревьев, поглощающих углекислый газ. Деревья работают как поглотитель углерода — углерод попадает в деревья в виде углеводов и других органических соединений.

    Круговорот азота

    Азот является важнейшим компонентом всей жизни. Это важная часть многих клеток и жизненных процессов. В рамках этих жизненных процессов азот превращается из одной химической формы в другую. Например, он необходим для производства белков, ДНК, РНК и хлорофилла, которые необходимы растениям для осуществления фотосинтеза для производства пищи. Азот также является самым распространенным элементом в атмосфере нашей планеты.

    Преобразования, которые претерпевает азот при перемещении между атмосферой, водой, землей и живыми организмами, составляют круговорот азота.

    Растения поглощают соединения азота через свои корни. Животные получают эти соединения, когда едят растения. Когда растения и животные умирают или когда животные выделяют отходы, соединения азота в органическом веществе снова попадают в почву.

    Серьезной проблемой, стоящей перед Новой Зеландией, является выщелачивание соединений азота из земли в наши водные пути. Поскольку азот поддерживает рост растений и водорослей, повышенный уровень азота в водоемах может вызвать неожиданные и даже вредные последствия для экосистемы, такие как цветение водорослей.

    Посадка деревьев и других растений в прибрежных водах может оказать положительное влияние на уменьшение стока азота. Это смягчение достигается как за счет повышенного поглощения соединений азота корнями деревьев, так и за счет физического барьера, который создают растения, предотвращая попадание азота в ручей или реку с отложениями.

    Идеи занятий

    Существует несколько занятий, связанных с концепцией циклов. К ним относятся викторина «Углеродный цикл», «Построение водного цикла» и «Нитрификация и денитрификация».

    Связанный контент

    Большое количество статей, интерактивных изображений и сеансов PLD предоставляют дополнительную информацию о естественных циклах. К ним относятся океан и углеродный цикл, углеродный цикл, SLH и углеродный цикл, динамический и сложный — глобальный водный цикл, люди и водный цикл и земной азотный цикл.

    Учение о местных деревьях? Сессия PLD, записанная нашими местными деревьями, знакомит с полезными ресурсами и мероприятиями, посвященными местным деревьям Новой Зеландии.

      Опубликовано 3 июля 2018 г. Ссылки на концентраторы

        Перейти к полному глоссарию

        Добавить 0 пунктов в коллекцию

      1. + Создайте новую коллекцию

        2. Скачать 0 0003

        Скачать все

        . Цикл и почему это ключ к жизни? · Frontiers for Young Minds

        Abstract

        Азот, самый распространенный элемент в нашей атмосфере, имеет решающее значение для жизни. Азот содержится в почве и растениях, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Это также необходимо для жизни: ключевой строительный блок ДНК, который определяет нашу генетику, необходим для роста растений и, следовательно, необходим для пищи, которую мы выращиваем. Но, как и во всем, ключевым является баланс: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений, а также может нанести вред окружающей среде. Растения, которым не хватает азота, становятся желтоватыми, плохо растут и могут иметь более мелкие цветы и плоды. Фермеры могут добавлять азотные удобрения для получения лучших урожаев, но слишком много может повредить растениям и животным и загрязнить наши водные системы. Понимание круговорота азота — того, как азот перемещается из атмосферы на землю, через почву и обратно в атмосферу в бесконечном цикле, — может помочь нам выращивать здоровые культуры и защищать окружающую среду.

        Введение

        Азот, или N, используя его научное сокращение, представляет собой бесцветный элемент без запаха. Азот находится в почве под нашими ногами, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым дышим. На самом деле, азот является самым распространенным элементом в атмосфере Земли: примерно 78% атмосферы состоит из азота! Азот важен для всех живых существ, включая нас. Он играет ключевую роль в росте растений: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений [1]. Азот необходим для нашего питания, но избыток азота может нанести вред окружающей среде.

        Почему важен азот?

        Тонкий баланс веществ, важных для поддержания жизни, является важной областью исследований, и баланс азота в окружающей среде не является исключением [2]. Когда растениям не хватает азота, они желтеют, останавливаются в росте и дают более мелкие плоды и цветы. Фермеры могут добавлять удобрения, содержащие азот, к своим посевам, чтобы увеличить рост урожая. Ученые подсчитали, что без азотных удобрений мы потеряли бы до одной трети урожая, от которого зависит производство продуктов питания и других видов сельского хозяйства. Но нам нужно знать, сколько азота необходимо для роста растений, потому что слишком много азота может загрязнить водные пути, нанеся вред водным обитателям.

        Азот — ключ к жизни!

        Азот является ключевым элементом нуклеиновых кислот ДНК и РНК , которые являются наиболее важными из всех биологических молекул и имеют решающее значение для всех живых существ. ДНК несет генетическую информацию, то есть инструкции по созданию формы жизни. Когда растения не получают достаточного количества азота, они не могут производить аминокислоты (вещества, содержащие азот и водород и составляющие многие живые клетки, мышцы и ткани). Без аминокислот растения не могут производить специальные белки, необходимые клеткам растений. Отсутствие достаточного количества азота отрицательно сказывается на росте растений. При слишком большом количестве азота растения производят избыточную биомассу или органические вещества, такие как стебли и листья, но недостаточно корневой структуры. В крайних случаях растения с очень высоким уровнем абсорбции азота из почвы могут отравить сельскохозяйственных животных, поедающих их [3].

        Что такое эвтрофикация и можно ли ее предотвратить?

        Избыток азота может также выщелачиваться или стекать из почвы в подземные источники воды, или он может поступать в водные системы в виде надземного стока. Этот избыток азота может накапливаться, что приводит к процессу, называемому эвтрофикацией . Эвтрофикация происходит, когда слишком много азота обогащает воду, вызывая чрезмерный рост растений и водорослей. Избыток азота может даже привести к тому, что озеро станет ярко-зеленым или другого цвета с «цветением» вонючих водорослей, называемых 9.0090 фитопланктон (см. рисунок 1)! Когда фитопланктон погибает, находящиеся в воде микробы разлагают его. Процесс разложения уменьшает количество растворенного кислорода в воде и может привести к «мертвой зоне», в которой не хватает кислорода для поддержания большинства форм жизни. Организмы в мертвой зоне погибают от недостатка кислорода. Эти мертвые зоны могут возникать в пресноводных озерах, а также в прибрежной среде, где реки, полные питательных веществ из сельскохозяйственных стоков (перелив удобрений), впадают в океаны [4].

        • Рисунок 1. Эвтрофикация на выходе сточных вод в реку Потомак, Вашингтон, округ Колумбия
        • Вода в этой реке ярко-зеленая, потому что она подверглась эвтрофикации из-за избытка азота и других питательных веществ, загрязняющих воду, что привело к увеличению фитопланктона и цветению водорослей, поэтому вода стала мутной и может окрашиваться в разные цвета, например как зеленый, желтый, красный или коричневый, в зависимости от цветения водорослей (Wikimedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Eutrophication#/media/File:Potomac_green_water. JPG).

        На рис. 2 показаны этапы эвтрофикации (изображение Wikimedia Commons в открытом доступе с https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Eutrophicationmodel.svg).

        • Рисунок 2 – Этапы эвтрофикации.
        • (1) Излишки питательных веществ попадают в почву и землю. (2) Некоторые питательные вещества растворяются в воде и выщелачиваются или просачиваются в более глубокие слои почвы. В конце концов, они попадают в водоем, такой как озеро или пруд. (3) Некоторые питательные вещества стекают с почвы и попадают прямо в воду. (4) Дополнительные питательные вещества вызывают цветение водорослей. (5) Водоросли блокируют солнечный свет. (6) Фотосинтез и рост растений под водой будут ослаблены или потенциально остановлены. (7) Далее цветение водорослей отмирает и падает на дно водоема. Затем бактерии начинают разлагать или расщеплять останки, расходуя при этом кислород. (8) В процессе разложения в воде снижается содержание кислорода, что приводит к образованию «мертвых зон». Более крупные формы жизни, такие как рыбы, не могут дышать и умирают. В настоящее время водоем подвергся эвтрофикации.

        Можно ли предотвратить эвтрофикацию? Да! Люди, управляющие водными ресурсами, могут использовать различные стратегии для уменьшения вредного воздействия цветения водорослей и эвтрофикации водных поверхностей. Они могут перенаправлять избыточные питательные вещества из озер и уязвимых прибрежных зон, использовать гербициды (химикаты, используемые для уничтожения нежелательного роста растений) или альгициды (химикаты, используемые для уничтожения водорослей), чтобы остановить цветение водорослей, а также уменьшить количество или комбинацию используемых питательных веществ. в сельскохозяйственных удобрениях, среди прочего [5]. Но часто бывает трудно найти источник избытка азота и других питательных веществ.

        После того, как озеро подверглось эвтрофикации, ликвидировать последствия становится еще труднее. Альгициды могут быть дорогими, и они также не устраняют источник проблемы: избыток азота или других питательных веществ, которые в первую очередь вызвали цветение водорослей! Другое потенциальное решение называется биовосстановлением , которое представляет собой процесс целенаправленного изменения пищевой сети в водной экосистеме для уменьшения или контроля количества фитопланктона. Например, водные менеджеры могут ввести организмы, которые питаются фитопланктоном, и эти организмы могут помочь уменьшить количество фитопланктона, поедая их!

        Что такое азотный цикл?

        Круговорот азота представляет собой повторяющийся цикл процессов, в ходе которых азот перемещается как через живые, так и через неживые объекты: атмосферу, почву, воду, растения, животных и бактерий . Для прохождения различных частей цикла азот должен менять формы. В атмосфере азот существует в виде газа (N 2 ), но в почвах он существует в виде оксида азота NO и диоксида азота NO 2 , а при использовании в качестве удобрения может быть найден в других формах. , такие как аммиак, NH 3 , который может быть переработан в другое удобрение, нитрат аммония или NH 4 NO 3 .

        Круговорот азота состоит из пяти стадий, и теперь мы обсудим каждую из них по очереди: фиксация или улетучивание, минерализация, нитрификация, иммобилизация и денитрификация. На этом изображении микробы в почве превращают газообразный азот (N 2 ) в то, что называется летучим аммиаком (NH 3 ), поэтому процесс фиксации называется улетучиванием. Выщелачивание — это когда определенные формы азота (такие как нитрат или NO 3 ) растворяются в воде и просачиваются из почвы, потенциально загрязняя водные пути.

        Стадия 1: Фиксация азота

        На этой стадии азот перемещается из атмосферы в почву. Атмосфера Земли содержит огромное количество газообразного азота (N 2 ). Но этот азот «недоступен» для растений, потому что газообразная форма не может быть непосредственно использована растениями без превращения. Для использования растениями N 2 должны быть преобразованы с помощью процесса, называемого фиксацией азота. Фиксация превращает азот из атмосферы в формы, которые растения могут усваивать через корневую систему.

        Небольшое количество азота может быть зафиксировано, когда молния обеспечивает энергию, необходимую для реакции N 2 с кислородом с образованием оксида азота NO и диоксида азота NO 2 . Затем эти формы азота попадают в почву с дождем или снегом. Азот также можно зафиксировать с помощью промышленного процесса, в результате которого создаются удобрения. Эта форма фиксации происходит при высокой температуре и давлении, во время которых атмосферный азот и водород объединяются с образованием аммиака (NH 3 ), который затем может быть переработан для получения нитрата аммония (NH 4 NO 3 ), формы азота, которую можно добавлять в почву и использовать растения.

        Большая часть фиксации азота происходит естественным путем в почве бактериями. На рисунке 3 (выше) вы можете увидеть фиксацию азота и обмен формы, происходящие в почве. Некоторые бактерии прикрепляются к корням растений и имеют симбиотические (полезные как для растения, так и для бактерий) отношения с растением [6]. Бактерии получают энергию посредством фотосинтеза и, в свою очередь, фиксируют азот в нужной растению форме. Затем фиксированный азот переносится в другие части растения и используется для формирования растительных тканей, чтобы растение могло расти. Другие бактерии свободно живут в почве или воде и могут фиксировать азот без этих симбиотических отношений. Эти бактерии также могут создавать формы азота, которые могут использоваться организмами.

        • Рисунок 3 – Стадии азотного цикла.
        • Круговорот азота: Круговорот азота в различных формах в почве определяет количество азота, доступного растениям для поглощения. Источник: https://www.agric.wa.gov.au/soil-carbon/immobilisation-soil-nitrogen-heavy-stubble-loads.

        Стадия 2: Минерализация

        Эта стадия происходит в почве. Азот переходит из органических материалов, таких как навоз или растительные материалы, в неорганическую форму азота, которую могут использовать растения. В конце концов, питательные вещества растения израсходованы, и растение умирает и разлагается. Это становится важным на второй стадии азотного цикла. Минерализация происходит, когда микробы воздействуют на органический материал, такой как навоз животных или разлагающий растительный или животный материал, и начинают преобразовывать его в форму азота, которая может использоваться растениями. Все растения в культуре, кроме бобовые (растения с расщепленными пополам семенными коробочками, такие как чечевица, фасоль, горох или арахис) получают необходимый им азот через почву. Бобовые получают азот посредством фиксации, которая происходит в их корневых клубеньках, как описано выше.

        Первой формой азота, образующейся в процессе минерализации, является аммиак, NH 3 . Затем NH 3 в почве реагирует с водой с образованием аммония NH 4 . Этот аммоний удерживается в почве и доступен для использования растениями, которые не получают азот в результате симбиотических азотфиксирующих отношений, описанных выше.

        Стадия 3: Нитрификация

        Третья стадия, нитрификация, также происходит в почвах. В процессе нитрификации аммиак в почвах, образующийся при минерализации, превращается в соединения, называемые нитритами, NO 2 − , и нитратами, NO 3 − . Нитраты могут использоваться растениями и животными, которые потребляют растения. Некоторые бактерии в почве могут превращать аммиак в нитриты. Хотя нитриты не используются растениями и животными напрямую, другие бактерии могут превращать нитриты в нитраты — форму, пригодную для использования растениями и животными. Эта реакция обеспечивает энергию для бактерий, участвующих в этом процессе. Бактерии, о которых мы говорим, называются nitrosomonas и nitrobacter. Nitrobacter превращает нитриты в нитраты; nitrosomonas превращают аммиак в нитриты. Оба вида бактерий могут действовать только в присутствии кислорода O 2 [7]. Процесс нитрификации важен для растений, так как он производит дополнительный запас доступного азота, который может быть поглощен растениями через их корневую систему.

        Стадия 4: Иммобилизация

        Четвертая стадия азотного цикла — иммобилизация, иногда описываемая как обратная минерализации. Вместе эти два процесса контролируют количество азота в почве. Как и растения, микроорганизмов , живущих в почве, нуждаются в азоте в качестве источника энергии. Эти почвенные микроорганизмы вытягивают азот из почвы, когда остатки разлагающихся растений не содержат достаточного количества азота. Когда микроорганизмы поглощают аммоний (NH 4 + ) и нитраты (NO 3 − ), эти формы азота больше не доступны для растений и могут вызвать азотную недостаточность или нехватку азота. Таким образом, иммобилизация связывает азот в микроорганизмах. Однако иммобилизация важна, потому что она помогает контролировать и балансировать количество азота в почве, связывая или иммобилизуя азот в микроорганизмах.

        Стадия 5: Денитрификация

        На пятой стадии азотного цикла азот возвращается в воздух, поскольку нитраты превращаются в атмосферный азот (N 2 ) бактериями в процессе, который мы называем денитрификацией. Это приводит к общей потере азота из почвы, поскольку газообразная форма азота перемещается в атмосферу, туда, где мы начали наш рассказ.

        Азот имеет решающее значение для жизни

        Циркуляция азота в экосистеме имеет решающее значение для поддержания продуктивных и здоровых экосистем без избытка или недостатка азота. Производство растений и биомасса (живой материал) ограничены наличием азота. Понимание того, как работает цикл азота между растениями и почвой, может помочь нам принимать более правильные решения о том, какие культуры выращивать и где их выращивать, чтобы у нас был достаточный запас пищи. Знание круговорота азота также может помочь нам уменьшить загрязнение, вызванное внесением слишком большого количества удобрений в почву. Некоторые растения могут поглощать больше азота или других питательных веществ, таких как фосфор, другое удобрение, и даже могут использоваться в качестве «буфера» или фильтра для предотвращения попадания чрезмерного количества удобрений в водоемы. Например, исследование, проведенное Haycock и Pinay [8], показало, что деревья тополя ( Populus italica ), используемый в качестве буфера, удерживает до 99% нитратов, поступающих в подземный сток зимой, в то время как прибрежная зона, покрытая специфической травой ( Lolium perenne L.), удерживает до 84% нитратов. , предотвращая его попадание в реку.

        Как вы видели, недостаток азота в почве оставляет растения голодными, а избыток хорошего может быть плохим: избыток азота может отравить растения и даже домашний скот! Загрязнение наших водных источников избыточным азотом и другими питательными веществами является огромной проблемой, поскольку морская жизнь задыхается от разложения мертвых цветков водорослей. Фермеры и местные сообщества должны работать над улучшением усвоения сельскохозяйственными культурами дополнительных питательных веществ и должным образом обрабатывать отходы навоза. Нам также необходимо защищать естественные буферные зоны растений, которые могут поглощать стоки азота до того, как они попадут в водоемы. Но наши нынешние методы вырубки деревьев для строительства дорог и других сооружений усугубляют эту проблему, потому что осталось меньше растений, способных поглощать избыток питательных веществ. Нам необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить, какие виды растений лучше всего выращивать в прибрежных районах, чтобы поглощать избыток азота. Нам также необходимо найти другие способы решить или избежать проблемы избыточного выброса азота в водные экосистемы. Работая над более полным пониманием круговорота азота и других циклов во взаимосвязанных природных системах Земли, мы сможем лучше понять, как лучше защитить драгоценные природные ресурсы Земли.

        Глоссарий

        ДНК : ↑ Дезоксирибонуклеиновая кислота, самовоспроизводящийся материал, который присутствует почти во всех живых организмах в качестве основного компонента хромосом и носителя генетической информации.

        РНК : ↑ Рибонуклеиновая кислота, нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках, действует как мессенджер, несущий инструкции от ДНК.

        Эвтрофикация : ↑ Чрезмерное количество питательных веществ (например, азота) в озере или другом водоеме, вызывающее плотный рост водных растений, таких как водоросли.

        Фитопланктон : ↑ Крошечные микроскопические морские водоросли (также известные как микроводоросли), которым для роста требуется солнечный свет.

        Биоремедиация : ↑ Использование других микроорганизмов или крошечных живых существ для поедания и расщепления загрязнений с целью очистки загрязненного участка.

        Бактерии : ↑ Микроскопические живые организмы, обычно содержащие только одну клетку и встречающиеся повсюду. Бактерии могут вызывать разложение или разрушение органического материала в почве.

        Выщелачивание : ↑ Когда минерал или химическое вещество (такое как нитрат или NO 3 ) просачивается из почвы или другого грунтового материала и просачивается в окружающую среду.

        Бобовые : ↑ Член семейства гороховых: фасоль, чечевица, соевые бобы, арахис и горох, растения с расщепленными пополам семенными коробочками.

        Микроорганизм : ↑ Организм или живое существо, которое слишком маленькое, чтобы его можно было увидеть без микроскопа, например бактерия.

        Заявление о конфликте интересов

        Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

        Каталожные номера

        [1] ↑ Бритто, Д. Т., и Кронзукер, Х. Дж. 2002. NH 4 + токсичность в высших растениях: критический обзор. J. Завод Физиол . 159: 567–84. дои: 10.1078/0176-1617-0774

        [2] ↑ Уэзерс, К. С., Гроффман, П. М., Долах, Э. В., Бернхардт, Э., Гримм, Н. Б., МакМахон, К., и др. 2016. Границы экологии экосистем с точки зрения сообщества: будущее безгранично и светло. Экосистемы 19:753–70. doi: 10.1007/s10021-016-9967-0

        [3] ↑ Брэди, Н., и Вейл, Р. 2010. «Циклы питательных веществ и плодородие почвы», в Elements of the Nature and Properties of Soils, 3rd Edn , ed VR Anthony (Upper Saddle River, Нью-Джерси: Pearson Education Inc.), 396–420.

        [4] ↑ Foth, H. 1990. Глава 12: «Отношения макроэлементов растений и почвы», в Fundamentals of Soil Science , 8th Edn , ed John Wiley and Sons (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley Компания), 186–209.

        [5] ↑ Числок М. Ф., Достер Э., Зитомер Р. А. и Уилсон А. Э. 2013 г. Эвтрофикация: причины, последствия и меры контроля в водных экосистемах.