Language
Country/Area
No result found
Суперсила бактерий: как они превращают азот из воздуха в питательные вещества для растений?
В нашей жизни есть некоторые вещи, которые часто упускаются из виду, однако они влияют на жизнь на Земле постоянно и повсеместно. Азот, как элемент, широко распространенный в природе, имеет очевидную важность для роста растений. Удивительно то, как этот азот, который не может быть напрямую использован растениями, преобразуется в необходимые им питательные вещества. Бактерии играют незаменимую роль в этом процессе.
Основное введение в круговорот азота
Азотный цикл — это биогеохимическое превращение азота в различные химические формы в атмосфере, наземных и морских экосистемах. Хотя 78% атмосферы Земли состоит из азота, он не находится в той форме, которую растения могут использовать напрямую. Поэтому эффективное использование азота во многом зависит от преобразования микроорганизмов.
Фиксация азота
На первом этапе азотного цикла газообразный азот (N2) должен быть преобразован в нитрат (NO3) или нитрит (NO2), этот процесс называется фиксацией азота. Фиксация азота в природе осуществляется в основном некоторыми микроорганизмами, называемыми азотфиксирующими бактериями, которые обладают ферментами, способными преобразовывать газообразный азот в аммиак. Фактически, ежегодно молнии фиксируют около 500–1000 миллионов килограммов азота, но большая часть азотфиксации осуществляется этими свободноживущими или симбиотическими бактериями.
Фиксация азота — чрезвычайно важный процесс в природе. Благодаря усилиям этих бактерий азот может быть преобразован в форму, которую могут использовать растения, что еще больше способствует росту растений.
Усвоение азота
Корни растений могут поглощать нитраты или ионы аммония из почвы. В этом процессе нитрат сначала преобразуется в нитрит, а затем в ионы аммония, которые являются важным сырьем для аминокислот, нуклеиновых кислот и хлорофилла, необходимых растениям.
Аминирование
Когда растения или животные умирают, или когда животные производят отходы, азот изначально присутствует в органической форме. Под действием бактерий или грибков этот органический азот преобразуется в аммоний (NH4+); этот процесс называется аммонификацией или минерализацией. В этом процессе важную роль играют несколько ферментов, помогающих преобразовывать органический азот в форму, пригодную для использования растениями. «Этот процесс позволяет организму перерабатывать питательные вещества».
Нитрификация
Нитрификация — это процесс преобразования аммония в нитраты, который в основном осуществляется особыми бактериями в почве. Сначала аммиак окисляется определенными бактериями в нитриты, которые затем далее преобразуются в нитраты. В результате этой серии преобразований аммиак превращается в нетоксичные нитраты, которые могут безопасно усваиваться растениями.
Денитрификация
Когда азотный цикл близок к завершению, денитрификация преобразует нитраты в газообразный азот. Этот процесс в основном происходит в анаэробной среде и отвечает за некоторые специфические бактерии. Эти бактерии используют нитрат в качестве дыхательного акцептора электронов, превращая его в газообразный азот, который не может быть использован растениями, что позволяет азотному циклу функционировать в полном объеме.
Влияние человека на круговорот азота
Деятельность человека, такая как чрезмерное использование удобрений и промышленные выбросы, существенно изменила глобальный азотный цикл. Подобные изменения не только влияют на здоровье природных экосистем, но и оказывают негативное воздействие на здоровье человека. По мере того, как потребность человечества в азоте растет, баланс этого цикла оказывается под угрозой.
«Хотя бактерии играют впечатляющую роль в преобразовании азота, не нарушаем ли мы непреднамеренно этот естественный баланс?»
Заключение
Суперспособности бактерий позволяют преобразовывать атмосферный азот в питательные вещества, необходимые растениям, что не только поддерживает рост растений, но и способствует здоровью всей экосистемы. Однако из-за последствий изменения климата и деятельности человека будущее этого цикла по-прежнему сталкивается с серьезными проблемами. Сможем ли мы найти устойчивые способы управления и использования этого природного ресурса таким образом, чтобы защитить жизнь и окружающую среду на Земле?
