3.Круговорот азота
Основные этапы круговорота азота:
1) растения и животные содержат азот в составе аминокислот и нуклеиновых кислот;
2) продукты жизнедеятельности организмов (аммиак, мочевина и пр.) и мертвые тела разлагаются с помощью бактерий, при этом азот аминокислот (NH2-) окисляется до нитритов (NO2-), а затем до нитратов (NO3-);
3) нитраты захватываются растениями и встраиваются в аминокислоты:
Первая стадия реакций идет легко и активно. При внесении удобрений растения тратят на эту стадию все энергетические ресурсы. Вторая стадия реакции – перевод нитритов в аммиак, задерживается в силу её энергоемкости (надо разорвать тройную связь). Нитриты накапливаются в растениях, а в желудке человека образуют нитрозамины – активные канцерогены и мутагены;
4) мертвая органика разлагается с выделением аммиака (аммонификация). Часть его прочно связывается с гумусом, а избыток (например, при внесении в почву органических удобрений) усваивается растениями;
5) в океане бактерии группы Псевдомонас восстанавливают нитраты, смываемые с полей до газообразного азота, часть которого возвращается в атмосферу, где его очень много;
6) происходит биологическая фиксация газообразного азота из атмосферы прокариотами. Для этого безъядерные организмы имеют белок-нитрогеназу, переводящий N2 в NH3. Это очень энергоемкий процесс, все способные на азотфиксацию организмы связывают примерно 15 кг/га в год. Клубеньковые бактерии – симбионты бобовых растений связывают до 300 кг/га в год. В лесу такие клубеньки имеет ольха. Внесение азотных удобрений выключает биологическую фиксацию азота;
7) связанный азот восстанавливается до газообразного в анаэробных условиях с помощью бактерий (денитрификация, «нитратное дыхание»):
C6H12O6 + 24XNO3 = 30CO2 + 18H2O + 24XOH + 12N2 + Q (570 ккал/г-моль).
Иногда реакция идет не до конца, с выделением опасных парниковых газов NO и NO2. Так разлагается часть избытка удобрений.
П
роблемы,
связанные с азотом, заключаются в том,
что в целях повышения продуктивности
агроценозов, человек вносит в почву
азотные удобрения. Они усваиваются не
более чем на 50 % и выключают биологические
механизмы усвоения азота. Смытые в реки
нитраты вызывают эвтрофикацию, а
накопленные в овощах – отравление.
Оксиды азота, вдобавок, образуются в
двигателях внутреннего сгорания, и
вреда от них гораздо больше, чем от
нитратов. Оксиды азота входят в состав
фотохимического смога, на свету
взаимодействуя с недогоревшими
углеводородами топлива, образуют
ядовитые озон и ПАН (пероксиацетилнитрат).
Окислы азота в некоторых районах дают
до 40 % кислотных дождей, под воздействием
которых гибнет природное сообщество,
разрушаются памятники архитектуры.
29
1.Современное понятие экологии как науки об экосистемах и биосфере
Вначале экология, оставаясь в рамках биологической науки, имела непосредственную связь с ботаникой и зоологией, затем росли и крепли связи с такими дисциплинами, как география, почвоведение и климатология.
В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла. в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.
Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Дальнейшее развитие экологии связано с возрастающим вовлечением в круг рассматриваемых вопросов проблем взаимодействия общества и природы.
В настоящее время структуру экологии можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.
Биоэкология, в свою очередь, делится на: аутэкологию - экологию особей и видов; синэкологию - экологию популяций и сообществ, экологию биоценозов; эволюционную экологию.
Геоэкология рассматривает биосферные оболочки Земли. Сюда включается экология географических сред соответственно.
Экология человека представляет комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как живого организма и социального элемента с окружающей средой и обществом. Сюда включаются такие дисциплины, как социальная экология, медицинская экология и т.п.
Прикладная экология обеспечивает теоретический фундамент тем областям человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с живой природой. Она исследует техногенные и антропогенные воздействия на природные системы, устанавливает для них нормативные и лимитирующие величины, являясь теоретической базой охраны природы. К этой области относятся сельскохозяйственная экология, инженерная экология, экология природно-технических геосистем, экологическое образование и менеджмент.
2.Экологическое значение основных экологических факторов
Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Экологические факторы могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов.