15.3. Засвоєння азоту в біосинтетичних процесах водоростей

Як морські, так і прісноводні водорості можуть засвоювати неорганічні сполуки азоту нітрати (NO₃^- ), нітрити (N0₂^- ) та амоній (NO₄⁺ ). Незалежно від вмісту у воді певних форм азоту їх засвоєння та включення в органічні сполуки водоростевих клітин відбувається тільки через перетворення NO₄⁺ . Цей процес має двостадійний характер і пов'язаний з внутрішньоклітинним нітропродуктазним комплексом.

Включення іону амонію в процес біосинтезу органічних сполук відбувається за участю глутамінсинтетазної реакції, внаслідок якої NO₄⁺ взаємодіє з глутаматом, утворюючи амінокислоту глутамін. Цей процес пов'язаний з енергозабезпеченням. Наприклад, утилізація і перетворення нітратів у амінокислоти вимагає до 10 електронів на молекулу. Біоенергетичне забезпечення такої метаболічної реакції у водоростевих клітинах можливе лише в світлий час доби, коли відбувається фотосинтез. У темноті цей процес відбувається на досить низькому рівні або навіть повністю призупиняється.

В умовах, коли у водному середовищі різко знижений вміст азоту і клітини відчувають його дефіцит, процес утилізації NО_з^- і NO₄⁺ може відбуватися в нічний період, але в світлий час його інтенсивність особливо висока.

Характерною особливістю фізіології водоростей є можливість накопичувати асимільований азот у вигляді іонів нітрату, амонію або низькомолекулярних органічних сполук. Водорості, особливо морські, можуть засвоювати з води органічні сполуки азоту у вигляді амінокислот, сечовини, пуринів.

Як один з найбільш важливих біогенних елементів азот (переважно у формі нітратів) істотно впливає на біологічну продуктивність водних екосистем. В оптимальних концентраціях він обумовлює підвищену продукцію фітопланктону, фітобентосу, вищих водяних рослин. Дефіцит мінерального азоту призводить до зниження інтенсивності фотосинтезу у рослин. В той же час надмірне надходження сполук азоту часто є причиною забруднення водойм та їх евтрофікації.

15.4. Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем

Між сполуками азоту, які надходять у водойми іззовні (алохтонними), і тими, які утворюються в них за рахунок відмирання гідробіонтів (автохтонними), існує певна відмінність. Органічна біомаса наземного походження після надходження у водойми розкладається повільніше, ніж відмерлі водяні організми. Тому як джерело азоту вона використовується у водних екосистемах менш ефективно. Існують, однак, водні екосистеми, наприклад, гірських річок, у яких основним джерелом алохтонного азоту є опале листя дерев.

Що ж стосується гідробіонтів як джерела автохтонного азоту, то після їх відмирання та швидкої мінералізації органічних сполук з їх тіла вивільнюється велика кількість енергії і азоту, які включаються у внутрішній кругообіг водойм. Вони також використовуються для нарощування біомаси нових генерацій гідробіонтів.

Автохтонним джерелом азоту можуть бути бактерії, водорості, вищі водяні рослини, безхребетні тварини, риби. При цьому найбільшу роль у кругообігу азоту автохтонного походження в континентальних водоймах здебільшого відіграють фітопланктон і макрофіти. Після відмирання гідробіонти розкладаються під дією бактерій в товщі води або на дні, що й формує вміст азоту у донних відкладеннях.

Залежно від типу водних об'єктів рослинна біомаса (фітопланктон, макрофіти) може включати до 90 % загального азоту екосистеми.