Ciclul de substanțe în natură
Activitatea organismelor vii este însoțită de extracția unor cantități mari de substanțe minerale din natura inanimată din jur.
După moartea organismelor, elementele chimice care le compun se întorc în mediul înconjurător.
Deci, există un ciclu biogenic de substanțe în natură, adică circulația substanțelor între atmosferă, hidrosferă, litosferă și organisme vii.
Azotul circulă continuu în biosfera terestră printr-o rețea de căi închise, interconectate. Procesele naturale au fost completate de legarea artificială a azotului în producția de îngrășăminte minerale.
Azotul este una dintre cele mai comune substanțe din biosferă, cochilia îngustă a Pământului, unde viața este menținută. Deci, aproape 80% din aerul pe care îl respirăm constă din acest element. Cea mai mare parte a azotului atmosferic este în formă liberă, în care doi atomi de azot sunt conectați împreună, formând o moleculă de azot - N2. Deoarece legăturile dintre cei doi atomi sunt foarte puternici, organismele vii nu pot folosi în mod direct azot molecular - trebuie mai întâi să fie transformate într-o stare "legată". În timpul legării, moleculele de azot se împart, permițând atomilor de azot individual să participe la reacțiile chimice cu alți atomi și astfel împiedicându-i să se reunească într-o moleculă de azot. Legătura dintre atomii de azot și alți atomi este destul de slabă, ceea ce permite organismelor vii să asimileze atomii de azot. Prin urmare, legarea cu azot este o parte extrem de importantă a proceselor de viață de pe planeta noastră.
Ciclul de azot este o serie de căi interconectate, prin care azotul circulă în biosfera terestră. Să analizăm mai întâi procesul de descompunere a substanțelor organice în sol.
Diferite microorganisme extrag azot din materialele care descompun și le transferă moleculelor de care au nevoie pentru metabolism. Azotul rămas este eliberat ca amoniac (NH3) sau ioni de amoniu (NH4 +). Apoi alte microorganisme leagă acest azot, transformându-l, de obicei, sub formă de nitrați (NO3-). Introducerea plantelor, acest azot este implicat în formarea de molecule biologice. După moartea corpului, azotul revine în sol și ciclul începe din nou. În timpul acestui ciclu, pierderile de azot și compensarea acestor pierderi sunt posibile din cauza erupțiilor vulcanice și a altor tipuri de activitate geologică.
Imaginați-vă că biosfera constă în două rezervoare comunicante cu azot - uriașe (azot, conținute în atmosferă și oceane) și foarte mici (azot conținut în ființele vii). Între aceste rezervoare există un pasaj îngust în care azotul este legat într-un fel sau altul. În condiții normale, azotul din mediu trece prin acest pasaj în sistemele biologice și revine în mediul înconjurător după moartea sistemelor biologice.
Să dăm câteva figuri. Azotul conține aproximativ 4 cvadrilioane (4,1015) tone, iar în oceane - aproximativ 20 de miliarde (20,1012) tone. O mică parte din această cantitate - aproximativ 100 de milioane de tone - este asociată anual și inclusă în compoziția organismelor vii. Dintre aceste 100 de milioane de tone de azot legat, doar 4 milioane de tone se găsesc în țesuturile vegetale și animale - totul se acumulează în microorganismele descompuse și se întoarce în atmosferă.
Principalul furnizor de azot legat în natură este bacteria: datorită lor, aproximativ 90-140 de milioane de tone de azot sunt asociate. Cele mai cunoscute bacterii care leaga azotul se gasesc in nodul de plante leguminoase. În ceea ce privește utilizarea lor, se bazează o metodă tradițională de creștere a fertilității solului: pe teren cresc mai întâi mazăre sau alte leguminoase, apoi sunt aratate în sol și azotul asociat acumulat în nodul lor trece în sol. Apoi, câmpul este plantat cu alte culturi pe care acest azot le poate folosi deja pentru creșterea lor.
Unele dintre azot sunt convertite într-o stare legată în timpul unei furtuni. Veți fi surprinși, dar fulgerul se produce mult mai des decât credeți - aproximativ o sută de fulgere în fiecare secundă. Atât timp cât citiți acest paragraf, aproximativ 500 de fulgere lumesc în jurul lumii. Evacuarea electrică încălzește atmosfera în jurul ei, azotul se combină cu oxigen (reacția de combustie) pentru a forma diferiți oxizi de azot. Și, deși această formă este destul de distractivă, ea acoperă doar 10 milioane de tone de azot pe an.
Astfel, ca urmare a proceselor naturale, se asociază între 100 și 150 de milioane de tone de azot pe an. În cursul activității umane, azotul se leagă și îl transferă către biosferă (de exemplu, însămânțarea câmpurilor cu legume duce la formarea anuală a 40 de milioane de tone de azot obligat). În plus, atunci când combustibilii fosili ard în generatoare electrice și în motoare cu combustie internă, încălzirea aerului are loc, ca în cazul unui fulger. Ori de câte ori călătoriți cu mașina, o cantitate suplimentară de azot legat intră în biosferă. Aproximativ 20 de milioane de tone de azot pe an sunt asociate cu arderea combustibililor naturali.
Dar cel mai conectat azot este produs de om sub forma de îngrășăminte minerale. Așa cum se întâmplă deseori cu realizările progresului tehnologic, datorăm tehnologiei de legare a azotului la scară industrială armatei. În Germania, înainte de primul război mondial, a fost elaborată o metodă de producere a amoniacului (o formă de azot legat) pentru nevoile industriei militare. O lipsă de azot blochează adesea creșterea plantelor, iar agricultorii cumpără azot legat artificial sub formă de îngrășăminte minerale pentru a-și spori randamentul. Acum, pentru agricultură, în fiecare an se produc doar peste 80 de milioane de tone de azot obligat. Summarând întreaga contribuție umană la ciclul de azot, obținem o cifră de aproximativ 140 de milioane de tone pe an. Despre aceeași cantitate de azot se leagă în natură într-un mod natural. Astfel, într-o perioadă relativ scurtă de timp, o persoană a început să exercite o influență semnificativă asupra naturii ciclului de azot. Care vor fi consecințele? Fiecare ecosistem este capabil să absoarbă o anumită cantitate de azot, iar consecințele sunt în general favorabile - plantele vor crește mai repede. Cu toate acestea, atunci când ecosistemul este saturat cu azot, acesta va începe să se spele în râuri. Poluarea lacurilor cu alge este cea mai neplăcută problemă de mediu asociată cu azotul. Azotul fertiliză algele lacustrice și se extind, deplasând toate celelalte forme de viață.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: