Азоттың пайда болу циклы | Скачать Реферат

Жоспар:
Кіріспе
1. Жер бетіндегі биологиялық айналысқа, топырақ және атмосфера арасындағы
газ алмасуға микроорганизмдердің қатынасы
2. Топырақтың органикалық бөлігі
3. Көміртектің түзілуі
4.Азоттың пайда болу циклы
4.1 Топырақтағы азотты органикалық заттардың минералдану(аммонификация)
4.2 Нитрификация
4.3 Денитрификация
5. Фосфордың пайда болуы
6. Калийдің пайда болуы
7. Топырақ түзілудегі биологиялық процестер
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

1. Жер бетіндегі биологиялық айналысқа, топырақ және атмосфера арасындағы
газ алмасуға микроорганизддердің қатынасы
Жердің қыртысты қабығы немесе ландшафтық қабық литосфераның,
гидросфераның, атмосфераның, тірі организмдердің тоғысуы, өзара араласуы
және әрекеттесуінің нәтижесінде қалыптасқан. Бұл күрделі материалдық жүйеге
бос энергияның әр түрлеріне ерекше бай болуы, заттардың бос элементарлық
бөлшектер, атомдар, иондар, молекулалар арқылы химиялық қосынды мен ең
күрделі денелерге дейінгіерекше әр түрлі дәрежедегі агрегаттылығы,
органикалық дүниенің топырақ жемігінің, шөгінді жыныстардың әр түрлі
пішіндерінің болуы тән қасиет.
Бактериялар құрылысы өте қарапайым болып келетін біржасушалы ағзалар
Барлық прокариоттар секілді, олардында ядросы болмайды. Сыртқы пішініне
қарай: шар тәрізді – көккалар, таяқша тәрізді – бациллалар, иілген –
вибриондар, спираль тәрізді – спирохеттер, спираль тәрізді бұралған
таяқшалар – спириллалар.
Бактериялардың қоректену түрлеріне қарай автотрофты және гетеротрофты
деп негізгі екі топқа бөлінеді:
1. Автотрофты қоректенетін бактериялар көп болмайды, олар органикалық емес
заттарды синтезделуіне қарай фототрофты және хемотрофты болып бөлінеді.
Фототрофты – бактерияның ішіндегі ең маңыздысы пурпур бактериясы.
Хемотрофты бактерияларға лептотрикс(темір бактериясы), күкірт бактериясы
жатады. Олар ауадағы көмір қышқыл газынан көміртегін сіңіру үшін күрделі
органикалық заттардың ыдырауының нәтижесінде және органикалық емес заттарды
тотықтырғанда босайтын химиялық энергияны пайдаланады.
2. Гетеротрофты қоректенетін бактериялар өте көп. Олар паразиттік не
сапрофиттік тіршілік етеді. Сапрофиттері өлі органикалық заттардың
қалдықтарында мекендеп, олармен қоректенеді. Гетеротрофты бактериялар
биологиялық синтезге энергияны органикалық байланыстарды тотықтандыру
арқылы алады. Бұл процесс оттегінің қатысуымен немесе анаэробты жағдайда
жүреді. Жалпы бактериялар қанша майда болғанымен өте обыр ағзалар.
Бактериялардың тыныс алуы. Тыныс алу ерекшеліктеріне қарай бактерияларды
аэробты және анаэробты деп бөледі. Көпшілік бактериялар аэробты ағзалар,
олар оттегі бар жерде өсіп жетіледі. Анаэробты бактериялар оттегі жоқ
ортада өмір сүреді және олардың көпшілігі паразиттік тіршілік етеді.
Бұлардан басқа факультативті анаэробтар болады, олар оттегі бар жерлерде
де, оттегі жоқ жерлерде де тіршілік етуге бйімделген болып келеді. Сонымен
бактериялар әр түрлі экологиялық орталарда кездеседі. Бірақ ол орталар бір
бактериялар үшін қолайлы болғанымен, екінші біреулеріне қолайсыз келеді.

2. Топырақтың органикалық бөлігі
Табиғи жағдайда қандай да болмасын топырақтың құрамына өсімдіктер мен
жануарлар қалдықтары кіріп, ондағы өтіп жатқан процестерге қатысады.
Олардың қалдықтарының кейбір бөлігі толық минералданатын болса, басқа
бөлігі қайтадан топырақтың органикалық заттарының жаңа түрін – қарашірікті
құрайды. Топырақ қарашірігі негізінен өсімдіктердің және топырақты
мекендейтін микроорганизмдер мен жәндіктердің қалдықтарының қоспасынан
тұрады.
Органикалық заттардың шіріуінде микроорганизмдер-бактериялар,
саңырауқұлақтар, актиномицеттер, балдырлар үлкен міндет атқарады.
Топырақ қарашірігінің қоректік маңызы зор. Өсімдіктер өні-өсу барысында
топырақтан сумен бірге қоректік заттарды алады, ал бұл қоректік заттардың
негізгі қоры осы қарашірік болып табылады.
Кейбір шіру процестері тек аэробты немесе анаэробты жағдайда жүреді.
Мысалы, нитрификация процесі аэробты бактериялар қатысуымен өтеді, соның
нәтижесінде топырақта азот қышқылының тұздары құралады.
Денитрификация процесі нитрификацияға қарама-қарсы жүреді.
Оның негізі – анаэробты бактериялардың азот қышқылының тұздарынан оттегін
тартып алып бос азотты шығаруында, оны одан әрі аммиакқа айналдыруында.
Сондықтан бұл процесс ауасыз жағдайда өтеді, оған анаэробты бактериялар
қатысады. Егіншілікке керек топырақ құнарлылығының көрсеткіші – топырақта
нитрификацияның басым болуы; өйткені нитрат тұздары өсімдіктердің қорек
заттарының ең бастысы болып саналады. Денитрификация-сол тұздарды ыдыратып,
бос азоттың пайда болуы, ал бос азот ауаға араласып, өсімдікке бұйырмайды.
Сондықтан бұл процестің өсімдікке пайдасы жоқ.
Азот ауадан тікелей топыраққа келуі мүмкін, оны азото-бактериялар,
бұршақ өсімдіктерінің тамырында өмір сүретін түйнекті бактериялар тұтады.
Шірінді заттар өздерінің ыдырауы және минералдануы арқылы топырақтағы
өсімдіктерге керек заттардың қорын толықтырып отырады.
Шірінділер топырақтың сулы, азотты, қоректік заттарды сіңіру қабілетін
арттырып, оларды топырақтың төменгі қабатында шайылып кетуден сақтайды.
Шірінділер топырақ құрамының түйіртпектенуін, түйірге байланысуын
жоғарылатады, топырақ қабатында ауаның алмасуын жақсартады, соған
байланысты топырақты қолайлы су режімі жасалады, ылғалды буға айналуынан
сақтайды, топырақтың су сіңіру, су өткізу қабілетін көтереді.

3. Көміртектің түзілуі
Табиғатта кездесетін құрамында көміртегі қосылыстары бар органикалық
заттар азотты органикалық заттар сияқты микробиологиялық өзгерістерге
ұшырайды. Олардан аралық заттар түзіледі, ал кейде ең ақырғы өнім СО2 мен
суға ыдырайды. Көміртегі қосылыстарының ыдырауына қатысатын
микроорганизмдердің түрлік құрамы белокты заттарды ыдыратушы
микроорганизмдер тобына қарағанда біршама айырмашылығы болады. Органикалық
заттар минералданғанда пайда болған көмір қышқыл газының бір бөлігін
автотрофты және хемосинтездеуші микроорганизмдерпайдаланады, ал қалған
біраз бөлігі фотосинтез кезінде өсімдіктер сіңіру үшін атмосфераға тарайды.
Көміртегі қосылыстарының ішінде оңай және шапшаң минералданушылары –
қанттар мен крахмал. Пектин, клетчатка, лигнин және май сияқты көміртегінің
біраз мөлшері бар заттарды микроорганизмдер оңай ыдырата бермейді. Әрине
осы көрсетілген өзгерістердің ең ақырғы өнімі ретінде бөлінетін заттар
көміртегінің табиғаттағы айналымына қосылады. Бұл процесте аэрация
жағдайының мәні зор. Аэробты жағдайда көміртегі бар органикалық заттар
әжептәуір ыдырап, ең соңғы өнім, яғни көмір қышқыл газы мен су түзіледі.
С 6Н 12О 6+6О 2= 6СО2 +6 Н 2О +2822 кДж
Бұнда энергия толық босап шығады да, оны тыныс алу деп атайдыы
Ал анаэробты жағдайда, яғни оттегі тапшы болғанда органикалық заттардағы
көміртегі қосылыстары ашу процесі бағытында –өтеді.Сонда ортада аралық
өнімдері спирттер және әр түрлі қышқылдар, газ тәріздес заттар?: сутегі
және көмір қышқыл газы пайда болады. Аэробты жағдайға қарағанда бұнда
бөлінетін қуаттың мөлшері де тым аз болады. Микроорганизмдер көмегімен
табиғатта жүретін ашу процесі адам баласының тұрмысында кеңінен
қолданылады.

4. Азоттың пайда болу циклы
Өсімдіктер, жануарлар тіршілігінде азоттың маңызы үлкен. Белокты
денелерде 17 процент, адам мүшелерінде 3 процент азот болады. Ауадағы бос
азот, азот сіңіруші бактериялар тіршілігі әрекетінен өсімдікке сіңімді
қосылыстарға айналады, бірақ топырақтағы азотты өсімдіктер жыл сайын
пайдаланғандықтан оның қоры азаяды, сондықтан егістікке қосымша азот
тыңайтқыштарын шашу керек. Өсімдіктер үшін азоттың негізгі пайдалы қоры
топырақ қарашірігінде болады. Қарашірік құрамындағы азоттың басым көпшілігі
өте күрделі қосылыстар түрінде кездеседі, сондықтан да көп жағдайларда
өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Бұл үшін мұндай күрделі азот топырақтағы
түрлі микробиологиялық процестердің әсерінен сіңімді күйге айналуы керек.
Нитратты азот қосылыстарын өсімдіктер сол күйінде бірден пайдалана алмайды,
ол үшін нитратты азот әуелі аммиак түріне айналуы керек. Ол былай жүреді:
өсімдікке сіңірілетін нитратты азот көмір сутегілерінің тотығуы арқасында
шала тотықсызданып, азотты қышқылға, кейін аммиаққа айналады. Аммиак улы
зат, сондықтан ол өсімдіктер денесінде көп тұрмайды, ол әрі қарай түрлі
аминқышқылдарына айналады. Әрі қарай бұл аминқышөылдар іріленіп, көмір
қышқыл газының қатысуымен белок молекуласын түзеді.
Клетканың құрамды бөлігі белоктардан тұрады. Оның негізгі көзі
өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер. Бұлардың қалдығы топырақ
қабатына түскеннен кейін, ондағы микроорганизмдердің әсерінен шіри
бастайды. Соның нәтижесінде аммиак бөлінеді. Азоттың осындай жолмен
минералдануын оның аммонификациясы деп атайды. Бөлінетін аммиак мөлшері
ыдырайтын заттардың құрамындағы азот пен көміртегінің арақатысына
байланысты. Егер мұнда азотқа бай қосылыс мол болса, аммиак едәуір мөлшерде
түзіледі. Ал, ол заттар углеводтарға бай болса, микробтар минералды азотпен
қоректенеді де, өз клеткасының белогын құрайды.

4.1 Топырақтағы азотты органикалық заттардың минералдану(аммонификация)
Аммонификация дегеніміз – азоттың органикалық формаларының аммиак азотына
айналуы. Оны көптеген бактериялар, актиномицеттер және микроскоптың
саңырауқұлақтар қоздырады. Егер де органикалық заттағы көміртегінің азотқа
қатысы 25:1-ден кем болғанда ғана аммиак ортаға жинала бастайды. Белокты
заттардың ыдырауы микробтар бөлетін протеолитикалық ферменттердің әсерінен
болады. Гидролиз процесі аралық өнімдер арқылы жүреді. Гидролиздің алғашқы
өнімі пептондар мен полипептидтер. Бұлар белок молекуласын протиеназа
ферментінің әсерінен аминқышқылдарына дейін ыдыратады.
Белоктан түзілген амин қышқылдары әр түрлі ферменттердің әсерінен одан
әрі ыдырайды. Бұл процесс негізінен аминқышқылдарының дезаминдеуінен
басталады. Соның нәтижесінде аммиак және басқа да түрлі органикалық
қосылыстардың сипаты сол амин қышқылдарының табиғаты мен қоршаған орта
жағдайларына байланысты болады. Мәселен, май қатарына жататын
аминқышқылдары ыдырағанда құмырсқа, сірке, пропион, май және басқа да
қышқылдар түзіледі, проаил, бутил, амил және соларға ұқсас спирттер пайда
болады.
Белоктар ыдырағанда ұнамсыз иісті күкіртті сутегі, меркаптандар, скатол
және индол пайда болады. Бұл өнімдер көбінесе анаэробты жағдайда түзіледі.
Белоктердың аммонификациялануын зерттеу үшін қоректік орта ретінде 3
процент пептон қосылған ет сорпасын пайдалануға болады.
4.2 Нитрификация
Органикалық заттар топырақ қабатында ыдырағанда оның құрамында аммиак
азотты қышқылға шапшаң тотығады. Азотты қышқыл тиісінше азот қышқылына
айналады. Бұл құбылысты нитрификация деп атайды. бұл процеске белсене
қатысатын организмдер – нитрификациялаушы бактериялар.
Нитрификация процесі екі сатыда жүреді: бактериялар аммиакты азотты
қышқылға дейін тотықтырады, бұл нитрификацияның бірінші кезеңі, ал
екіншісі – азотты қышқылдың азот қышқылына дейін тотығуы. Нитрификацияға
қатысатын бактериялар негізінен төрт туысқа жатады. Олар нитрозомонас,
нитрозоцистис, нитроспора және нитробактер.
Нитрификацияға оттегі қажет, топырақ реакциясы pH = 5,0-8,5 болғанда бұл
процесс жақсы жүреді. Топырақтың ауа тәртібін жақсарту бактериялар үшін өте
қолайлы. Тіршілік барысында нитрификациялаушы бактериялар органикалық
заттарды қажет етпейді. Көміртегін олар ауадағы көмір қышқыл газынан алады.
Өңделген топырақтарда пайда болған азот қышқылы ондағы өсімдіктерге
сіңімсіз бірқатар қосылыстарды ерітіп, топырақ құнарлылығының артуына
көмектеседі.
Қара топырақты танаптың үстіңгі қабатында нитрификация процесі жақсы
жүреді. Ал топырақтың төменгі қабаттарында бұл процестің қарқыны баяу
болады.
Сор мен сортаң топырақтарында нитрификация нашар болғанымен, оны белгілі
бір мақсатқа сай өңдегенде ондағы бактериялар көмегімен әжептәуір мөлшерде
азот қышқылы тұздарының жиналатыны дәлелденген.
Шөл және шөлейт аймақтар топырағында нитрификацияны тежейтін фактор –
ылғалдың тапшылығы. Сондықтан мұнда азот қышқылы тұзын молайтудың бірден-
бір жолы – оны суландыру.
4.3Денитрификация
Белгілі бір жағдайда, мәселен көміртегіне бай органикалық заттар шамадан
тыс мол болса, онда топырақ қабатында азот қышқылы тұздарының азайып
кететіні анықталды. Бұл кезде топырақта жүретін процестердің нәтижесінде,
азот, тотығы азотты тотыққа, одан барып молекулалы азотқа айналады. Бұл
процесті денитрификация , яғни нитрификацияға қарама-қарсы процесс деп
атайды.
Бұл топырақта азот қорының азаюына әкеліп соқтыратын зиянды құбылыс.
топырақ шамадан тыс ылғалданғанда бұл процесс жедел жүреді.
Ал ылғалдылық бірқалыпты болып тиісті агротехникалық шаралар дер кезінде
қолданылса, денитрификация процесі баяулайды және ол егіншілікке айта
қаларлықтай зияның тигізбейді.
Молекула күйіндегі азоттың сарқылмас қоры – атмосфера азоты. Бірақ
мұндай қорды өсімдіктер де, жан-жануарлар да пайдалана алмайды. Мұны тек
микроорганизмдердің ерекше бір тобы, азотбактериялар сіңіріп, органикалық
азотқа айналдырады. Бұл микроорганизмдер топырақта еркін және жоғары
сатыдағы өсімдіктермен бірлесіп, симбиоз түрінде тіршілік ете алады.
Азотбактер реакциясы бейтарап топырақта жақсы тіршілік етеді. Қышқыл
топырақта олар тіршілік ете алмайды. Топырақтың ылғалды болуы да бұлар үшін
аса қолайлы.
Молекулалық азотты микроорганизмдерден бірлесе отырып бірқатар жоғары
сатыдағы өсімдіктер де сіңіре алады. Бұлардың ішінде біршама жақсы
зерттелгендері бұршақ тұқымдас өсімдіктер. Мұнда өсімдіктер тамырына енетін
түйнек бактериялары олардың тамыры бөлетін органикалық қосылыстармен
қоректенеді, ал өсімдіктер байланысқа азотты қабылдайды.

5.Фосфордың пайда болуы
Фосфор — өсімдік тіршілігіне аса қажет элементтердің бірі. Ол көбінесе
топырақта, өсімдіктерде, микроорганизмдер клеткасында, органикалық және
органикалық емес қосылыстарда кездеседі. Топырақта фосфор әр қилы формада,
әр түрліше мөлшерде кездеседі. Жалпы фосфордың органикалық түрі топырақта
85 процентке дейін барады. Фосфор – клеткадағы ең қажетті элемент,
фосфордың әсерінен дәнді дақылдардың сабағына қарағанда дәні көп түзіледі,
көптеген көкөніс және техникалық дақылдардың өнім сапасы жақсарады,
мәселен, қызылшаның қанттылығы, картоптың крахмалы, зығыр талшығының
беріктігі артады.
Топырақта фосфордың өзгеріске ұшырауы екі процестен тұрады. Біріншісі –
органикалық фосфордың минерал қосылысқа айналуы, екіншісі фосфор қышқылы
тұздарының ерімейтін қосылыстан ерігіш күйге көшуі. Органикалық заттар
ыдырағанда немесе тыныс алу барысында пайда болған көмірқышқыл газы, су бар
жерде көмір қышқылына айналады да, ерімейтін фосфаттардың тез еруіне әсерін
тигізеді.
Са3 (РО4 )2 +2СО4 + 2Н 2О = 2СаНРО4 + Са (НСО 3)2
Фосфордың топырақтағы жалпы қоры көп болғанмен, өсімдіктерге сіңімді
түрлері азғана мөлшерде кездеседі. Фосфордың негізгі қоры топырақта, оны
өсімдіктерге сіңімді түрге келтіру үшін бірсыпыра агротехникалық шараларды
жүзеге асыру қажет. Фосфордың өсімдіктерге сіңімсіз қосылыстарын ыдырататын
топырақ микроорганизмдері де болады. Олар фосфордың күрделі қосылыстарынан
өз бойында кездесетін фосфатаза деп аталатын ферменттің көмегімен фосфор
қышқылын босата алады.
Дақылдар өзінің бастапқы өсу кезеңінде фосфорды аса қажет етеді.
Сондықтан да … жалғасы