Азот необходим для жизни, так как он входит в структурный состав белков и аминокислот. В природной среде он существует в нескольких формах. Хотя азот в молекулярной форме (N2) является доминирующим компонентом атмосферы (на него приходится 75% по объему), он может усваиваться в этой форме ограниченным числом организмов, которые способны его «фиксировать». Процесс фиксации превращает атмосферный азот, который растворен в воде, прямо в одну из наиболее биологически доступных его форм. Другие организмы затем способны утилизировать азот в этой фиксированной форме либо путем потребления организмов-фиксаторов азота, либо путем ассимиляции продуктов их жизнедеятельности.
Растения потребляют азот из почвы или воды в основном в форме нитратного (NO3-) и аммонийного (NH4+ ) ионов. В ходе ассимиляции используется растениями для построения аминокислот, белков и нуклеиновых кислот
В основном он находится в атмосфере в виде свободных молекул. Подсчитано, что над 1 га поверхности Земли находится около 80 тыс. т азота.
Термин "фиксация азота" означает процесс связывания атмосферного азота N2. В природе это может происходить двумя путями: либо бобовые растения, например горох, клевер и соя, накапливают на своих корнях клубеньки, в которых бактерии, фиксирующие азот, превращают его в нитраты, либо происходит окисление атмосферного азота кислородом в условиях разряда молнии. С.Аррениус установил, что таким способом фиксируется до 400 млн. т азота ежегодно. В атмосфере оксиды азота соединяются с дождевой водой, образуя азотную и азотистую кислоты. Кроме того, установлено, что с дождем и снегом на каждый гектар земли попадает ок. 6700 г азота; достигая почвы, они превращаются в нитриты и нитраты. Растения используют нитраты для образования растительных белковых веществ. Животные, питаясь этими растениями, усваивают белковые вещества растений и превращают их в животные белки. После смерти животных и растений происходит их разложение, азотные соединения превращаются в аммиак. Аммиак используется двумя путями: бактерии, не образующие нитратов, разрушают его до элементов, выделяя азот и водород, а другие бактерии образуют из него нитриты, которые другими бактериями окисляются до нитратов. Таким образом происходит круговорот азота в природе, или азотный цикл.
Нитрогеназа – фермент, ответственный за преобразование N2 в NH3,
Среди ныне существующих азотфиксаторов:
2. Хемотрофы: водородные бактерии (существующие за счет окисления молекулярного водорода), некоторые метанокисляющие бактерии, актиномицеты, а также ряд анаэробных бактерий, разлагающих сахара
Азотфиксация связана с большими энергетическими затратами.
Свободноживущие:
В почве и в пресных водоемах – ряд цианобактерий, Azotobacter, Azomonas и Bejerinckia
В океане - цианобактерии Trichodesmium, Synechococcus и др.
Симбиотические:Бактерии рода Rhizobium, Anabaena azollae (в кармашках на листьях папоротника Azolla, плавающего на поверхности водоемов)
Некоторые актиномицеты Frankia (в симбиозе с ольхой и другими деревьями)
Количество азота, вносимого в почву с минеральными удобрениями, к началу 1990=х годов: 140 млн. т (тера-граммов) (140∙10 в 12 степени г) в год
Естественная азотфиксация (до начала массового применения минеральных удобрений) на суше: 90 - 130 млн. т в год. В океане – около 140 млн. т
По существующим оценкам экспорт азота из поверхностных вод океана
составляет 420 Тг (1012 г) в год
Приток за год:
с речными водами – 80 Тг
с пылью и осадками – 60 Тг
из глубинных вод (апвеллинги) – 90 Тг
за счет азотфиксаторов – 140 Тг
В сумме – 370 Тг N в год
НЕ ХВАТАЕТ 50 Тг
