Благодаря высокой растворимости всех соединений азота и концентрации связанного азота в органическом веществе (соотношение С : N : Р = 106 :16 :1 в атомной форме) в водах Мирового океана происходит относительное накопление азота, и атомное соотношение азота и фосфора в воде океана глубже 1000 м приблизительно равно 16: 1. При учете молекулярного азота кларковые отношения азота и фосфора в воде океана равны N:Р = 0,17 : 0,00 001 в весовых процентах.
Основными источниками поступления соединений связанного азота в океан является речной сток и атмосферные осадки, значительно меньшее значение имеют процессы азотфиксации. По оценкам Р. Хорна, процессы азотфиксации в океане, очевидно, уравновешиваются процессами денитрификации, когда в условиях низких концентраций кислорода идет восстановление нитратов до аммиака и молекулярного, газообразного азота.
Несмотря на химическую устойчивость молекулярного азота, в море он легко связывается в результате ферментативных процессов и может встречаться в любом из 9 различных окисленных состояний (от -3 до +5). Однако молекулярный или газообразный азот (N02), растворенный в водах океана, составляет наибольшую часть этого элемента в море, а его содержание почти в 20 раз превышает величину связанного азота.
За счет деятельности азотфиксирующих бактерий в океан из атмосферы попадает за год около 140 миллионов тонн азота. Примерно такое же количество азота возвращается в атмосферу в результате осуществляемого другими бактериями процесса денитрификации — восстановления нитратов.
Углерод, азот и фосфор соотносятся в веществе океанического планктона в среднем как 106 : 16 : 1. То есть. на 1 атом фосфора приходится 16 атомов азота и 106 атомов углерода. Это соотношение называют «соотношением Редфильда» (Redfield ratio) — по имени американского океанолога Альфреда Редфильда, выявившего его еще в 1930-х годах. «Соотношение Редфильда» — это удобная точка отсчета, позволяющая судить о том, какой конкретно элемент — азот или фосфор — ограничивает в том или ином месте развитие фитопланктона (углерод можно не принимать во внимание: его в океанической среде всегда более чем достаточно).
Нитрогеназа - комплекс ферментов (мультифермент), осуществляющий процесс фиксации атмосферного азота. Широко распространён у бактерий и архей, в то время как все эукариоты его лишены. Азот → диамин → гидразин → аммиак.
Животные получают азот с пищей. В процессе метаболизма животных происходит диссимиляция веществ, содержащих азот. Продукты выделения у водных животных: как правило аммиак и мочевина CO(NH2)2, а у наземных животных – мочевая кислота C5H4N4O3.
Аммонификация – перевод азота из органической формы в аммоний (NH4+ ) или аммиак NH3 реакцию осуществляют бактерии аммонификаторы (аэробы и анаэробы).процесс разложения содержащих азот органических веществ с выделением аммиака. В процессе А. трудноусвояемый азот органических соединений почвы (гумуса, органических удобрений, растительных остатков, отмерших тел животных и микроорганизмов) переходит в доступную для растений форму. А. белков осуществляется широко распространёнными в почве гнилостными бактериями, а также некоторыми актиномицетами и грибами. Выделяющийся при А. аммиак частично используется самими микроорганизмами, а большая часть его нейтрализуется в почве органическими и неорганическими кислотами с образованием аммонийных солей. Остатки молодых растений аммонифицируются быстрее, чем старых, одревесневших. А. происходит как при свободном доступе воздуха, так и при его недостатке; в анаэробных условиях А. приводит к образованию вредных для растений восстановленных промежуточных продуктов
Хемосинтез - это процесс синтеза органических веществ с углекислого газа за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, который осуществляется микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности.
Хемосинтез был открыт в 1889 г. русским микробиологом С. М. Виноградским. Процесс хемосинтеза осуществляют хемоатотрофные бактерии:
нитрофицирующие бактерии (окисляют аммиак сначала до нитритов (соли азотистой кислоты), а впоследствии - до нитратов (соли азотной кислоты)); первй изученный пример!!!!
железобактериями (окисляют соединения двухвалентного железа до трехвалентного)
сиркобактерии (окисляют сероводород и другие соединения серы до серной кислоты).
Особенностями хемосинтеза, которые отличают его от фотосинтеза, является то, что этот процесс:
осуществляется без участия света;
происходит с использованием кислорода, то есть это аэробный процесс.
