Вероятно, самым распространенным биогенным элементом в пресноводных водоемах является фосфор (Р), на втором месте находится азот (1М) (хотя освещенность и СОг могут вступать в синергизм с этими элементами). Поэтому концентрации азота и фосфора в воде часто являются решающими при прогнозировании цветения водорослей. Проведено много исследований для понимания биологии потребления фосфора и азота в водных экосистемах.[ ...]
Азот необходим для жизни, так как он входит в структурный состав белков и аминокислот. В природной среде он существует в нескольких формах, которые имеют динамическую взаимозависимость, описываемую в виде круговорота азота (рис. 5.1). 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.[ ...]
Развитие процесса нитрификации происходит в аэробных условиях, и если они становятся анаэробными, реакция идет в обратную сторону, что приводит к переходу фиксированного азота к газообразную форму. Таким образом он возвращается в атмосферу, завершая свой круговорот.[ ...]
Эти продукты могут поступать в экосистему в виде атмосферных осадков и превращаться в биологически доступные формы азота в процессе нитрификации.[ ...]
Круговорот азота в озере, схематично представленный на рис. 5.2, позволяет поставить в центр внимания пять типов реак ций: фиксацию, нитрификацию, ассимиляцию, денитрификацию и аммонификацию.[ ...]
Фиксация — восстановительный процесс, осуществляемый такими микроорганизмами, как бактерии и сине-зеленые водоросли. Он требует аденозинтрифосфата (АТФ), который образуется при фотосинтезе, и, следовательно, данный процесс неэффективен в ночное время. В то же время процесс может подавляться при большом поступлений радиации, так что максимальные скорости фиксации часто отмечаются на некотором расстоянии от поверхности воды. Процесс идет интенсивнее и в том случае, если концентрация фосфора в водной среде относительно высока.[ ...]
Количество азота, поступающего в результате антропогенной химической фиксации, почти так же велико, как и при биологических процессах. Окисление азота при грозовых разрядах также вносит, хотя и незначительный, вклад в процесс общей фиксации азота.[ ...]
Количество кислорода, потребленного в этом процессе, оказывает значительное влияние на его запас в водной - среде (64 кг 02 расходуется на окисление 14 кг аммонийного азота), и в некоторых случаях могут создаваться условия аноксии. Количество израсходованного в этом процессе кислорода называется потреблением кислорода на нитрификацию (РКН).[ ...]
Процесс осуществляется при участии двух ферментов: нитрит- и нитрат-редуктазы. Скорости потребления компонентов зависят от вида микроорганизмов, частично вследствие того, что некоторые водоросли (например, зеленая водоросль Chlorella) содержат намного больше этих ферментов в сравнении с другими водорослями (например, с сине-зеленой водорослью Microcystis).[ ...]
Так как для развития денитрификации требуются анаэробные условия, то она обычно наблюдается в отложениях, расположенных на большой глубине, или в заболоченных почвах, где такие условия превалируют. Скорость денитрификации уменьшается при низких значениях pH воды и зависит от температуры с оптимумом по температуре, большим, чем это достигается в большинстве озер. В донных отложениях измеренная скорость денитрификации выше 1 г/м3.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Идеализированное представление сезонных изменений нитратов, доступных для роста фитопланктона (а), и Iаммония (б) в эвфотической зоне озер различного трофического уровня. |
 |