 |
|
|
Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ |
Круговорот соединений азота
|
Смотрите также:
Элювиальные коры выветривания...
Борис Борисович Полынов. Геохимия ...
Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
§ 21. С историей углерода в коре и зоне выветривания достаточно тесно связан и круговорот соединений азота.
Ювенильным первоисточником этих соединений являются прежде всего вулканические эманации азота, составляющие иногда существенную часть газовых выделений. Особенно высокое содержание азота обнаруживают газы, насыщающие некоторые минеральные источники. Значительно меньше азота в газах, содержащихся в различных изверженных породах.
Ювенильные формы выделения соединений азота so не ограничиваются, однако, свободным азотом и среди них: есть и более сложные его соединения, например (NH4)2 СО, и NH4CI, сопровождающие часто выделения действующих вулканов (щелочные фумароллы). В настоящую эпоху жизни земной коры кора выветривания получает, понятно, и вадозный азот атмосферы, образовавший в процессах предыдущей истории значительные накопления в этой оболочке, в условиях которой он является особенно стойким. Однако, в пределах биосферы, свободный азот включается в круговорот путем фиксации его специальной группой растительных организмов. Этот момент является исходным и для главдого круговорота соединений азота в коре выветривания.
Фиксация свободного азота в биосфере и коре выветривания, его усвоение и дальнейшие превращения уже внутри организмов в белковые и другие органические азотистые соединения, проводится некоторыми как свободно живущими аэробными (Azotobacter chroococcum, A. agile), и анаэробными (Clostridium Pasteurianum) микроорганизмами, так и особой группой клубеньковых бактерий, живущих на корнях растений из сем. Papillionaceae и образующих своеобразные утолщения корешков клубеньки. Эту группу составляют различные расы вида Bact. radicicola. По указаниям некоторых авторов, свойством фиксации и усвоения свободного азота обладают также и некоторые низшие грибы (PenicilJfum glancum, Aspergillus niger и др.).
Мы видим, во всяком случае, что этот знаменательный акт поступления азота в состав органических соединений совершается преимущественно в почве, т. е. коре выветривания. Дальнейшим знаменательным моментом кругооборота азота является аммонизация органических азотсодержащих соединений в процессе йх гниения, брожения и разложения. В этих процессах принимают участие обширные группы гнилостных микроорганизмов. Особенно характерным является брожение мочевины животных, в форме которой организмом выделяется значительная часть белкового азота. Этот процесс протекает путем реакций: СО (NHJH- 2Н20 (NH4)a С03 причем образовавшийся углекислый аммоний может претерпевать и дальнейшее разложение, давая свободный аммиак (NH4)2 СО, 2NH8 + С02 + Н20.
Это разложение и является причиной аммиачного запаха, столь характерного для загнивающей мочи. Дальнейшая судьба аммонийных соединений нам уже известна из описания процессов нитрификации и денитрификации (§ 13, 14). Там же мы осветили и обратный путь цикла в виде процессов денитрификации и, мы уже видели, что часть цикла неизменно связана, с одной стороны, с питанием, развитием и размножением организмов, путем которых увеличиваются запасы азотсодержащих органических соединений, с другой— с процессом разложения (гниения и тления), путем которого азот возвращается в первоначальные исходные формы: N и NH3.
Здесь лишь необходимо добавить, что некоторую часть нитратов, которые служат минеральной пищей растений, кора и зона выветривания получают не только путем нитрификации, но и непосредственно из атмосферы в результате уже упомянутого нами процесса окисления азота электрическими разрядами.
Весьма важно также отметить, что далеко не весь органический азот доходит до тех конечных форм свободного азота и аммонийных соединений, которые образуются в результате разложения, и значительные части его в форме продуктов неполного разложения в торфах, углях и сапро- пелитах покидают зону выветривания. Присутствие азота в газовых струях, выделяемых месторождениями угля, подтверждает это и в то же время указывает на один из путей, которым азот возвращается в кору выветривания. Не лишнее здесь же отметить, что обнаружение азота в составе нефтей явилось фактом, в значительной степени укрепившим органическую теорию происхождения их.
§ 22. Элементы О, С и N, циклы которых в зоне выветривания мы только что рассмотрели, ботаники и агрономы относят к числу органогенов, т. е. элементов, без которых организмы не могут существовать.
К числу органогенов причисляют также, как известно: водород (Н), калий (К), кальций (Са), магний (Mg), железо (Fe), серу (S) и фосфор (Р).
Что касается других и даже тех, которые обычно присутствуют в золе растений (Na,Cl,Si)» то их не считают совершенно необходимыми для жизни растительных организмов, хотя многим из них справедливо приписывают ту или иную роль в биологических процессах („возбудителей роста", „защитное" действие и т. д.). Необходимо принять во внимание, что признаки для отличия минеральных органогенов от элементов литосферы, не являющихся якобы необходимыми для 'жизни, были почерпнуты из опытов над так называемыми водными культурами, т. е. такими искусственными приспособлениями, при которых прорастающим семянам доставлялся водный раствор строго определенных солей, свет и воздух. Эти-то опыты и показали, что при условии достаточного содержания в питательном растворе калия, кальция, магния, железа, серы и фосфора растение достигает вполне нормального развития и в других элементах, таким образом, никакой нужды не испытывает.
Для правильной оценки таких выводов и значения таких опытов необходимо прежде всего принять во внимание, что во многих случаях при этих опытах совершенно не принимались в расчет те минеральные элементы, которые уже содержались в составе прорастающих семян. Правда, их содержание не могло достигать заметных величин, но значение того или другого элемента в биологических и других процессах коры выветривания далеко не всегда определяется его количеством, и иногда самое ничтожное содержание может обусловливать весьма важные реакции (например, каталитическое действие).
Но и независимо от этого, оставляя в стороне минеральные элементы в составе семян, строгий и совершенно объективный вывод из вышеприведенных опытов над водными культурами говорит нам лишь о том, что для развития отдельных индивидов растений, изолированных от всех взаимодействий природной обстановки и воспитываемых в искусственных условиях водных культур, других элементов в составе минеральной пищи, кроме как указанных органогенов, не требуется. Отсюда, однако, далеко еще не следует, что эти же искусственно воспитанные растения, включившись в цикл сложных процессов биосферы, вели бы себя так же и сыграли бы точно такую же роль, как и их сородичи, выросшие в природной обстановке. Отсюда не следует, что они не изменили бы своей стойкости в борьбе за существование, что их организмы не оказали бы иного влияния на организмы поселившихся на них паразитов, или питающихся ими травоядных животных, или на организмы питающихся их трупами сапрофитов.
Если еще принять во внимание, что та интимная роль, которую играют как так называемые органогены, так и другие элементы литосферы в организмах, до настоящего времени остается еще в значительной степени темной, что новейшие исследования нередко обнаруживают весьма крупное значение некоторых „не-органогенов" в животных и растительных организмах (например, Si, Мп), то мы должны будем притти к заключению, что упомянутые опыты с водными культурами, представляя несомненный интерес в вопросе изолированной культуры отдельных растений, не разъясняют и не могут разъяснить нам значение и роль отдельных минеральных элементов в биосфере и свойственных ей процессах. Ограничение группы „органогенов" указанными минеральными элементами весьма условно. Достаточно указать, что физиология животных и гигиена уже увеличивают число „органогенов" и включают в их группу: натрий, хлор, мышьяк и иод. Это число увеличивает и развивающаяся наука, и существующее ограничение их едва ли имеет какое-либо значение в познании взаимоотношений между организмами и элементами литосферы.
Руководствуясь количественным участием элементов в составе живого вещества, мы должны выделить прежде всего группу из четырех элементов С, О, N и Н, составляющих его главную массу, остальные обычно измеряются десятыми, сотыми и еще более мелкими долями. Исключение для некоторых групп организмов составляют Са и Si, но, во всяком случае, при расположении в убывающем или восходящем порядке так называемые „органогены" не обособятся, а во многих отдельных случаях — в составе отдельных групп животных и растении — преимущество останется нередко за целым рядом „неорганогенов".
Так как судьба в коре выветривания некоторых „органогенов" достаточно тесно связывается с судьбой других элементов, то в дальнейшем обзоре мы будем придерживаться порядка, обусловленного этой связью. Теперь же, если мы напомним о ювенильных формах водорода (свободный водород, углеводороды, вода), об окислении свободнбго водорода и метана (§ 13), о его восстановлении при водородном брожении (§ 14), и о том, что наиболее устойчивой его формой в коре выветривания является вода, принимающая участие в фотосинтезе органических соединений, — то мы можем считать, что обзор циклов в коре выветривания основных органогенов О, N и Н мы закончили.
|
|
|
|
К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков