09 августа 2010, 13:16 Наука Размер текста А А А

Пожар на пользу азоту

Ученые из США выяснили, в чем польза лесных пожаров

Николай Подорванюк Лесные пожары стимулируют преобразование аммиака в нитраты, что является важной стадией круговорота азота в природе. К такому выводу пришли американские ученые, исследуя территории, пострадавшие от лесных пожаров.

Лесные пожары, охватывающие в настоящее время огромную территорию России, оставят после себя не только сгоревшие деревни, отравившихся продуктом горения людей и нарушенные экосистемы, а и, как любой лесной пожар, некоторое количество древесного угля. <2>Ученые Университета штата Монтана во главе с Патриком Боллом обнаружили, что лесные пожары ускоряют одну из стадий круговорота азота в природе (азотный цикл), так как образованный ими уголь положительно влияет на численность колоний нитрифицирующих бактерий, которые осуществляют переработку аммиака в нитраты. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Environmental Quality, который издается Американским агрономическим обществом, Растениеводческим научным обществом Америки и Американским обществом почвоведов.

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений.

close 100%

Схема круговорота азота в природе // krugosvet.ru

Азот элемент главной подгруппы пятой группы второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 7. Обозначается символом N (лат. Nitrogenium). Простое вещество азот (CAS-номер: 7727-37-9) — достаточно инертный при нормальных условиях двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха (формула N2), из которого на три четверти состоит земная атмосфера.

Распространённость
Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях, солнечной атмосфере, на Уране, Нептуне, межзвёздном пространстве и др. Азот — четвёртый по распространённости элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода).
Азот, в форме двухатомных молекул N2 составляет большую часть атмосферы, где его содержание составляет 75,6 % (по массе) или 78,084 % (по объёму), то есть около 3,87·1015 т.
Содержание азота в земной коре, по данным разных авторов, составляет (0,7—1,5)·1015 т (причём в гумусе — порядка 6·1010 т), а в мантии Земли — 1,3·1016 т. Такое соотношение масс заставляет предположить, что главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.
Масса растворённого в гидросфере азота, учитывая, что одновременно происходят процессы растворения азота атмосферы в воде и выделения его в атмосферу, составляет около 2·1013 т, кроме того примерно 7·1011 т азота содержатся в гидросфере в виде соединений.

Физические свойства
При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде (2,3 мл/100г при 0 °C, 0,8 мл/100г при 80 °C).
В жидком состоянии (темп. кипения -195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.
При -209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.
Известны три кристаллические модификации твёрдого азота.

Он входит в состав белков и других с биологической точки зрения важных химических соединений, таких как аминокислоты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, гемоглобин и т. п. Одним из этапов азотного цикла является нитрификация – это окисление аммиака и соединений аммония (они появляются после разложения умерших растений и животных) до нитратов и нитритов, осуществляемое нитрифицирующими бактериями. Затем растения используют нитраты для образования растительных белковых веществ, а животные, питаясь этими растениями, усваивают белковые вещества растений и превращают их в животные белки.

В ходе своей работы ученые брали пробы почвы в бореальных лесах северо-западной части США. Напомним, что бореальными называются леса северного полушария от их северной границы с лесотундрой до средних широт, которые произрастают в условиях холодного, умеренно холодного и умеренного климата. <3>В России находится около 70% бореальных лесов всего мира, 78% в Сибири, остальные — в европейской части страны, большей частью эти леса остаются нетронутыми нынешними лесными пожарами.

В пробах, которые взяли Болл и его коллеги, было обнаружено большое количество нитрифицирующих бактерий.

Причем их значительное количество было выявлено и на тех местах лесных пожаров, где в последний раз крупный огонь горел 12 лет назад. Соответственно, в этих местах наблюдается большой темп нитрификации.

Проводя исследования с тех мест, которые за последние 94 года два или три раза подвергались пожарам,

исследователи продемонстрировали, что уголь может стимулировать производство нитратов после теплового импульса, коим является пожар.

Кроме этого, ученые провели анализ колоний нитрифицирующих бактерий и обнаружили в них некоторые эволюционные сдвиги. В результате этих сдвигов почва после лесных пожаров становится похожей на более питательную почву, как, например, на открытых горных лугах.

Результаты данного исследования показывают связь между лесными пожарами, залежами угля, процессом нитрификации и изобилием нитрифицирующих организмов в бореальных лесах.