 |
|
|
БИОЛОГИЯ ПОЧВ |
ПРЕВРАЩЕНИЯ КИСЛОРОДА
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Кислород — самый распространенный химический элемент на Земле.
Он составляет по массе большую часть гидросферы в составе воды (89%), почти половину минералов литосферы (47%) и в свободном состоянии находится в атмосфере (21%). Его наличие в воздухе определяет все основные окислительно-восстановительные реакции на поверхности нашей планеты. В биомассе живых организмов 50-60% кислорода в составе всех важнейших макромолекул клетки — белков, жиров, углеводов, нуклеиновых и аденозин-фосфорных кислот.
Круговорот кислорода неразрывно связан с циклом углерода и превращениями водорода.
Молекулярный кислород образуется при разложении молекулы воды в процессе фотосинтеза и вновь включается в Н20 при биологическом окислении во время дыхания. Кислород, связанный с углеродом, участвует в процессах массообмена, переходя из газообразного состояния в молекуле диоксида углерода в органические соединения и обратно (см. 70).
Эти два звена связаны между собой через водород, который меняет свой энергетический уровень за счет энергии солнечного излучения, поглощаемого фотосинтезирующими организмами. Водород вновь связывается с кислородом в процессах биологического окисления. В результате этого перехода водорода запасается биохимическая энергия, обеспечивающая все проявления жизни. Часть молекулярного кислорода прямо включается в состав органических веществ, например, при окислении углеводородов.
Если процесс генерации молекулярного кислорода осуществляется в надземном растительном ярусе за счет фотосинтеза, то связывание кислорода протекает в основном в почве в результате окислительных превращений органических веществ почвенными микроорганизмами. Кислород потребляется также при нитрификации, окислении метана и сероводорода.
Интенсивность процессов образования и потребления 02 и С02 зависит от сезона, так как она является следствием активности живых систем. Известно, например, что концентрация С02 в атмосфере максимальна зимой, когда снижается или прекращается фотосинтез, а процессы деструкции органических веществ продолжаются. Летом содержание С02 в воздухе минимально. Доля С02, образуемого животными, не превышает 10%, остальная часть выделяется при разложении органических веществ почвенными микроорганизмами, в первую очередь грибами (до 80%).
С фотосинтезом связано происхождение молекулярного кислорода в атмосфере Земли. Первым источником кислорода были, по-видимому, предки цианобактерий — фотосинтезирующие прокариоты, выделяющие 02.
Кислородный фотосинтез закрепился в процессе эволюции у водорослей и высших растений. Таким образом, весь свободный кислород в атмосфере Земли биогенного происхождения.
Молекулярный кислород, как конечный акцептор электронов при окислении субстратов дыхания, абсолютно необходим для аэробной жизни. Для строго анаэробных организмов кислород токсичен.
Известны токсические эффекты молекулярного кислорода и его производных и для аэробов: происходит окисление клеточных метаболитов, которые активно функционируют в восстановленной форме. Особенно чувствительна к молекулярному кислороду нитрогеназная система азотфиксации. При фотосинтезе описано явление фотодинамического эффекта, в результате которого возникает синглетный кислород, токсическое действие которого проявляется в повреждении важных клеточных компонентов. Функцию «тушения» синглетного кислорода выполняют пигменты каротиноиды, содержащиеся у большинства организмов, живущих в условиях прямого освещения. Для прокариот очень токсичны продукты неполного восстановления 02 — супероксидный и гидроксидный радикалы, зашита от которых связана с образованием ферментов — супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы, разлагающих перекись водорода (Н202).
|
|
К содержанию книги: Почвоведение - биология почвы
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый