Digitální výukový materiál zpracovaný v rámci projektu „EU peníze školám“

1. Digitální výukový materiálzpracovaný v rámci projektu „EU peníze školám“ Projekt: CZ.1.07/1.5.00/34.0386 „SŠHL Frýdlant.moderní školy“ Škola: Střední škola hospodářská a lesnická, Frýdlant Bělíkova 1387, příspěvková organizace Šablona: III/2 Sada: VY_32_INOVACE_Eko.3.01 Cyklus dusíku Vytvořeno: 10.4.2013 Ověřeno: 31.5.2013 Třída: AE3

2. Biomy - Biogeochemické cyklyDusík Vzdělávací oblast: Environmentální vzdělávání Předmět: Ekologie Ročník: 3. Autor: Ing. Hana Antošová Časový rozsah: 2 vyučovací hodiny Pomůcky: notebook, dataprojektor Klíčová slova: biogeochemické cykly, tok látek, cyklus dusíku Anotace: Materiál je určen pro studenty environmentálních předmětů, především ekologie, pro správné pochopení toku látek a energie v ekosystémech.

3. Tok látek – biogeochemické cykly • mezi živou a neživou složkou biogeosféry dochází k neustálé výměně látek • koloběh prvků, sloučenin • látky pronikají z prostředí do rostlin a živočichů, po jejich uhynutí se navracejí zpět do prostředí • do všech cyklů vstupuje v různé míře člověk produkcí antropogenních látek (hnojiva, pesticidy, umělé hmoty)

4. Cyklus dusíku • Dusík tvoří asi 1,5 % rostlinné sušiny. • Představuje důležitou součást různých organických struktur, aminokyselin (i bílkovin), ATP, nukleových kyselin (včetně DNA). • Má složitější cyklus než uhlík a kyslík, i když stejně jako u nich jde o cyklus uzavřený. • Z globálního hlediska převládá plynná forma v atmosféře (N2).

5. Cyklus dusíku • Do biologických procesů vstupuje dusík přeměněný z plynné formy na dusičnany tzv. fixací dusíku. • Různými organismy může být přijímán ve formě amoniaku, dusitanů, močoviny, nukleových kyselin, bílkovin. • Předpokladem fixace atmosférického dusíku je rozbití pevné trojné vazby mezi oběma atomy.

6. Cyklus dusíku • Tento proces může v přírodě probíhat fyzikálně-chemicky při elektrických výbojích například za bouřky, při průletech meteoritů atmosférou či působením kosmického záření. • Kyselina dusičná vytvořená tímto způsobem je na půdní povrch transportována ve vodním roztoku v množství nejvýše 0,4 kg na 1 ha ročně.

7. Cyklus dusíku • Účinnější, ekologicky významnější je fixace biologická → depozice dusíku činí až 7 kg NO3 na 1 ha ročně, v úrodných podmínkách dokonce až 200 kg. • Rozbití trojné vazby zde zajišťuje enzym nitrogenáza, kterým disponuje řada půdních a vodních organismů → proces energeticky nákladný a tzv. poutači (vazači) dusíku při něm spotřebují velké množství energie. • Tyto energetické ztráty musejí adekvátním způsobem nahrazovat → fotosyntézou, využíváním energie zachycené jiným organismem s nímž vstupují do mutualistického vztahu.

8. Cyklus dusíku • Mezi poutače dusíku patří vodní autotrofní sinice z rodů Anabaena, Microcystis Aphanizomenon (schopny své energetické nároky vynahradit vlastní fotosyntézou). • V anaerobním prostředí vod a půd žijí další nesymbiotičtí poutači z rodů Azotobacter a Clostridium (energetické potřeby uspokojují složitými biochemickými procesy, např. metabolismem organických zbytků s využitím sloučenin reaktivní síry namísto nedostupného kyslíku).

9. Cyklus dusíku • Ze symbiotických vazačů dusíku nejznámější hlízkové bakterie z rodu Rhizobium žijící v kořenových systémech bobovitých rostlin. • Rostliny reagují diferencovaným růstem kořínků, v nichž se pak zakládají kořenové hlízky. • Bakterie čerpají energeticky bohaté sloučeniny z kořenového systému, rostlině poskytují dusíkaté látky. • Př.: v symbiotickém vztahu s olší lepkavou (Alnus glutinosa) žije houba Frankia alni, přísunem dusíkatých sloučenin zajišťuje olši přežití ve stojatých vodách chudých na živiny, kde nedostatek kyslíku zpomaluje rozklad opadu.

10. Cyklus dusíku • Většina těchto procesů se děje v ekosystémech suchozemského nebo limnického (sladkovodního) biocyklu → ztráty dusíku v podobě sedimentů v oceánech jsou malé. • Dusík spolu s fosforem představují nejčastější prvky limitující růst rostlin → v zemědělství kladen velký důraz na dostatečnou zásobu půdního dusíku. • Nedostatek dusíku v půdě brzdí růst vegetativních částí rostlin, hlavně listů, snižuje se např. obsah chlorofylu a rychlost fotosyntézy. • Přímý příspěvek čistého dusíku do agroekosystému v umělých hnojivech činí zhruba 50 mil. tun ročně.

11. Cyklus dusíku, • Dalším zdrojem dusíku je hnojení exkrementy mořských ptáků (guáno), záměrné velkoplošné pěstování bobovitých rostlin. • Podstatný je také příspěvek dusíku jako vedlejšího produktu průmyslových výrob (oxidy dusíku, tzv. noxy).

13. Použité zdroje • http://etext.czu.cz/img/skripta/68/107_115-1.pdf • ŠLÉGR JIŘÍ, KISLINGER FRANTIŠEK, LANÍKOVÁ JANA, Ekologie a ochrana životního prostředí pro gymnázia, ISBN 80 – 7168 – 828 – 2, Fortuna Praha 2002, 157 str. Pokud není uvedeno jinak, jsou použité objekty vlastní originální tvorbou autora. Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. Veškerá vlastní díla autora (fotografie, videa) lze bezplatně dále používat i šířit při uvedení autorova jména.