Formiranje organskih supstanci. Organske tvari: primjeri. Primjeri stvaranja organskih i neorganskih tvari U kojim organima dolazi do stvaranja organskih tvari?

7. razred.

Lekcija______

Predmet: Formiranje organskih materija u biljci.

Svrha lekcije : formirati razumijevanje učenika o nastanku organskih tvari u biljci.

Zadaci:

Oobrazovni : ponoviće znanja učenika o vanjskoj građi lista, sorti listova. Objasniti pojmove „hlorofil“, „fotosinteza“, „ishrana biljaka“, upoznati učenike sa procesom nastajanja organskih materija i uslovima njihovog nastanka,sa značenjem lišća za biljke,važnost zelenih biljaka za život na Zemlji.

korektno - razvoj: razvoj koherentnog govora, bogaćenje vokabulara novim pojmovima, razvoj mentalne operacije(sposobnost poređenja, generalizacije, izvođenja zaključaka,uspostaviti uzročno-posledične veze); - edukativni: negovati brižan odnos prema prirodi,promovirati kod djece osjećaj odgovornosti za stanje životne sredine.

Vrsta lekcije – kombinovano.

Oblik organizacije: cool lekcija.

Oprema : računar, prezentacija na temu „Formiranje organskih supstanci“, laboratorijska oprema za demonstriranje eksperimenata, zadaci za individualno testiranje, kartice sa nastavnim materijalom i zadacima, materijal za testiranje, herbarijum, udžbenik Biologija 7. razred.

1. Organizacioni momenat.

Provjera spremnosti učenika za čas. Psihološko raspoloženje.

Mobilizirajući početak.

Izranja iz pupoljaka

Cvate u proleće,

Ljeti šušte

U jesen lete.

2. Provjera domaćeg zadatka. „Spoljna struktura lista. Raznolikost lišća.

A). Frontalna anketa:

Šta je list?

Iz kog organa embrija se razvija?

Kakva je vanjska struktura lista?

Kako se može pričvrstiti list?

Koje vrste venacije poznajete?

Koje biljke imaju lučne i paralelne vene?

Kojim biljkama pripada mrežasti žilac?

Kakav je značaj vena u životu biljaka?

Koji listovi se nazivaju jednostavni, a koji složeni?

b). Rad sa karticama.

Kartica “Spoljna struktura listova, sorta listova”

1. Dopuni rečenice:

List je _____________________________________________________

2. Od čega se sastoji list? _________________________________________

3. Odrediti venciju listova

4. Koji listovi se nazivaju jednostavnim?

5. Koji listovi se nazivaju složeni?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Povežite se strelicama:

Jednostavni listovi Složeni listovi

V). Rad sa herbarijumom. Samostalan rad

Sada morate završiti zadatak. Pregledajte lišće biljaka, proučite izgled i oblik lista, odredite vrstu venacije. Proučene podatke predstaviti u tabeli.

Ime biljke

Oblik lista

Jednostavna ili složena

Venation type

Klasa

Breza

Rose

Đurđevak

Plantain

Nastavnik zajedno sa učenicima provjerava urađen zadatak.

3. Ažuriranje znanja o temi lekcije.

Korijen daje biljkama samo vodu i mineralne soli, ali biljkama su potrebne i organske tvari za normalan rast i razvoj. Odakle dolaze ove tvari u biljci? Mnogi naučnici su pokušali da reše ovu misteriju žive prirode.Kao prvoXVIV. Nizozemski prirodnjak Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio je provesti eksperiment. U saksiju je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Pokrijte zemlju u saksiji da sprečite da prašina dospe na nju. Zalijevao sam granu samo kišnicom, koja nije sadržavala hranljive materije. Nakon 5 godina, izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njena težina se povećala za 65 kg tokom 5 godina. Masa zemlje u saksiji se smanjila za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske materije Ovu misteriju žive prirode pokušali su riješiti mnogi naučnici. Kao prvoXVIV. Nizozemski prirodnjak Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio je provesti eksperiment. U saksiju je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Pokrijte zemlju u saksiji da sprečite da prašina dospe na nju. Zalijevao sam granu samo kišnicom, koja nije sadržavala hranljive materije. Nakon 5 godina, izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njena težina se povećala za 65 kg tokom 5 godina. Masa zemlje u saksiji se smanjila za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske tvari?

Odgovori učenika zasnovani na znanju i životnom iskustvu.

( Biljke su sposobne da same stvaraju organsku materiju.)

4. Izjava o temi i svrsi lekcije.

Tema: Formiranje organskih materija u biljkama Saznaćete koji su uslovi potrebni za stvaranje organskih materija i značaj ovog procesa za život na zemlji.

5. Radite na temi lekcije.

Priča nastavnika, prezentacija, demonstracija eksperimenata.

1. Od čega se sastoje biljke?

Biljke sadrže organske i neorganske materije.

Neorganske supstance, kao što se sjećate iz 6. razreda, su voda i mineralne soli.

A organske tvari koje čine biljke uključuju šećer (osjetite ga kada jedete grožđe), vitamine (kojih posebno ima u limunu, ribizli, itd.), biljne proteine ​​(u grahu, grašku itd.)

Biljni sastav

Organska materija

Neorganske supstance

Šećer

debeo

vode

Minerali

Škrob

vitamini

vjeverice

Dovršite popunjavanje dijagrama u svojoj bilježnici na osnovu rezultata eksperimenata.

Demonstracija eksperimenata:

Eksperiment 1. Detekcija masti na primjeru suncokreta.

1. Ogulite nekoliko sjemenki suncokreta.

2. Stavite sjeme na upijajući papir.

3. Pritisnite sjeme i uklonite zgnječeno sjeme.

Šta vidiš? Na papiru za upijanje postoji masna mrlja.

Zaključak: znači da sjemenke suncokreta sadrže masti.

Eksperiment 2. “Detekcija škroba.”

1. Uzmite krompir i prepolovite ga.

2. Uzmite pipetu i jod. Stavite 2-3 kapi joda na izrezani krompir.

Šta vidiš? Videćete plavu tačku na rezu krompira.

Zaključak: znači da u krompiru ima škroba.

Ali odakle sve ove supstance dolaze u biljkama? Da li biljka uzima vodu i mineralne soli iz tla? Odakle dolaze organske tvari?

2. Formiranje organskih tvari u biljkama

Na ovo pitanje je odgovorio ruski naučnik Kliment Arkadjevič Temirjazev.

Otkrio je da se organske tvari formiraju u listovima.

Listovi nisu samo dio izdanaka, već su i osebujni, jedinstveni

laboratorije u kojima nastaju organske tvari: šećer i škrob. Ovo

taj proces je možda najznačajniji proces koji se dešava na našoj

planeta. Zahvaljujući njemu, sav život na Zemlji postoji.

Zamislite zeleni list biljke. (slajd)

List ima zelenu boju. To se objašnjava činjenicom da list sadrži zelenu tvar - hlorofil.

Rad sa vokabularom. Rad sa biološkim rječnikom str.221.

Na ploču je okačena kartica sa natpisom "Hlorofil".

Hlorofil - zelena tvar biljaka, koja se nalazi u posebnim tijelima - hloroplastima.

U njima se formira organska materija.Ali za nastanak organskih tvari potrebni su određeni uvjeti.

3. Uslovi za stvaranje organskih materija u biljkama.

Prije svega, potreban vam je hlorofil. Klorofil će djelovati ako svjetlost padne na list. Osvijetljeni list uzima ugljični dioksid iz zraka. Voda ulazi u list iz korijena. I cijeli se ovaj proces odvija u prisustvu topline.

Rad sa vokabularom “Fotosinteza”

Tvorba organskih tvari na svjetlosti uz pomoć hlorofila naziva sefotosinteza.

Fotosinteza - /foto-svjetlo, sinteza - formiranje/.

Pisanje u svesku

Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama

1 prisustvo hlorofila.

2 svjetlo.

3. ugljični dioksid.

4 toplo.

5 vode.

Kada su svi ovi uslovi - hlorofil, svetlost, ugljen-dioksid, toplota, voda - prisutni, u listu se formira šećer. Dio šećera koji se već nalazi u listu pretvara se u škrob.Formiranje škroba u listovima je ishrana biljaka.

Projekcija prezentacije “Formiranje skroba u listovima biljaka na svjetlu”

1. Biljka geranijuma je stavljena u tamni ormarić na 3 dana kako bi se omogućilo otjecanje hranjivih tvari iz listova.

2. Zatim je biljka stavljena na svjetlo 8 sati,

3. Uklonili smo list biljke i prvo ga stavili u toplu vodu (to je uništilo pokrovno i glavno tkivo lista), list je postao mekši, zatim smo ga stavili u ključao alkohol.(U ovom slučaju list je postao promijenio boju, a alkohol je postao svijetlo zelen od hlorofila).

4. Zatim je promijenjeni list tretiran slabom otopinom joda

5. Rezultat: pojava plave boje kada se list tretira jodom.

Zaključak: Zaista, skrob se stvorio u listovima.

Zapamtite, za razliku od drugih živih organizama, biljke ne upijaju organske tvari, one ih same sintetiziraju.

U procesu stvaranja organske tvari, biljke oslobađaju kisik.

U 18. veku 1771. engleski hemičarJoseph Priestleyizveo je sljedeći eksperiment: stavio je dva miša ispod staklenog zvona, ali je stavio sobnu biljku ispod jednog od zvona. Pogledajte ilustraciju i recite šta se dogodilo s mišem gdje nije bilo sobne biljke. Miš je umro.

Da, nažalost miš je uginuo. Razmislite kako možete objasniti činjenicu da je miš ispod druge haube, gdje je smještena sobna biljka, ostao živ?

Sjetite se koji od sljedećih plinova je neophodan da bi živa bića mogla disati? Kiseonik.

U redu. Tako smo odgovorili na pitanje zašto je miš preživio. Sobna biljka proizvodi kiseonik, a miš ga koristi za disanje.

Organske supstance koje nastaju tokom fotosinteze potrebne su za ishranu svih delova biljke, od korena do cvetova i plodova. Što više sunčeve energije i ugljičnog dioksida biljka primi, to će više organske tvari proizvesti. Ovako se biljka hrani, raste i dobija na težini.

Zaista, biljke stvaraju organske tvari za vlastite potrebe, ali također obezbjeđuju hranu za druge žive organizme i obezbjeđuju kisik za disanje svim živim bićima. Vegetacijski pokrivač Zemlje naziva se „zelena pluća planete“. Da li će oni ostati zdravi zavisi od vas i mene, od toga koliko mudro upravljamo bogatstvom koje nam je dato.

PHYSMINUTE

GIMNASTIKA ZA OČI

Ljudi, slušajte riječi K.A. Timirjazev „Dajte najboljem kuvaru onoliko svežeg vazduha koliko želi, sunčeve svetlosti koliko želi i čitavu reku čiste vode i zamolite ga da od svega toga pripremi šećer, skrob, masti i žitarice - on će odlučiti da se smejete kod njega.

Ali ono što se čovjeku čini apsolutno fantastičnim događa se nesmetano u zelenom lišću.”

Kako razumete ovaj izraz?

6. Primarna konsolidacija i korekcija znanja.

Koji gas apsorbuju zeleni listovi biljaka? Carbonic.

Koja tvar ulazi u lišće kroz žile stabljike? Voda.

Koji važan uslov potrebno? Sunce.

Koji gas emituje zeleno lišće biljaka? Kiseonik.

Koji složene supstance formiraju se u listovima. Organska materija

Dajte ovom procesu ime. fotosinteza.

Kako se zove supstanca u kojoj se odvija proces fotosinteze? Hlorofil.

Nacrtajte i zapišite dijagram fotosinteze

UGLJENI DIOKSID + VODA = ORGANSKE SUPSTANCE + KISENIK

Fotosinteza je proces koji se odvija u zeleno lišće biljke na svjetlu , pri čemu od ugljični dioksid i voda se formiraju organske materije i kiseonika.

7. Konsolidacija proučenog gradiva.

(promjenjivi zadatak)

1. Frontalni pregled

Ljudi, danas ste na času naučili puno novih i zanimljivih stvari.

Odgovori na pitanja:

1. Koji proces se naziva fotosinteza?

2.Uz pomoć koje supstance se odvija proces fotosinteze u listovima?

3. Šta organske tvari formiraju u zelenim listovima?

4. Koji se plin oslobađa iz zelenog lišća na svjetlu? Kakav je njen značaj za žive organizme?

5 . Koji su uslovi neophodni za proces fotosinteze?

2. Testiranje

"Formiranje organskih supstanci u listovima."

U kom dijelu biljke nastaju organske tvari?

korijen;

list;

stabljika;

cvijet.

Koji su uslovi neophodni za stvaranje organskih materija u biljci?

hlorofil, svjetlost, toplina, ugljični dioksid, voda;

hlorofil, toplota;

ugljični dioksid, voda.

Koji gas oslobađa biljka prilikom stvaranja škroba?

nitrogen;

kiseonik;

ugljen-dioksid.

Kako biljka koristi organsku materiju?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Kartica “Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama.”

Dodatnozadatak.

Pročitajte tekst pisma. Pronađite greške koje je napravio autor pisma?

Ispravite greške.

Zdravo, mladi bioluki! Pozdrav za vas Alyosha Pereputkin. Ja sam veliki poznavalac

proces fotosinteze. Oh, da li ga poznajete? otosinteza se javlja u korijenu i lišću,

samo noću, kada ti niko ne smeta. Tokom ovog procesa nastaje voda i troši se kiseonik. Mjesec šalje svoju energiju i organske tvari se formiraju u stanicama.

supstance: prvo skrob, a zatim šećer. Tokom procesa fotosinteze, mnogo se oslobađa

energije, tako da se biljke ne plaše hladnoće zimi. Bez fotosinteze, ugušili bismo se, jer ne bi došlo do obogaćivanja atmosfere ugljičnim dioksidom.

Sumiranje lekcije

Tokom lekcije naučili ste kako se biljke hrane i rastu, dokazano je da bez zelenog lista ne samo da biljka ne bi mogla da živi, ​​već ne bi bilo života na Zemlji, jer kiseonik u zemljinoj atmosferi, koji sve živa bića dišu, nastala je u procesu fotosinteze. Veliki ruski botaničar K.A. Timiryazev nazvao je zeleni list velikom fabrikom života. Sirovine za to su ugljični dioksid i voda, motor je lagan. Zelene biljke, koje neprestano ispuštaju kiseonik, neće dozvoliti da čovečanstvo umre. I moramo voditi računa o čistom vazduhu.

U roku bih voleo da završim poezijom

Fotosinteza se odvija na svjetlu tokom cijele godine.

I ljudima daje hranu i kiseonik.

Veoma važno proces - fotosinteza, prijatelji,

Ne možemo bez toga na Zemlji.

Voće, povrće, hleb, ugalj, sijeno, ogrevno drvo -

Fotosinteza je glava svega.

Vazduh će biti čist, svež, kako je lako disati!

I ozonski slojće nas zaštititi.

Zadaća

Biljne i životinjske ostatke koji se akumuliraju na površini stene koja je trošna iu njenim manje-više gornjim horizontima možemo uočiti u raznim fazama raspadanja ili 1) u obliku slabo razloženih ostataka koji se vremenom akumuliraju u obliku raznih "filca" (u šumama - "šumski filc", u stepama - "step"), karakteriziranih tako niskom razgradnjom komponenti uključenih u njihov sastav da lako možemo razlikovati pojedine dijelove biljaka ili životinja; ili 2) u obliku delova biljaka (i životinja) koji su manje-više izgubili svoj prvobitni oblik i izgled; tada nam se pojavljuju u obliku zasebnih fragmenata, deformisanih u različitom stepenu, smeđih i delikatne, mrvičaste konzistencije i strukture. Ali čak i u ovoj fazi raspadanja možemo ih odvojiti od mineralnih čestica stijene raznim mehaničkim metodama – natapanjem, što su konkretnije, u vodu, ponekad biranjem pincetom itd.; konačno, 3) u daljoj fazi svoje razgradnje, opisani ostaci potpuno gube svoja prvobitna svojstva i ulaze u tako blisku hemijsko jedinjenje sa mineralnom supstancom stijene, koje su već neodvojive od potonje bilo kojim mehaničkim putem.
Ovu fazu raspadanja karakterizira potpuna asimilacija nastalih proizvoda mineralnom bazom stijene; Ove proizvode možemo otkinuti od mineralnog dijela samo snažnim kemijskim tehnikama ili uništavanjem tih proizvoda (spaljivanjem).
Rezultat tako bliske hemijske kombinacije produkata raspadanja biljnih i životinjskih ostataka sa mineralnim delom stene koja je od vremenskih uticaja je kompleks posebnih, takozvanih „organo-mineralnih“ jedinjenja koja se akumuliraju u tlu u različitim količinama. odlikuju se uporednom stabilnošću i čvrstoćom svog sastava i daju tlu manje-više tamnu boju. Ova grupa proizvoda, koja je sastavni dio tla, njime „asimilovana“ i kemijski vezana, naziva se humus tla (humus).
Iz navedenog jasno proizilazi da ne treba svako organsko jedinjenje koje se nalazi u tlu spadati u kategoriju humusnih, odnosno humusnih, spojeva tla. Dakle, “slobodni” ugljikohidrati, masti itd., koji mogu nastati u tlu kao rezultat razgradnje biljnih i životinjskih ostataka, još ne predstavljaju onu organomineralnu novotvorbu koju nazivamo humusom. Zahvaljujući bogatoj mikroflori prisutnoj u zemljištu i raznovrsnosti enzima prisutnih u zemljištu, pomenuta organska jedinjenja obično prolaze tako brze i lake transformacije da se mogu nazvati, u doslovnom smislu reči, prolaznim i prolaznim jedinjenjima. Zaista, direktna analiza obično pokazuje izuzetno varijabilne i promjenjive količine njih u istom tlu - često u vrlo kratkom vremenskom periodu. Ova jedinjenja, kao rezultat složenih reakcija interakcije sa mineralnom supstancom tla u njihovoj kasnijoj sudbini, mogu, naravno, postati sastavni deo humusa u tlu, ali možda neće pronaći odgovarajuće fizičko-hemijske uslove za to i ne postati dio novoformiranog organo-mineralnog kompleksa i ostaju „slobodni“, a ne kao komponente humusa.
Što se tiče onih mineralnih jedinjenja koja su uvek uključena u sastav biljnih i životinjskih ostataka, prilikom razgradnje potonjih i ova jedinjenja doživljavaju dvostruku sudbinu: neka od njih se oslobađaju čvrste i složene veze u kojoj su bili tokom života. jednog ili drugog organizma sa organskim jedinjenjima potonjeg, i taloži se u površinskim horizontima tla u obliku određenih "čistih" mineralnih formacija (kako kažu, dolazi do "potpune mineralizacije organskih ostataka"); drugi deo takođe direktno učestvuje u sintezi i izgradnji organo-mineralnog kompleksa o kome je sada reč.
Dakle, nisu sve mineralne komponente tla i svi njegovi organski spojevi komponente njegovog humusnog kompleksa.
Iz kategorije humusnih supstanci tla moramo isključiti i one, čak i jako deformirane, ostatke raspadajućih biljaka i životinja koje možemo mehaničkim putem izdvojiti iz zemljišne mase (ostaci korijenovog sistema, ostatci listova, ostaci hitina pokrivači od insekata itd.).
Dakle, razlikujemo koncept “organske komponente” tla od njegovog “humusnog dijela”. Drugi koncept je dio prvog. Ovo razmatranje moramo imati na umu tokom našeg narednog izlaganja.
Hemijski sastav ovog složenog kompleksa, koji se naziva humus tla, ili humus, još uvijek je vrlo slabo shvaćen, uprkos činjenici da je proučavanje ovog objekta počelo jako davno. Glavni razlog ovog nedostatka proučavanja je činjenica da još uvijek nisu razvijene pouzdane metode za individualizaciju ovog složenog objekta na ovaj ili onaj način, još uvijek ne postoje metode za njegovo dobijanje u kristalnom obliku, itd.
Posljednje godine, međutim, obilježile su brojne studije koje su značajno unaprijedile proučavanje ovog kompleksa.
Između prirode organskih jedinjenja uključenih u sastav svih gore navedenih kategorija objekata u prirodnom okruženju, uočava se, naravno, čitav niz postepenih prelaza, kako između primarnih minerala matične stene tako i konačnog produkte njihovog raspadanja, a između netaknutih procesa razgradnje biljnih (i životinjskih) ostataka i završnih faza njihovog uništenja, možemo uočiti u svakom tlu čitav niz vrlo raznolikih međuformacija.
Ako u početnim fazama trošenja stena i minerala dominantnu ulogu imaju elementi „nežive“ prirode, odnosno elementi atmosfere i hidrosfere, onda u narednim fazama razvoja ovih procesa, kada ove stene dobijaju sposobnost obezbjeđuju život vegetaciji koja se na njih naseljava i u vezi s tim da se na taj način počinju obogaćivati ​​proizvodima razgradnje potonje, takva uloga prelazi na elemente biosfere. Činjenica da posebno mikroorganizmi imaju vodeću ulogu u procesima razgradnje umirućih organskih ostataka dokazano je još 1862. Pasteurovim genijalnim istraživanjem.
Brojni eksperimenti za utvrđivanje uticaja visokih temperatura i raznih antiseptika na razgradnju organskih supstanci su konačno utvrdili ovu poziciju. Treba, međutim, napomenuti da su neki od ovih eksperimenata pokazali da u gore navedenim uslovima procesi razgradnje nisu potpuno stali, već su samo značajno potisnuti, što nas navodi na pretpostavku da su ti procesi, iako u vrlo neznatnoj meri , još uvijek se ponekad može pojaviti čisto na snazi hemijska interakcija dijelovi materijala koji se raspada. U svakom slučaju, posljednjoj kategoriji pojava treba pripisati više nego skromnu ulogu u procesima razgradnje organskih tvari.
Ako su procesi razgradnje organskih materija u tlu uglavnom biohemijski procesi, onda je jasno koje različite oblike i pravce ti procesi mogu poprimiti u tlu u prirodnim uslovima, zavisno od jednog ili drugog strujanja vazduha, vlažnosti zemljišta, temperaturnih uslova, hemijski i fizička svojstva okruženje, itd.
Da bismo razumjeli koliko daleko u svakom pojedinačnom slučaju može ići razgradnja organskih ostataka i u kojim srednjim fazama to raspadanje može biti odloženo u svakom pojedinačnom slučaju, razmotrimo dalje značenje u ovim procesima, svaki od gore navedenih faktora posebno, i bez citiranja sve brojne literature koja je dostupna o ovom pitanju, ograničićemo se na izvještavanje samo o konačnim zaključcima dobijenim u ovoj oblasti.
Polazna tačka za ovdje predstavljeno istraživanje je dobro poznato stanovište da se oslobađanje ugljičnog dioksida iz raspadajuće organske tvari može prepoznati kao mjera brzine i energije te razgradnje (Hoppe-Seuler). Međutim, uzimajući u obzir da se u tlu, paralelno s procesima razgradnje organske tvari, često javljaju i obrnuti procesi – sintetički – pod utjecajem vitalne aktivnosti mikroorganizama – pa samim tim i količine oslobođenog ugljičnog dioksida. ne može uvijek poslužiti kao mjera razgradnje organske tvari, možemo pribjeći drugom metodu istraživanja, naime, direktno analizi količine mineralnih spojeva uključenih u njen sastav koji se odcjepljuju od tvari koja se raspada.
Od najvažnijih uslova koji određuju brzinu i prirodu raspadanja organskih materija, fokusiraćemo se na proučavanje uticaja na ove procese temperature, stepena vlaženja, stepena strujanja vazduha, hemijskih svojstava životne sredine, kao i priroda dovoda vlage u materijal koji se raspada.
Utjecaj temperature i vlaženja. Najtemeljije istraživanje o ovom pitanju proveo je Wollny.
Materijal za raspadanje stavljen je u cijevi u obliku slova U i kroz njih je propuštan zrak bez ugljičnog dioksida. Ove epruvete su stavljene u vodena kupatila, gde je temperatura podešavana po želji.
Ako je vlažnost predmeta uzorka ostala konstantna, tada se količina ugljičnog dioksida (CO2) povećava s povećanjem temperature. Dakle, zrak koji je prolazio kroz cijevi sadržavao je ugljični dioksid (u kompostnom tlu):

Ako je, pak, temperatura ostala konstantna, a stepen vlaženja se povećao, tada se u skladu s tim povećala i količina CO2:

Dakle, i temperatura i vlažnost supstrata koji se raspada utječu na proces koji nas zanima u jednom smjeru.
Promjenom uslova temperature i vlažnosti u suprotnim smjerovima u svojim eksperimentima, Wollny je došao do zaključka da se stvaranje CO2 najintenzivnije događa u prosječnim uvjetima temperature i vlažnosti. Tako, na primjer, kada

Slične rezultate dobio je i Fodor, čije istraživanje je također zanimljivo jer je radio, između ostalog, i na vrlo visokim temperaturama (do 137°). Svi njegovi eksperimenti u potpunosti su potvrdili Wollnyjeve zaključke; Inače, naveo je da je pri vrlo visokim temperaturama oslobađanje ugljičnog dioksida iz raspadajuće mase, iako se nastavilo, bilo izuzetno slabo. Dalja istraživanja Petersena o razgradnji organske materije u crnoj zemlji i razgradnji drveta listopadnog drveća, kao i Bellena i pokojnog P. Kostycheva - s otpalim lišćem breze, svježim iglicama smreke i sijenom, pokazala su općenito da i temperatura i vlažnost zaista djeluju u istom smjeru, ali do određene granice (u smjeru povećanja ili, obrnuto, u smjeru smanjenja), kada je vitalna aktivnost mikroorganizama već bila poremećena zbog toga i kada je proces, u vezi s tim, napredovao vrlo slabo i tromo.
Konačni zaključak iz svih ovih zapažanja može se formulisati na sljedeći način: energija raspadanja organskih tvari dostiže svoj optimum pri određenoj prosječnoj vrijednosti vlažnosti i temperature. Nedostatak vlage smanjuje ovu energiju, kao i njen višak, jer je u drugom slučaju otežana slobodna cirkulacija zraka u masi koja se raspada. Niske i visoke temperature također inhibiraju opisani proces.
Rezultati svih ovih eksperimenata i zapažanja, preneseni u prirodno okruženje, pomažu nam da na najbolji mogući način shvatimo razloge nakupljanja na jednom ili drugom području ove ili one količine humusa - ovog ili onog sastava. U svakom pojedinačnom slučaju, ove pojave uvijek možemo povezati, s jedne strane, sa klimatskim prilikama datog područja i sa onim faktorima od kojih zavisi mikroklimatska situacija (teren, priroda vegetacije, itd.), s druge strane, sa kompleksom unutrašnjih fizičko-hemijskih svojstava samog tla (u ovom slučaju njegovih vodnih i termičkih svojstava), kroz koje se prelamaju svi elementi prirode koji okružuju ovo tlo.
Utjecaj hemijskih svojstava okoline. Ograničićemo se samo na najopštije odredbe koje postoje u ovoj oblasti.
Kiselost okoline, prema iskustvima Wollnyja i mnogih drugih istraživača, djeluje depresivno na procese razgradnje, što je, naravno, sasvim razumljivo ako se prisjetimo da je za bakterijsku populaciju - ovaj glavni uzročnik procesa u kojima opisuju - kisela sredina je otrov (gljivična mikroflora, međutim, ovaj faktor je, kao što znamo, neosjetljiv do određene granice).
Što se tiče značaja alkalne sredine, razmotrićemo ovo pitanje malo bliže, a imaćemo u vidu uticaj na procese koji nas zanimaju samo prisustvom kalcijum karbonata, jer upravo sa ovim jedinjenjem najviše često se moraju baviti kada se raspravlja, na primjer, o pitanju utjecaja na energiju razgradnje organske tvari tako uobičajenih matičnih stijena kao što su les, lesolike ilovače i druge formacije bogate kalcijevim karbonatima.
Ne tako davno postojalo je vjerovanje da CaCO3 (kalcij karbonat) značajno ubrzava brzinu razgradnje organskih tvari. U praksi Poljoprivreda Još donedavno je bio raširen stav da „kreč, obogaćujući očeve, upropaštava decu“, odnosno da ova supstanca doprinosi izuzetno brzoj dezintegraciji humusa u zemljištu, „ispalih“ hranljivih materija iz kojih (mineralna jedinjenja sadržana u to) privremeno značajno povećavaju plodnost tla, ali istovremeno uskraćuju tlu zalihe ovih spojeva iz kojih bi kasniji usjevi mogli crpiti hranu. Ovo pogrešno uvjerenje bilo je zasnovano, između ostalog, na Petersenovom istraživanju.
Petersen je svoje eksperimente izvodio na zemljištu koje je imalo 58% humusa (tj. sa jasno kiselim tlom), a u pogledu količine CO2, naveo je da je količina ovog plina bila skoro trostruka kada je u ovo tlo dodat kalcijum karbonat, iz čega je pomenuti autor zaključio da vapno značajno ubrzava razgradnju organske materije. U drugom eksperimentu, Petersen je radio s vapnenačkim tlom - neizmijenjenim, a također sa istim tlom, ali prethodno tretiranim hlorovodoničnom kiselinom za uklanjanje vapna. Rezultati su bili isti. Prvi eksperimenti pomenutog naučnika kasnije su bili izloženi poštenoj kritici od strane pokojnog P. Kostyčeva, koji je skrenuo pažnju pre svega na činjenicu da je zemljište sa kojim je Petersen manipulisao nesumnjivo kiselo, sa dosta slobodnih humusnih kiselina. Jasno je da je dodavanje kalcijum karbonata takvom tlu, usrednjavajući okolinu, stvorilo povoljne uslove za procese razgradnje. Što se tiče druge grupe Petersenovih eksperimenata, potonji je propustio učinak prethodnog tretmana tla klorovodičnom kiselinom, što je trebalo štetno djelovati na bakterijsku floru tla.
Daljnji eksperimenti P. Kostycheva sa lišćem drveća i sa tlom černozema pokazali su da je dodavanje kalcijum karbonata, naprotiv, uvek smanjivalo energiju raspadanja. Slične rezultate dobili su Wollny, Reitmair, Kossovich i dr. Samo u izuzetnim slučajevima, kada okruženje tla sadrži puno slobodnih humusnih kiselina, dodavanje vapna može potaknuti procese razgradnje
Kao što je poznato, obogaćivanje tla černozema humusom dijelom se objašnjava zaštitnom ulogom spojeva kalcija koji su dio najčešćih matičnih stijena u stepskoj zoni (les, lesolike ilovače i dr.).
Uzimajući u obzir da je kalcij energetski koagulator koloidnih tvari (i organskih i mineralnih), ovom elementu moramo pripisati i ulogu energetskog fiksatora humusnih spojeva u sloju tla. Gubitak spojeva kalcija u tlu, iz ovog ili onog razloga, podrazumijeva, kao što je poznato, procese njegove potpune degeneracije („degradacije“) - uz gubitak dijela humusnih tvari ispiranjem itd.
Utjecaj strujanja zraka na razgradnju organskih tvari. Da bi razjasnio ulogu zraka kao jednog od faktora u razgradnji organske tvari, Wollny je izveo sljedeći eksperiment: mješavina kvarcnog pijeska i praha treseta, navlažena do određene granice, stavljena je u cijevi u obliku slova U, kroz koje je zrak sa različitim sadržajem kiseonika, kao i čistog azota i čistog kiseonika. Količina ugljičnog dioksida određivana je svaka 24 sata. Eksperimentalni rezultati su pokazali da se raspadanje organske materije povećava sa povećanjem procenta kiseonika u vazduhu. Naprotiv, smanjenjem ovog posljednjeg, a još više zamjenom ovog plina nekim indiferentnim plinom (na primjer, dušikom), oksidacija ugljika u organskoj tvari bila je jako inhibirana. Nedostatak kiseonika koji teče do materijala koji se raspada utiče ne samo na smanjenje energije ove razgradnje, već utiče i na samu prirodu procesa. Sa ove tačke gledišta, uobičajeno je razlikovati proces tinjanja (tj. proces razgradnje sa pristupom vazduhu) i proces truljenja (tj. raspadanje u anaerobnim uslovima).
Ako se organski ostaci razgrađuju uz potpuni pristup zraku (aerobni proces - „proces tinjanja“), onda su ti procesi čisto oksidativne prirode, a razgradnja organske tvari može teći bez prestanka (u odsustvu, naravno, bilo kakvih faktora inhibiranje ovih pojava) do proizvoda kao što su voda, ugljični dioksid, soli dušične, sumporne, fosforne i drugih kiselina. Istovremeno se oslobađaju mineralne tvari koje su bile dio pepelnih elemenata ostataka raspadanja. Dolazi do “mineralizacije” organskih ostataka.
Tinjanje se obično javlja uz značajno oslobađanje topline.
Tokom anaerobnih procesa („proces truljenja“) primjećujemo niz nedovoljno oksidiranih spojeva, kao što su metan (kao rezultat anaerobne metanske fermentacije vlakana, škroba, pentozana, itd.), sumporovodik (karakteristični proizvod truljenje proteina), vodonik (proizvod vodikove fermentacije vlakana), vodonik fosfor, amonijak, dušik, itd. Dalje, među proizvodima anaerobne razgradnje vidimo i međuproizvode razgradnje proteina kao što su indol, skatol itd. u raspadajućoj masi, pod opisanim uslovima, nastaju brojne organske kiseline - masne kiseline (počev od mravlje kiseline pa završavajući maslačnom kiselinom sa njenim višim homolozima), zatim mlečna kiselina, benzojeva, jantarna, itd. Postepeno se akumuliraju u velikim količinama, organske kiseline, ne nalazeći povoljne uslove za svoju dalju razgradnju usled nedostatka vazduha, zaustavljaju razvoj mikroorganizama i dalje razlaganje organske materije može potpuno prestati.
Tinjanje i propadanje su, naravno, samo najekstremniji oblici razgradnje organske materije, između kojih su mogući različiti međufazi.
Utjecaj prirode opskrbe vlagom tvari koja se raspada. Pored gore navedenih faktora, na energiju i prirodu raspadanja organskih materija veoma oštro utiče i priroda snabdevanja vlagom materije koja se raspada (S. Kravkov). U direktnom proučavanju količine mineralnih jedinjenja otcijepljenih iz različitih biljnih ostataka koji se raspadaju u slučaju kada se ovi ostaci sistematski podvrgavaju ispiranju vodom (tj. kada se proizvodi raspadanja neprestano uklanjaju iz sfere međusobne interakcije), i u slučaju kada ovi proizvodi cijelo vrijeme ostaju u interakciji s materijalom koji se raspada; navedeno je da se u prvom slučaju u raspadnoj masi u izobilju nakupljaju proizvodi kisele prirode, koji inhibiraju daljnji tok procesa raspadanja, u drugi - ovi procesi, naprotiv, teku veoma energično sve vreme. Pažljivije proučavanje ovog fenomena pokazalo je da pri temeljnom pranju materijala koji se raspada, imamo posla sa vrlo brzim gubitkom njegovih zemnoalkalnih baza ovom supstancom, što doprinosi akumulaciji u raspadnoj masi nezasićenih kiselih produkata koji inhibiraju ovaj proces.
Iste pojave je uočio i S. Kravkov u odnosu na tla. Ovi zaključci, izrečeni još 1911. godine, sada se mogu objasniti na najbolji mogući način sa stanovišta učenja K. Gedroitsa o „kompleksu apsorpcije tla“.
Opisane činjenice se moraju imati u vidu kada se proučavaju uslovi akumulacije i razlaganja organske materije u zemljištima različite vodopropusnosti, koja leže u različitim reljefnim uslovima itd.
Pored gore navedenih faktora, na energiju procesa raspadanja značajno utiču i brojni drugi uslovi: stepen fragmentacije materijala koji se raspada (što je razgradnja veća, to je veća površina kontakta sa atmosferskim agensima: temperatura, vlage, kiseonika iz vazduha itd., energičniji se odvijaju procesi razgradnje), hemijski sastav materijala koji se razgrađuje (proteinske supstance, šećeri i neke organske kiseline se najbrže razlažu; vlakna, lignin, plute su teže; konačno , smole, voštane supstance, tanini, itd.). Sa ove tačke gledišta, poznavanje hemijskog sastava onih biljnih asocijacija koje u svakom pojedinačnom slučaju učestvuju u stvaranju organske materije u određenom tlu čini se apsolutno neophodnim.
Prenoseći sve ove zaključke na prirodu, već možemo predvidjeti da priroda i energija raspadanja organskih tvari moraju predstavljati još osjetljiviju reakciju na promjene u jednom ili drugom spoljni faktor u jednom ili drugom smjeru od procesa trošenja minerala i stijena o kojima smo gore govorili. Realnost u potpunosti potvrđuje ovu pretpostavku: količina humusa koji se akumulira u određenom tlu, njegov kvalitativni sastav, hemijska svojstva itd. uvijek mogu biti usko povezani s prirodom okolnih klimatskih uslova, sa reljefnim uslovima, sa prirodom biljke. (i životinjskog) svijeta i, konačno, karakteristikama matične stijene i cjelokupnim kompleksom unutrašnjih fizičko-hemijskih i bioloških svojstava samog tla.
Nakon što smo ispitali uslove od kojih zavisi energija i priroda raspadanja umirućih organskih ostataka, sada ćemo preći na proučavanje hemijskog sastava i svojstava produkata ovog raspadanja.
Kao što u mineralnom dijelu tla razlikujemo, s jedne strane, relikte (ostatke) primarnih minerala i stijena koji prelaze u tlo bez bitnije promjene svoje unutrašnje kemijske prirode, a s druge strane čitav niz različitih međuproizvoda njihovog trošenja, do relativno teškog, njihovi predstavnici prolaze dalje promjene (u različitim fazama razvoja tla - različiti po sastavu i svojstvima), pa u organskom dijelu tla možemo pronaći postepeni raspon prijelaza od “ primarnih” organskih jedinjenja, koji su dio mrtvih biljnih ostataka netaknutih procesima razgradnje i životinja, na takva organska jedinjenja, koja bi se u odnosu na navedenu kategoriju supstanci mogla nazvati i “nove formacije” i koja se također mogu prepoznati na svakom datoj fazi razvoja tla, kao relativno slabo podložnim daljoj razgradnji.
Kao produkte razgradnje organskih materija, koje se odlikuju relativno visokom postojanošću, moramo uključiti gore navedene humusne supstance. Ova stabilnost objašnjava relativno slabe fluktuacije u kvantitativnom sastavu humusa u određenom vremenskom periodu u jednom ili drugom tipu tla, u jednoj ili drugoj njegovoj varijanti. Ali, naravno, u procesu evolucije kroz koji prolazi svako tlo, te tvari neminovno također aktivno učestvuju - čak do potpunog uništenja i naknadne mineralizacije, odnosno sve dok mineralna jedinjenja ne ispadnu iz njih - u slobodnom obliku, a prije transformacije "organogena" u krajnje proizvode kao što su CO2, H2O, itd.
Ostavljajući po strani razmatranje sastava i svojstava onih prolaznih i „prolaznih“, a samim tim i nestabilnih i nekarakterističnih produkata raspadanja koje smo spomenuli, u budućnosti ćemo se okrenuti proučavanju te specifične formacije tla, koja se zove humus.
Humusna jedinjenja u tlu, koja imaju tako primarnu ulogu u formiranju tla i biljnom životu, dugo su privlačila pažnju brojnih istraživača. Unatoč tome, još uvijek nije moguće u potpunosti razumjeti cijeli složeni skup fenomena povezanih s nastankom humusa, njegovim sastavom i svojstvima.
Da bi se razumio sastav i svojstva humusa u tlu, analitički put se već dugo koristi: već dugo se pokušavaju na ovaj ili onaj način izolirati ovaj složeni kompleks iz ukupne mase tla - uz naknadnu analizu njegovog sastava i svojstava. .
Metoda vađenja humusnih tvari iz tla, koju je predložio Sprengel i koja do danas nije izgubila na značaju u Grandeauovoj modifikaciji, sastoji se od tretiranja tla nekom vrstom alkalnog karbonata (natrijev karbonat, kalijev karbonat ili amonijak karbonat). Dugotrajnim i ponovljenim pranjem tla navedenim reagensima često se može postići skoro potpuna promjena boje ovog tla i dobiti crnu ili smeđu tekućinu u filtratu, koja je dakle alkalna otopina humusnih tvari ispitivanog tla. („crna supstanca“). S obzirom na to da rastvor „crne materije” može u određenoj meri sadržati i one mineralne materije zemljišta koje ne pripadaju direktno humusnim jedinjenjima (u obliku vrlo finih suspenzija), navedeno je spomenuta filtracija se danas obično provodi pomoću posebnih filtera koji mogu u potpunosti zadržati ove suspenzije (koristeći, na primjer, Chamberlant glinene svijeće, itd.).
Kako su istraživanja pokazala, još uvijek nije moguće izolirati sve humusne spojeve na ovaj način: bez obzira koliko dugo i više puta tretirali tlo ugljičnim alkalijama, određena količina organskih tvari koje se ne mogu otopiti i izolirati gotovo uvijek ostaje u zemljištu. tlo. U literaturi postoje indicije da u pojedinim tlima ostaje od 15 do 30, pa čak i 40% ukupne mase organskih materija prisutnih u tim tlima, koje se ne mogu dalje istraživati, što, naravno, ukazuje na izuzetnu važnost i hitna potreba za hitnim ispitivanjem i ovog neuklonjivog dijela tla humusa. Raniji istraživači su ove spojeve, koje ne razlažu alkalije, nazivali „indiferentnim“ supstancama humusa tla (humin - tamnije boje, ulmin, hein itd. - smeđkasti).
Proces prelaska dijela humusnih tvari u tlu u alkalni ekstrakt, o kojem smo gore govorili, obično se smatrao stvaranjem rastvorljivih alkalne soli razne huminske kiseline.
U ovom kiselom dijelu zemljišnog humusa prethodni istraživači su razlikovali: 1) ulminsku kiselinu, 2) huminsku kiselinu, 3) kiselinu hrena (ključ) i 4) apokrinsku kiselinu (sedimentni ključ), a vjerovalo se da su ulminska i huminska kiselina najmanje oksidirani dio zemljišnog humusa, odnosno oni su u svom sastavu najmlađi i najinicijalniji oblik razgradnje pojedinih organskih spojeva koji su učestvovali u njegovoj sintezi; kreninska kiselina je proizvod već više oksidiran od gore navedenih; konačno, apokrinska kiselina je supstanca koja se još više oksidira, što karakteriše još dublje razlaganje onih organskih jedinjenja koja učestvuju u izgradnji humusa u zemljištu.Svaka od navedenih pretpostavljenih komponenti humusa smatrana je specifičnom hemijskom individuom. i izražen od strane raznih autora u različitim specifičnim hemijskim formulama.
Gore navedene komponente humusa u tlu imaju, prema brojnim istraživačima, sljedeća svojstva:
Huminska kiselina (i blisko srodna ulminska kiselina) je crna; izuzetno slabo rastvorljiv u vodi. Njegove soli ("humati") - seskvioksidi, kao i soli kalcija, magnezija i željeznog oksida su također nerastvorljive. Samo njegove alkalne soli (kalijum, natrijum, amonijum) su rastvorljive.
Krepeinska kiselina ("ključna" kiselina) - lako rastvorljiva u vodi; vodeni rastvor njen je bezbojan. Njegove soli („krenati”) - alkalne, zemnoalkalne i soli željeznog oksida - su lako rastvorljive. Isto se mora reći o kisele soli glinica; soli seskvioksida - srednje, kao i mangan i bakar - teško se otapaju u vodi.
Apokrinska kiselina (kiselina „sedimentnog ključa”) je nešto manje rastvorljiva u vodi od krenske kiseline. Njegove soli (“apokrenati”) alkalija i željeznog oksida su lako rastvorljive u vodi; soli zemnoalkalijskih baza su nešto teže; Seskvioksidne soli, soli mangana i bakra teško se otapaju.
Zasnovana su i opisana svojstva komponenata humusa tla postojeće metode primaju ih odvojeno.
Ideju o humusu kao kompleksu različitih, specifičnih kiselina i njihovih soli podržavaju brojni savremeni istraživači. Dakle, Sven-Oden razlikuje sljedeće spojeve u sastavu humusa tla:
Humusni ugljevi (odgovaraju ulminu i huminu prethodnih autora). Oni su anhidridi huminske i himatomelanske kiseline. Nerastvorljivi su u vodi i ne daju koloidne otopine. Prekriven crnom ili tamno smeđom bojom.
Huminska kiselina; odgovara huminskoj kiselini prethodnih autora, sa svim svojim svojstvima (vrlo malo rastvorljiva u vodi i alkoholu; sve njene soli, osim alkalnih, takođe su nerastvorljive; može davati koloidne rastvore sa vodom; kiselina je crno-smeđe boje).
Hymatomelanic acid; odgovara ulminskoj kiselini prethodnih autora. Smeđa boja. Svojstva su slična huminskoj kiselini, ali je rastvorljiva u alkoholu. Daje koloidne rastvore sa vodom.
Fulvotne kiseline odgovaraju kreme i apokrinoj kiselini prethodnih autora. Lako rastvorljivi u vodi, kao i većina njihovih soli. Farbano žuto.
Tako Sven-Oden na osnovu svojih istraživanja prepoznaje da humusne tvari u tlu zaista predstavljaju određene kemijske spojeve (kiseline i njihove derivate), ali djelomično, u koloidnom stanju, mogu proizvesti i takozvana „apsorbirajuća jedinjenja“. ”
Paralelno s pokušajima da se otkrije sama priroda komponenti koje čine humusnu tvar tla, već duže vrijeme traju aktivna istraživanja. istraživanja da se razjasni unutrašnja struktura ovog kompleksnog kompleksa. Posebnu pažnju privukao je pitanje prirode i jačine veze sa „jezgrom“ humusa pepelnih supstanci i njegovih azotnih jedinjenja.
Na osnovu nekih radova može se misliti da su organo-mineralna jedinjenja koja čine humus u tlu jednostavne i dvostruke soli huminskih kiselina, pri čemu su supstance pepela povezane sa organskim supstancama poput veze baza sa kiselinama, poštujući tako zakone jednostavne hemijske reakcije (Schibler, Mulder, Pitch). S druge strane, postoje dokazi da su supstance pepela sadržane u humusu mnogo čvršće i da se ne mogu u potpunosti izvući iz potonji od strane preradom konvencionalnim metodama, ali tek nakon potpunog uništenja (npr. spaljivanjem), naznake za to imamo od prethodnih autora. Tako je, na primjer, Rodzianko, nakon višestrukog taloženja humusa i tretiranja sa 30% hlorovodonične kiseline, još uvijek pronašao oko 1,5% pepela u njemu. Sva ova istraživanja daju razloga da se misli da su mineralne tvari prisutne u molekuli samog kompleksa humusa.
Prema brojnim naučnicima (Gustavson), humusna tvar sadrži, osim kiselih vodenih ostataka, i alkoholne ostatke, čiji se vodonik može zamijeniti metalima slabo kiselog karaktera (gvožđe, aluminijum). U pepelu humusne materije ovi poliatomski metali se nalaze u značajnim količinama, a mogu poslužiti i kao spone između ostalog mineralnog dela. mineralno jedinjenje(P2O5, SiO2, delimično zasićen drugim bazama) i organske supstance. Ovakvo jedinjenje ne bi trebalo da se razgrađuje alkalijama, jer se vodonik alkoholnih vodenih ostataka ne može, kao što je poznato, zameniti alkalnim radikalima.
Nadalje, rad Hoppe-Seylera, koji je pokazao da humusne tvari s kaustičnom alkalijom i vodom kada se zagrije na 200 ° C daju protokatehinsku kiselinu (jednu od dihidroksibenzojeve kiseline), sugerira da humusni kompleks sadrži fenolne vodene ostatke (potvrđeno nedavnim istraživanjima). - F. Fischer).
Reinitzer, uočivši sposobnost huminske kiseline da obnovi Fehlingovu tečnost, sklon je da misli da ona takođe sadrži aldehidnu grupu, ili hidroksilnu grupu, kao u fenolu, ili oboje. Postoje određene indikacije prisutnosti karboksilnih grupa u huminskoj kiselini. Levakovsky, P. Slezkin, S. Kravkov smatraju da je veza u humusu između organskih i mineralnih dijelova jednako jaka kao i ona koja postoji u svježoj biljnoj materiji, te da humus prima dio svojih pepelnih dijelova kao da je "naslijeđen" iz humusa. bivši. Sa ove tačke gledišta, pepelne supstance humusa su uključene u samu molekulu organske materije, a kompleks humusa ulazi u tlo iz umirućih biljnih (i životinjskih) ostataka u određenoj meri u „spremnom“ obliku, tj. ne u oblik čisto organske, ali mineralno – organske tvari, koja, takoreći, kasnije, kada uđe u tlo, dovršava svoje konačno formiranje dodavanjem niza drugih elemenata pepela već iz tla. Potvrdu ovog gledišta nalazimo u kasnijim radovima B. Odintsova i Gartnera, koji su dobili ekstrakte iz raspadajućih biljnih ostataka koji su po sastavu i svojstvima bili vrlo slični humusu u tlu.
Veliki broj studija posvećen je konkretnijem pitanju - u kojem se obliku dušik nalazi u humusu tla. Postoje dokazi koji ne ostavljaju sumnju da je ovaj element djelimično prisutan u humusu u obliku spojeva amonijaka, što dokazuje mogućnost uklanjanja ovih spojeva prokuhavanjem humusnih tvari sa kaustičnim alkalijama i ponovljenim taloženjem s kiselinama. Tenar je iz jako istrulilog stajnjaka ekstrahovao kiselinu, koja nakon 10-strukog rastvaranja u KHO i taloženja kiselinom nije smanjila sadržaj dušika; stoga je autor zaključio da ovaj dušik nije amonijak, već pripada čestici same kiseline i da se odatle može istisnuti tek nakon potpunog uništenja supstance, na primjer, kada se spoji sa kaustičnom alkalijom, itd. Istraživanja brojnih drugi naučnici su takođe primetili prisustvo nekih - manje detaljno proučavanih - veoma jakih azotnih jedinjenja. Radovi Berthelota i Andrea pokazali su da se dušik u humusu tla nalazi u određenom dijelu u obliku amida i aminokiselina. Istovremeno, eksperimenti posljednjeg od autora koje smo naveli pokazali su da, pored amidnog i aminokiselinskog (i amonijačnog) dušika, humus u tlu sadrži i određenu (od 20 do 66% ukupne količine dušika) količinu ovaj element u nekom obliku (u kojem ostaje nejasno), nije razložen ni alkalijama ni azotna kiselina. Neki istraživači ovaj jaki dušični dio humusa smatraju ostacima tvari životinjskog porijekla (keratin, kinin itd.). Pokojni P. Kostychev je smatrao da su ove dušične tvari dio živih bakterija i gljiva koje žive na humusu tla. Postoji pretpostavka (Demyanov) da humus sadrži proteinske tvari, ali ne u slobodnom obliku (u kojem su krhke i lako se razgrađuju - kako od kemijskih reagensa tako i pod utjecajem enzima), već u stabilnijoj kombinaciji s drugim tvarima. kisele prirode, na primjer, s taninskim i fosfornim kiselinama i, konačno, s huminskim kiselinama bez dušika ili s dehidriranom vaskulozom. Postoje dobri razlozi da se sumnja na prisustvo azota u zemljišnom humusu, koji pripada nukleinima, nukleoproteinima, lecitinu itd. Prisustvo proteina u humusu zemljišta potvrđuju radovi A. Šmuka.
Uspjesi koji su postignuti, posebno za poslednjih godina, koloidna hemija, nije mogla a da ne nađe odraza u nekim principima nauke o tlu i, posebno, nije mogla a da ne igra značajnu ulogu u rasvjetljavanju prave prirode humusnih tvari. Radovi van Bemmelena, Fišera, Ehrenberga i izvanredna istraživanja ruskog naučnika K. Gedroitsa trenutno nam daju priliku da humusne supstance u tlu posmatramo kao jedinjenja koja su u određenoj meri u koloidnom stanju. To je ono što nas dovodi do proučavanja niza osebujnih svojstava koje ove tvari posjeduju. Dakle, njihova sposobnost koagulacije iz otopina pod utjecajem kiselina i soli, mraza i električna struja, njihova najjača apsorpcija vode i - kao posljedica toga - najjača sposobnost bubrenja, a nakon sušenja snažno smanjenje volumena, vrlo slaba elektrolitička provodljivost, podređivanje transformacija koje prolaze kroz humusne tvari zakonima površinski napon, a ne stehiometrijski zakoni, sposobnost humusnih tvari da talože solove suprotno nabijenih koloida, sposobnost formiranja složenih smjesa i složenih adicionih produkata itd. - sve to potvrđuje da u obliku humusnih tvari vidimo složeni kompleks spojeva koji su u određenoj meri u koloidnom stanju.
S ove tačke gledišta, neka od svojstava huminskih supstanci o kojima smo gore govorili bi nam se trebala pojaviti u malo drugačijem obliku. Stoga, dio pepela u humusu, na primjer, ne treba smatrati nekim specifičnim hemijskim jedinjenjem, već „upijajućim jedinjenjem“; rastvori humusnih supstanci u lužinama ne bi trebalo da budu pravi rastvori, već pseudo-otapala; taložni efekat na humusne materije dvocifrenih i trocifrenih katjona (Ca++, Mg++, Al+++, Fe+++) - kao proces koagulacije, koagulacije, formiranje gelova itd. Prema W. Gemmerlingu, disperzija humusnih supstanci raste paralelno sa stepenom njihove oksidacije i paralelno sa njihovom aktivnošću. S ove tačke gledišta, V. Gemmerling smatra humin i ulmin najmanje dispergovanim tijelima, a kremensku i apokretnu kiselinu najraspršenijim.
U djelima Baumanna i Gullyja, gornji stavovi van Bemmelena i drugih našli su, međutim, ekstreman izraz; navedeni autori su pokušali dokazati da huminske kiseline uopće ne tvore prave soli, da svi spojevi koji su opisani kao soli zapravo nemaju stalan sastav niti sposobnost stvaranja jonske reakcije, koji su isključivo "apsorpciona (adsorpciona) jedinjenja". Ovakva gledišta trenutno trebamo smatrati preuveličanim, jer, kao što smo već naveli, samo dio humusnih tvari može se naći u tlu u koloidnom stanju; osim toga, treba napomenuti da koloidno stanje tvari uopće ne isključuje sposobnost tvari da uđe u hemijske reakcije.
Na osnovu brojnih kasnijih istraživanja, moramo vjerovati da nijedna od gore navedenih "kiselina" ne predstavlja određenu hemijsku jedinku, već, pojedinačno uzeto, složen kompleks različitih jedinjenja. S ove tačke gledišta, postojeće metode odvajanja humusa u tlu na gore navedene komponente moraju se smatrati uslovnim, shvatajući reči „huminska“, „krep“ i „apokrinska“ kiselina samo kao skup kompleksa homogenih po svojim fizičkim i hemijska svojstva.
O tome imamo naznake od prethodnih autora (Post, Muller, Reinitze, Berthelot i dr.), koji su u organskom dijelu tla naveli postojanje niza vrlo raznolikih organskih spojeva (smole i masti, glicerin, nukleini, aldehidi, itd.). i mnogi drugi. ); Međutim, ovaj stav je dobio posebno snažno opravdanje nakon rada američkih naučnika (Schreiner i Shorey, itd.). Potonji je, u cilju proučavanja sastava i svojstava humusnih spojeva, primijenio niz vrlo raznolikih reagensa na različita američka tla kako bi iz tla izvukao najraznovrsnije grupe organskih spojeva koji se mogu naći u humusu ovih tla. . U tu svrhu koristili su kao rastvarače kaustične alkalije, mineralne kiseline, alkohol, petrolej i etil etar i dr. Da bismo pokazali koliko su različite grupe organskih jedinjenja američki istraživači uspjeli utvrditi u sastavu organskog dijela tla, predstavljamo njihov spisak (ograničićemo se samo na najvažnije predstavnike).
Pronađene su sljedeće kiseline: monooksistearinska, dioksistearinska, parafinska, lignocerinska, agrocerinska, oksalna, jantarna, krotonska i druge kiseline.
Pronađeni su sljedeći ugljikohidrati: pentozani, heksoza itd.
Od ugljovodonika: entriakontan.
Od alkohola: fitosterol (iz grupe supstanci holesterola), agrosterol, manitol itd.
Od estera: esteri smolnih kiselina, gliceridi kaprinske i oleinske kiseline itd.
Od azotnih supstanci: trimetilamin, holin.
Diamino kiseline: lizin, arginin, histidin itd.
Citozin, ksantin, hipoksantin, kreatin.
Pikolinkarboksilne i nukleinske kiseline.
Osim spomenutih spojeva, u mnogim tlima izolovani su benzojeva kiselina, vanilin i mnogi drugi. itd.
Od svih navedenih supstanci dominirala je huminska kiselina (tj. u sedimentu koji nastaje pri tretmanu alkalnog ekstrakta hlorovodoničnom kiselinom); estri smolnih kiselina, smolnih kiselina, glicerida masnih kiselina, agrosterola, fitosterola, agrocerinske, lignocerinske, parafinske kiseline itd.; u sastavu kreninske i apokrine kiseline (tj. u kiselom filtratu iz gore navedenog sedimenta) pronađeni su: pentozani, ksantin, hipoksantin, citozin, histidin, arginin, dihidroksistearinska i pikolinkarboksilna kiselina itd.
Zanimljivo je napomenuti da je nakon višekratnog tretiranja tla kaustičnom alkalijom (2%) i dalje ostala značajna količina nekih organskih jedinjenja koja nisu prešla u rastvor („humin” i „ulmin” prethodnih autora).
Naravno, sada nema sumnje da takozvane huminske, krep i apokrinske kiseline ne predstavljaju nikakve specifične hemijske individue, već su svaka ponaosob mešavina raznih organskih jedinjenja. Međutim, navedeni radovi američkih istraživača ni na koji način ne rješavaju problem vezan za rasvjetljavanje sastava humusa, jer ostaje nejasno da li su sve navedene tvari određivali u organskom dijelu proučavanog tla općenito ili posebno u humusni dio njihovog sastava (sjetite se one razlike ova dva koncepta koju smo napravili gore). Umjesto toga, moramo pretpostaviti da su sva gore navedena organska jedinjenja izolirana iz tla komponente općeg organskog dijela tla; ali koji od njih su uključeni u sastav humusa tla ostaje nejasno. Sama činjenica prisustva u tlima svih onih organskih spojeva koji su dio biljnih i životinjskih ostataka, kao i prisutnost u njima različitih međuoblika razgradnje ovih spojeva, naravno, ne može biti podložna nikakvoj sumnji. Dakle, istraživanja američkih naučnika teško da nas pokreću u rješavanju pitanja sastava i svojstava te organo-mineralne formacije tla koju nazivamo humusom. U najboljem slučaju, daju nam dodatni argument – ​​da posumnjamo u hemijsku složenost i raznovrsnost onih kompleksa koje konvencionalno ujedinjujemo sa rečima „huminske“, „krepske“ itd. kiseline.
S obzirom na činjenicu da još uvijek nisu pronađene metode kojima bismo mogli izolirati humusne tvari iz tla u njihovom čistom obliku i na taj način ih individualizirati, razmatranja koja smo sada iznijeli mogu se u većoj ili manjoj mjeri primijeniti na sva druga istraživanja. i rad, koji na ovaj ili onaj način nastoje da dešifruju sastav i svojstva zemljišnog humusa pokušavajući da ga izoluju iz tla, jer nikada ne možemo biti sigurni da li zaista imamo posla sa humusnim supstancama u tlu ili smo suočeni samo s raznim ostacima onih organskih spojeva koji su bili dio mrtvih biljnih i životinjskih ostataka i koje moramo prepoznati kao prolazne spojeve općenito organskog dijela ovog tla.
Nije bez osnova pretpostavka da li su sva organska jedinjenja određena ovom metodom neka vrsta novotvorina dobijenih u samom procesu tretiranja tla koji se proučava određenim reagensima (alkalijama, alkoholom itd.). Na kraju, nemoguće je ne istaći da je sastav humusa u različitim tlima, naravno, veoma različit (u zavisnosti od sastava odumiruće vegetacije, od klimatskih uslova, od fizičkog, mehaničkog i hemijskog sastava mineralnog dela tlo itd.). Stoga želja da se na gore navedeni način sazna sastav i svojstva humusa tla nesumnjivo nailazi na dosta poteškoća, dajući nam u svakom pojedinačnom slučaju uslovne parcijalne ideje o dobivenim podacima.
Sva sada iznesena razmatranja mogu biti sasvim primjenjiva, kao što smo gore naveli, na najnovije pokušaje koje su u posljednje vrijeme činili brojni istraživači u oblasti pronalaženja metoda za izolaciju humusnih tvari iz mase tla. Posebna se pažnja trenutno poklanja metodi izolacije humusnih supstanci u tlu tretiranjem potonjeg acetil bromidom (CH3COOBr) - metodom koju su predložili Karrer i Boding-Wieger, a naširoko koristi Springer. Acetil bromid, kako su pokazala relevantna istraživanja, prenosi u otopinu sve organske tvari tla još nehumificiranih biljnih ostataka i gotovo ne utječe na humusne tvari tla, što se čini da otvara široke mogućnosti za naknadna direktna istraživanja i analiza ovih poslednjih. Međutim, ova metoda je još uvijek premalo proučavana i malo testirana, zbog čega se za sada moramo suzdržati od donošenja bilo kakvih definitivnih sudova. Utoliko je primjenjivije ono što je rečeno u vezi sa drugim nedavnim pokušajima izolacije humusnih tvari iz tla – na metode, na primjer, tretiranje tla vodonik peroksidom, piridinom itd. Sve ove metode moramo prepoznati kao uslovne i kontroverzna kao i metoda o kojoj je bilo riječi, koju su koristili Schreiner i Shorey, zbog čega sva razmatranja i odredbe navedenih istraživača o sastavu i svojstvima humusnih tvari u tlu izazivaju niz nerješivih sumnji.
S obzirom na to, ne smatramo mogućim da u ovom kursu iznesemo sve stavove navedenih autora o pitanjima sastava, strukture i svojstava humusnih supstanci, kao zasnovane na nepouzdanim i uslovnim osnovama.
Već duže vrijeme se pokušava primijeniti druga metoda na prosuđivanje sastava i svojstava humusnih tvari, odnosno sintetička metoda, odnosno, tačnije, genetska metoda, odnosno metoda umjetnog dobivanja humusnih tvari (sa svim njihova karakteristična svojstva) od određenih hemijskih individua sa detaljnim proučavanjem svih onih međufaza kroz koje ti pojedinci prolaze na ovom putu. Moramo prepoznati put genetskog proučavanja humusa kao nesumnjivo plodonosniji i sposobniji da nam brzo da ključ za rješavanje pitanja vezanih za porijeklo, sastav i svojstva ovog kompleksnog kompleksa.
Na ovaj način možete koristiti dvije metode: ili pokušati umjetno dobiti spojeve slične huminskim tvarima tretiranjem raznih organskih spojeva najčešćih u biljnom tijelu jednim ili drugim reagensom. Ovaj put se široko koristio u radovima prethodnih istraživača (naročito su mnogi takvi eksperimenti provedeni s ugljikohidratima tretiranjem ih jakim mineralnim kiselinama). Ili, kako biste izbjegli korištenje ovakvih „nasilnih“ metoda humifikacije proučavanih objekata, možete koristiti drugu metodu, odnosno: stavljanje određenih hemijskih individua (proteini, ugljikohidrati, itd.) i njihovih kombinacija u različite uslove za njihovu razgradnju. (na različitim temperaturama, pod različitim uslovima prozračivanja i vlaženja, sa i bez učešća bioloških faktora, itd.), pokušajte da istražite koji od objekata koji se proučavaju i pod kojim uslovima se mogu transformisati u supstance slične humusu, a koji ne mogu , i proučavanjem međufaza koje ovi objekti prolaze na putu do konačnog formiranja humusa, pokušajte da proniknete u samu suštinu hemijskih transformacija koje se dešavaju tokom ovog procesa. Moramo prepoznati ovaj put kao prirodniji i produktivniji.
Prvo opšte pitanje koje proizilazi iz ove formulacije problema koje nas zanima je sledeće: koje su specifične komponente umirućih biljnih i životinjskih ostataka direktno uključene u izgradnju humusa? Drugim riječima: koji od ovih, komponente treba li uzeti u obzir “primarne izvore” materijalnog sastava humusa? Neki istraživači, na osnovu teorijskih pretpostavki da u stvaranju humusa treba da učestvuju samo oni sastavni delovi biljaka (i životinja) koji imaju uporednu otpornost i snagu tokom procesa razgradnje, pretpostavljaju da su glavni izvor stvaranja humusa vlakna. , inkrustirajuće materije, lignin, guma, tanini itd. Ostale komponente biljnih ostataka (proteini i dr.) se tokom procesa razgradnje tako lako i brzo razlažu u tlu do konačnih proizvoda (CO2, H2O itd.) da se prema ovih istraživača, oni se ne mogu fiksirati u zemljišnoj masi i samim tim ne mogu učestvovati u sintezi tog snažnog i stabilnog kompleksa koji je humus. Drugi istraživači izneli su drugačije gledište, koje je donekle suprotno od onoga što je upravo izneto, a to je da su u formiranju humusa u tlu najpokretljiviji i posebno samo vodotopivi produkti razgradnje umirućih organskih tvari. ostaci uzimaju neposrednu i direktnu ulogu (Levakovsky, Hoppe-Seyler, Slezkine, Kravkov).
Na osnovu rada ovih istraživača može se vidjeti da atmosferska voda, čak i iz svježih, odnosno biljnih ostataka koji još nisu podvrgnuti bilo kakvom procesu raspadanja, može isprati čitav niz organskih i pepelnih jedinjenja, koje se naknadno, pod uticajem različitih fizičko-hemijskih i biohemijskih agenasa, mogu pretvoriti u tamne, humusne supstance. Ovaj proces se događa u još dramatičnijim razmjerima, naravno, u slučaju kada voda mora djelovati na mrtve biljne ostatke koji su već prošli određene faze propadanja (slučaj koji se uglavnom mora rješavati u prirodnim uvjetima).
Sada bismo trebali uzeti u obzir da su kontradiktorne prosudbe gore navedene o primarnim izvorima materijalnog sastava humusa tla izgubile svoju oštrinu. Danas više nema sumnje da, prije nego što se pretvore u humus, potpuno organska jedinjenja nesumnjivo moraju prvo proći kroz tečnu fazu. A kako nema apsolutno stabilnih i apsolutno nepromjenjivih organskih spojeva i svi oni, pod utjecajem čisto kemijskih ili biohemijskih agenasa, mogu doživjeti različite transformacije, uključujući i u smjeru povećanja njihove mobilnosti i topljivosti (čak i lignin, smole i tanini) , onda je potrebno prepoznati da sva organska jedinjenja koja su uključena u sastav biljnih i životinjskih ostataka mogu učestvovati u izgradnji humusnog jezgra zemljišne mase. Pitanje se svodi samo na razjašnjenje udjela svakog od organskih jedinjenja u procesu izgradnje ovog jezgra, i što je najvažnije, na razjašnjavanje onih složenih hemijskih, fizičko-hemijskih i biohemijskih interakcija koje se odvijaju između organskih jedinjenja i mineralne supstance. tlo, drugim riječima, na proučavanje onih složenih pojava koje prate sam proces formiranja organomineralnog kompleksa, tijela tla.

Opsežna istraživanja u ovim oblastima u našoj laboratoriji sproveo je A. Trusov. Stavljanjem raznih organskih jedinjenja - često na veoma duge periode - u različite uslove raspadanja, pomenuti autor je na osnovu svojih eksperimenata došao do sledećih glavnih zaključaka:
1. Ugljikohidrati (vlakna, hemiceluloza, škrob, saharoza, glukoza i levuloza) očigledno ne učestvuju u formiranju humusnih tvari.
2. Ulja imaju vrlo ograničeno učešće u ovoj sintezi.
3. Organske kiseline, guma i pluta se takođe ne mogu klasifikovati kao sredstva koja stvaraju humus.
4. Glavni „dobavljači“ humusnih materija u tlu su proteini, tanini, materije za oblaganje (lignin) i različita polifenolna jedinjenja (hidrokinon, orcin, pirogalol, itd.).
5. Proteinske supstance na putu humifikacije prolaze prvenstveno kroz hidrolitičku razgradnju; Nakon toga dolazi do oksidacije i kondenzacije produkata ove hidrolize. Od ovih produkata hidrolitičke razgradnje proteina, pirolna i benzenska jedinjenja koriste se za formiranje humusnih supstanci, a od ovih potonjih uglavnom one koje sadrže fenolnu grupu, na primer: indol, skatol, prolin, triptofan, fenilalanin, tirozin itd. Rezultati su kondenzovani, obojeni u crno i smeđe boje proizvoda sa karakterom oksikinona.
6. Humifikacija lignina (supstanci za oblaganje) nastaje zbog fenolnih i kinonskih grupa koje sadrži. Dobijaju se razni zbijeni proizvodi - opet sa karakterom oksikinona.
7. Humifikacija tanina - preko galne kiseline, koja nastaje hidrolizom ovih supstanci, ponovo dolazi do stvaranja zbijenih proizvoda karaktera oksikinona; osim toga dobija se tanomelanska kiselina, pirogalol, purpurogalin itd.
8. Približno isti proizvodi se dobijaju humifikacijom polifenolnih jedinjenja sadržanih u biljnim ostacima.
Humifikacija svih navedenih organskih jedinjenja nastaje u tlu pod uticajem velikog broja bioloških i hemijskih faktora.
Sumirajući sve procese humifikacije u jednu opštu shemu, možemo reći da je prva faza ovih procesa hidrolitička razgradnja različitih ugljikovih spojeva, odnosno razgradnja složenog ugljičnog lanca na jednostavnije dijelove.
Druga faza u formiranju humusnih materija izražava se u snažnom gubitku vode i u pojavama unutrašnjeg zbijanja.
A. Trusov je, kao što vidimo, samo nacrtan opšta šema procesi koji nas zanimaju. Nedavno je američki istraživač Waksman naširoko koristio sintetički (genetski) način proučavanja humusnih tvari u tlu.
S obzirom da različita organska jedinjenja uključena u sastav mrtvih biljnih i životinjskih ostataka imaju različite stepene otpornosti na destruktivno delovanje mikroba i različite stepene njihove hemijske pokretljivosti i reaktivnosti, a samim tim i različite stepene mogućeg učešća u sintezi tog relativno stabilnog kompleksa, a to je humus tla, Waksman, razvio odgovarajuću metodologiju, dijeli sva organska jedinjenja koja se nalaze u biljnoj materiji na više frakcija, ujedinjenih određenim zajedničkim svojstvima.
1. Ako ovo ili ono biljne materije(treset, itd.) se prvo podvrgavaju ekstrakciji sa etrom, a zatim prelaze u rastvor; eterična i masna ulja, dio voštanih i smolastih supstanci itd. Ovu grupu jedinjenja treba okarakterisati kao veliku otpornost na razgradno djelovanje mikroorganizama i kao takva mogu u malo izmijenjenom obliku sudjelovati u stvaranju taj relativno jak kompleks, a to je humus tla.
2. Utjecanjem na ostatak, nakon tretmana sa eterom, vodom (prvo hladnom, zatim vrućom), podstičemo prelazak u rastvor različitih šećera (glukoza, manoza, pentoza itd.), aminokiselina, nekih rastvorljivih proteina, nekih organske kiseline (vinska, sirćetna, arabanska, malonska i dr.), alkoholi (manit, itd.), određena količina skroba, tanina itd. Ova grupa supstanci, sa izuzetkom tanina, naprotiv, može biti okarakterisan kao vrlo lako razgradljiv pod uticajem mikroorganizama (bakterije i gljivice), zbog čega se brzo uništava u zemljištu ne služi kao direktan izvor za izgradnju humusnog kompleksa.
3. Daljnjim uticajem na ostatak analizirane supstance ključanjem alkohola od 95°, u rastvor prebacujemo neke smole i voskove, alkaloide, hlorofil i druge pigmente, tanin, holin, više alkohole (inozitol) itd. Sva ova frakcija mora biti okarakterisana ima veliku stabilnost i otpornost na razgradno djelovanje mikroorganizama i stoga može, kao takav, u svom malo modificiranom obliku, biti dio humusa tla.
4. Tretiranjem ostatka prethodnog tretmana razblaženim kipućim kiselinama (npr. 2% HCl) pospešujemo prelazak hemiceluloze (“lažnih” vlakana) u rastvor, koji tokom ove operacije prolazi kroz hidrolizu, tj. pretvara se u jednostavnu ugljikohidrati Hemiceluloze su, kao što je poznato, i heksoze i pentoze su anhidridi (derivati ​​potonjih, tzv. pentozani, vrlo su česti u biljnom tijelu).
Tretiranjem ostatka iz prethodne operacije koncentriranim kiselinama (80% H2SO4 i 42% HCl), celulozu („pravo“ vlakno) – složeni anhidrid glukoze – prenosimo u rastvor.
I celuloza i hemiceluloza jedna su od najvažnijih komponenti suhe tvari biljnih ostataka.
Iako s hemijskog gledišta obje navedene grupe organskih jedinjenja stoga treba okarakterizirati kao vrlo jaka i stabilna jedinjenja, ipak pod utjecajem aktivnosti posebnih mikroorganizama koji luče enzime za hidrolizu, ona podliježu prilično brzo i potpuna razgradnja, što čini njihovo prisustvo u sastavu humusa zemljišta vrlo sumnjivim.
5. Ostatak od svih prethodnih operacija daje nam mogućnost da odredimo tzv. lignin (ekrustirajuće supstance koje su neophodna komponenta zidova biljnih ćelija). Hemijska priroda lignina je nejasna. Ovaj koncept je kompozitni, uključujući kompleks različitih jedinjenja koja nisu podložna hidrolizi čak ni pod uticajem tako koncentrisanih kiselina kao što su gore pomenutih 80% H2SO4 i 42% HCl. Njegova velika otpornost na destruktivno djelovanje mikroba daje pravo da se smatra jednom od uobičajenih komponenti humusa u tlu.
6. Grupa spojeva koji sadrže dušik igra izuzetno važnu ulogu u životu biljaka i životinja, jer je sastavni dio ćelijske plazme. Ova grupa je brojna i raznolika po svojim svojstvima. Neka od ovih jedinjenja su rastvorljiva u vodi (vidi gore: rastvorljivi proteini, aminokiseline, itd.); drugi dio se lako hidrolizira kada je izložen ključanju razrijeđenih kiselina (sami proteini), a zatim proizvodi spojeve topljive u vodi; treći dio se hidrolizira samo kada je izložen koncentrisanim kiselinama itd.
Sa ove tačke gledišta, grupa azotnih organskih jedinjenja mora se prepoznati kao veoma različita - po stepenu stabilnosti i razgradnje njenih pojedinačnih predstavnika, a samim tim i po stepenu učešća u formiranju kompleksa humusa.
Pored raznih gore navedenih organskih jedinjenja, uvijek promatramo u sastavu tijela umirućih biljaka i životinja različitu količinuširok izbor mineralnih (pepela) materija. Sva ova raznovrsna jedinjenja, ulazeći u različite horizonte trošenja stena tokom procesa formiranja tla, doživljavaju različite sudbine: neki od njih, postajući vlasništvo mikroba, brzo se razgrađuju i raspadaju, drugi prolaze kroz niz složenih pojava interakcije sa mineralne komponente tla, čiji je jedan od rezultata onaj relativno stabilan i izdržljiv organomineralni kompleks koji se naziva humus. Ovi fenomeni interakcije su složeni i raznoliki: ovdje postoje čisto hemijske reakcije između komponenti stene koja je istrošena i onih rastvorljivih produkata raspadanja organskih ostataka koji su podložni sistematskom ispiranju iz potonjih atmosferskim padavinama, i mikrobiološke pojave koje se sastoje od različitih procesa razlaganje organskih jedinjenja i pojednostavljivanje njihovog sastava, as druge strane, reverzna sinteza nastalih produkata u organizmu mikroorganizama u procesu njihove ishrane sa stvaranjem novih složenih organskih supstanci, i, konačno, fizičko-hemijske pojave povezane sa koloidno stanje supstanci koje su u interakciji i koje dovodi do stvaranja posebnih „adsorpcionih jedinjenja“ u tlu.
Na osnovu činjenice da od svih organskih spojeva koji čine biljne ostatke, lignin ima najveću otpornost na razgradno djelovanje mikroba; s druge strane, navodeći činjenicu da u procesu razgradnje ovih ostataka dolazi do akumulacije proteinskih (i drugih azotnih) kompleksa i, nadalje, da su u svim tlima koje je autor analizirao, sada navedene supstance činile do 80% ukupne organske materije ovih tla, itd., - Waksman pretpostavlja da se humus tla sastoji od osnovnog i složenog kompleksa - jezgre, koje uključuje frakcije uglavnom lignina i proteina, koji su u bliskoj hemijskoj vezi sa jedan drugog.
Ovo glavno jezgro prati niz drugih tvari koje su ili ostale od razgradnje biljnih i životinjskih ostataka, ili su sintetizirane zbog vitalne aktivnosti mikroorganizama.
Među tim sporednim komponentama humusa u zemljištu nalaze se neke masti i voskovi, hemiceluloze, viši alkoholi, organske kiseline itd. U gore navedenim tlima koje je analizirao Waksman, organska tvar zapravo sadrži samo oko 16% ugljikohidrata nerastvorljivih u vodi (celuloza, hemiceluloze i dr.) i samo 2,5-3% supstanci rastvorljivih u etru i alkoholu, dok je zbir proteina i lignina činio i do 80% ukupne organske materije ovih zemljišta.
Uzimajući u obzir da proteinska frakcija koja ulazi u tlo sa biljnim i životinjskim ostacima, kao i nastaje u njemu tokom sintetizirajuće aktivnosti mikroba, može varirati po svom hemijskom sastavu i da ligninska grupa može predstavljati i kompleks jedinjenja koji se razlikuju. značajno jedno od drugog, jasno je da unutrašnja konstitucija ligninsko-proteinskog jezgra u različitim tlima koja se formiraju i razvijaju u različitim uslovima mogu značajno da variraju među sobom.
Waksman je bio u mogućnosti umjetno sintetizirati ovaj lignin-proteinski kompleks u laboratorijskim uvjetima. Pokazalo se da se potonji po ukupnom zbiru svojih svojstava oštro razlikuje od svojstava pojedinačnih komponenti uključenih u njegov sastav - lignina i proteina - i istovremeno dobija sve one hemijske, fizičko-hemijske i biološka svojstva, koje općenito smatramo karakterističnim za humus (ili, tačnije, za onaj njegov dio koji se zove huminska kiselina): rastvorljivost u lužinama i naknadno taloženje kiselinama, tamna boja, otpornost na razgradno djelovanje mikroba (proteinskih tvari koje se obično lako razgradljivo djelovanje mikroorganizama, kao rezultat njihove interakcije s ligninom, stiču, kako se ispostavilo, veću otpornost).
Waksman je mogao dalje dobiti vještačka jedinjenja„lignin-protein” kompleks sa različitim bazama (Ca, Mg, Fe, Al), osim toga, koristeći metode slične onima koje se obično koriste za dobijanje različitih soli huminske kiseline; Ove studije, svojim daljim razvojem, mogu donekle razjasniti saznanja o povezanosti između organskog jezgra i elemenata pepela humusa tla. Inače, ustanovljeno je da lignin-proteinski kompleks ima

Primarna proizvodnja na Zemlji nastaje u ćelijama zelenih biljaka pod uticajem sunčeve energije, kao i nekih bakterija usled hemijskih reakcija.

Fotosinteza je proces stvaranja organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode na svjetlu uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata (hlorofil u biljkama, bakteriohlorofil i bakteriorodopsin u bakterijama).

Asimilirana energija fotona se pretvara u energiju veza hemijskih supstanci sintetizovanih tokom ovih procesa.

Osnovna reakcija fotosinteze može se zapisati na sljedeći način:

gdje je H 2 X “donator” elektrona; H – vodonik; X – kisik, sumpor ili drugi redukcijski agensi (na primjer, sulfobakterije koriste H 2 S kao redukcijsko sredstvo, druge vrste bakterija koriste organsku tvar, a većina zelenih biljaka koje provode asimilaciju klorofila koristi kisik).

Vrste fotosinteze:

1. Fotosinteza bez hlorofila.

2. Fotosinteza hlorofila

A). Anoksigena fotosinteza. Proces stvaranja organskih supstanci na svjetlu, u kojem ne dolazi do sinteze molekularnog kisika. Izvode ga ljubičaste i zelene bakterije, kao i Helicobacter.

b). Oxygenic fotosinteza sa oslobađanjem slobodnog kiseonika. Kiseonička fotosinteza je mnogo raširenija. Izvode ga biljke, cijanobakterije i proklorofiti.

Osnovna reakcija fotosinteze koju provode biljke može se zapisati na sljedeći način:

Faze (faze) fotosinteze:

· fotofizičke;

· fotohemijski;

· hemijski (ili biohemijski).

U prvoj fazi dolazi do apsorpcije svjetlosnih kvanta pigmentima, njihovog prijelaza u pobuđeno stanje i prijenosa energije na druge molekule fotosistema.

U drugoj fazi, naelektrisanja se odvajaju u reakcionom centru i elektroni se prenose duž fotosintetskog lanca transporta elektrona. Energija pobuđenog stanja pretvara se u energiju hemijske veze. Sintetiziraju se ATP i NADPH.

U trećoj fazi dolazi do biokemijskih reakcija u sintezi organskih supstanci koristeći energiju akumuliranu u fazi ovisnosti o svjetlosti sa stvaranjem šećera i škroba. Reakcije biohemijske faze odvijaju se uz učešće enzima i stimulisane su temperaturom, zbog čega se ova faza naziva termohemijska.

Prve dvije faze zajedno se nazivaju svjetlosno zavisna faza fotosinteze - svjetlost. Treća faza se javlja bez obaveznog sudjelovanja svjetlosti - tame.

Energija Sunca se koristi u procesu fotosinteze i akumulira se u obliku hemijskih veza u produktima fotosinteze, a zatim se kao hrana prenosi svim ostalim živim organizmima. Fotosintetska aktivnost zelenih biljaka obezbjeđuje planetu organskom tvari i sunčevom energijom akumuliranom u njoj – izvoru nastanka i faktoru razvoja života na Zemlji.

Među svim zrakama sunčeve svjetlosti obično se izdvajaju zrake koje utječu na proces fotosinteze, ubrzavajući ili usporavajući njegov napredak. Ove zrake se obično nazivaju fiziološki aktivno zračenje(skraćeno PAR). Najaktivniji među PAR su narandžasto-crveni (0,65...0,68 µm), plavo-ljubičasti (0,40...0,50 µm) i blizu ultraljubičasti (0,38...0,40 µm). Žuto-zeleni (0,50...0,58 mikrona) zraci se manje apsorbuju, a infracrveni zraci se praktično ne apsorbuju. U razmeni toplote biljaka učestvuje samo daleko infracrveno, što ima neke pozitivne efekte, posebno na mestima sa niskim temperaturama.

Sintezu organske materije mogu obavljati bakterije sa ili bez upotrebe sunčeve svetlosti. Smatra se da je bakterijska fotosinteza bila prva faza u razvoju autotrofije.

Bakterije koje koriste procese povezane sa oksidacijom jedinjenja sumpora i drugih elemenata za formiranje organske materije klasifikovane su kao hemosintetika.

Formiranje organske tvari, kako na kopnu tako i u oceanu, počinje djelovanjem sunčeve svjetlosti na hlorofil zelenih biljaka. Od svakog miliona fotona koji stignu do geografskog omotača, ne više od 100 se koristi za proizvodnju hrane. Od toga, 60 ih konzumiraju kopnene biljke, a 40 okeanski fitoplankton. Ovaj dio svjetlosti obezbjeđuje planetu organskom materijom.

Fotosinteza se odvija u rasponu topline od 3 do 35°C. U savremenim klimatskim uslovima, vegetacija zauzima 133,4 miliona km 2 zemljišta. Ostatak područja otpada na glečere, rezervoare, zgrade i kamenite površine.

U sadašnjoj fazi razvoja Zemlje, kontinentalni i okeanski dijelovi biosfere se razlikuju. Gotovo da nema viših biljaka u okeanu. Površina litoralne zone na kojoj rastu biljke pričvršćene za dno iznosi samo 2%. ukupna površina okeansko dno. Osnova života u okeanu su mikroskopske fitoplanktonske alge i mikroskopski biljojedi zooplanktonski organizmi. I jedni i drugi su izuzetno rasuti u vodi; koncentracija života je stotinama hiljada puta manja nego na kopnu. Prethodne precijenjene biomase oceana su revidirane. Prema novim proračunima, njegova ukupna masa je 525 puta manja nego na kopnu. Prema V. G. Bogorovu (1969) i A. M. Ryabčikovu (1972), godišnja produktivnost biomase na Zemlji iznosi 177 milijardi tona suhe tvari, od čega 122 milijarde tona potiče od kopnene vegetacije, a 55 milijardi tona od morskog fitoplanktona. Iako je volumen biomase u moru mnogo manji nego na kopnu, njegova produktivnost je 328 puta veća (A. M. Ryabchikov) nego na kopnu, to se objašnjava brzom smjenom generacija algi.

Biomasa zemljišta sastoji se od fitomase, zoomase, koja uključuje insekte, i biomase bakterija i gljiva. Ukupna masa organizama u zemljištu dostiže oko 1-10 9 tona, a glavni udio (do 99%) zoomase čine organizmi beskičmenjaci.
Generalno, u biomasi zemljišta dominira biljna materija, uglavnom drvenasta: fotomasa čini 97-98%, a zoomasa 1-3% mase (Kovda, 1971).
Iako masa žive materije nije velika u poređenju sa zapreminom lito-, hidro-, pa čak i atmosfere, njena uloga u prirodi je neuporedivo veća od njene specifične težine. Na primjer, na 1 hektaru koji zauzimaju biljke, površina njihovog lišća može doseći 80 hektara, može se obavljati direktan posao, a površina zrna klorofila, odnosno aktivne radne površine, je stotine puta veća . Površina zrna hlorofila svih zelenih biljaka na Zemlji približno je jednaka površini Jupitera.

Još jednom naglasimo da je fotosinteza veoma napredan oblik akumulacije energije, čija se količina izražava kao 12,6-10 21 J (3-1021 cal). Ova energija godišnje proizvodi oko 5,8-10 11 tona organske materije na Zemlji, uključujući 3,1 ∙ 10 10 tona na kopnu. Od ovog broja, učešće šuma je 2,04-10 10, stepa, močvara i livada 0,38-10 10, pustinja 0,1 ∙ 10 10 i kultivisane vegetacije 0,58-10 10 tona (Kovla, 1971).

1 g zemlje pamučnog polja sadrži 50-100 hiljada mikroorganizama, što znači nekoliko tona po hektaru (Kovda, 1969). Neka tla na 1 hektaru sadrže do 10 milijardi okruglih glista, do 3 miliona glista i 20 miliona insekata.

sažetak ostalih prezentacija

“Kultura biljnih ćelija i tkiva” - Funkcije hormona u kalusogenezi. Faktori koji utiču na sintezu. Diferencirane ćelije. Vrste kultura ćelija i tkiva. Genetska heterogenost. Kulture biljnih ćelija. Dediferencijacija. Karakteristike ćelija kalusa. Istorijski aspekti. Formiranje krunskih žuči. Kultura jedne ćelije. Razlozi za asinhroniju. Sinteza sekundarnih metabolita. Diferencijacija tkiva kalusa. Fizički faktori.

“Listove biljke” - Petiolate listove. Šta je ivica lisne ploče? List je i organ disanja, isparavanja i gutacije (izlučivanja kapljica vode) biljke. Koja vrsta venacije? Složeni listovi. Opišite list. Listovi se nalaze na obje strane peteljke na određenoj udaljenosti jedan od drugog. Sesilni listovi. Rub lisne plocice. Trosložni. Nasuprot. Whorled. Vene. Jednostavni listovi. U botanici, list je vanjski organ biljke čija je glavna funkcija fotosinteza.

“Klasifikacija voća” - bundeva. Pomeranac. Klasifikacija voća. Organi cvjetnica. Uporedite. Berry. Apple. Juicy fruits. Pronađite čudnu. Polydrupe. Konsolidacija proučenog materijala. Drupe. Pericarp. Reproduktivni organi. Voće, njihova klasifikacija.

“Voće i sjemenke” - Pod. Ne dozvolite da vam duša bude lenja. Laboratorijski rad. Tikva. Caryopsis. Znanje. Drupe. Transfer. Drvo znanja. Pitanja za konsolidaciju. Širi se raspršivanjem. Širenje vodom. Znakovi sjemena. Neplodnost. Neupadljiv cvijet. Transfer na vanjskim integumentima. Formiranje fetusa. Kutija. Rad u grupama. Polydrupe. Fetus. Širi se vjetrom. Zašto se sjeme treba raspršiti?

“Struktura izdanka” - gomolja. Vrste bubrega. Formira se od pupoljaka pri dnu stabljike. Vanjska struktura izdanka. Organske materije. Unutrašnja struktura. Razvoj izdanka iz pupoljka. Internodije su jasno definisane. Bekstvo. Root gomolja. Rast stabljike. Stem. Escape modifikacije. Raznolikost izdanaka. Corm. Transport tvari duž stabljike. Rhizome. Sijalica. Grananje. Lukovica i kora. Vage. Bud.

“Zadaci o građi biljaka” - Lokacija vaskularnih snopova. Pogledajte sliku i odgovorite na pitanja. Horizontalni transport. Podzemne modifikacije izdanaka. Struktura bubrega. Lokacija izdanaka u prostoru. Biljna tkiva. Grananje izdanaka. Struktura konusa rasta. Vanjska struktura korijena. Tillering. Root modifikacije. Pogledaj crtež. Didaktika za interaktivnu tablu iz biologije. Raspored listova.