Tworzenie substancji organicznych. Substancje organiczne: przykłady. Przykłady powstawania substancji organicznych i nieorganicznych W jakich narządach zachodzi powstawanie substancji organicznych?

7. klasa.

Lekcja______

Temat: Tworzenie substancji organicznych w roślinie.

Cel lekcji : kształtowanie wiedzy uczniów na temat powstawania substancji organicznych w roślinie.

Zadania:

Oedukacyjny : powtórzy wiedzę uczniów na temat budowy zewnętrznej liścia, jego różnorodności. Wyjaśnić pojęcia „chlorofil”, „fotosynteza”, „żywienie roślin”, zapoznać uczniów z procesem powstawania substancji organicznych i warunkami ich powstawania,ze znaczeniem liści dla roślin,znaczenie roślin zielonych dla życia na Ziemi.

korygując - rozwijanie: rozwój spójnej mowy, wzbogacanie słownictwa o nowe pojęcia, rozwój operacje umysłowe(umiejętność porównywania, uogólniania, wyciągania wniosków,ustalić związki przyczynowo-skutkowe); - edukacyjny: pielęgnuj troskliwą postawę wobec przyrody,kształtowanie u dzieci poczucia odpowiedzialności za stan środowiska.

Typ lekcji – połączone.

Forma organizacji: fajna lekcja.

Sprzęt : komputer, prezentacja na temat „Powstanie substancji organicznych”, sprzęt laboratoryjny do demonstracji doświadczeń, zadania do samodzielnego sprawdzenia, karty z materiałami dydaktycznymi i zadaniami, materiały testowe, zielnik, podręcznik Biologia 7 klasa.

1. Moment organizacyjny.

Sprawdzanie gotowości uczniów do zajęć. Nastrój psychiczny.

Mobilizujący początek.

Wyłania się z pąków

Kwitną wiosną,

Latem szeleszczą

Jesienią latają.

2. Sprawdzanie pracy domowej. „Struktura zewnętrzna liścia. Różnorodność liści.

A). Badanie czołowe:

Co to jest liść?

Z jakiego narządu zarodka się rozwija?

Jaka jest budowa zewnętrzna liścia?

Jak można przymocować prześcieradło?

Jakie znasz rodzaje żyłkowania?

Które rośliny mają żyły łukowate i równoległe?

Do jakich roślin należy żyłkowanie siatkowe?

Jakie znaczenie mają żyły w życiu roślin?

Które liście nazywamy prostymi, a które złożonymi?

B). Praca z kartami.

Karta „Struktura zewnętrzna liści, różnorodność liści”

1. Uzupełnij zdania:

Liść to ________________________________________

2. Z czego składa się liść? _________________________________________

3. Określ żyłkowanie liści

4. Które liście nazywane są prostymi?

5. Które liście nazywane są złożonymi?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Połącz strzałkami:

Liście proste Liście złożone

V). Praca z zielnikiem. Niezależna praca

Teraz musisz wykonać zadanie. Zbadaj liście roślin, zbadaj wygląd i kształt liścia, określ rodzaj żyłkowania. Przedstaw zbadane dane w tabeli.

Nazwa rośliny

Kształt liścia

Proste lub złożone

Rodzaj wentylacji

Klasa

Brzozowy

Róża

Lilia doliny

Banan

Nauczyciel wspólnie z uczniami sprawdza wykonane zadanie.

3. Aktualizowanie wiedzy na temat lekcji.

Korzenie dostarczają roślinom jedynie wodę i sole mineralne, ale rośliny potrzebują także substancji organicznych do prawidłowego wzrostu i rozwoju. Skąd pochodzą te substancje w roślinie? Wielu naukowców próbowało rozwiązać tę tajemnicę żywej natury.NajpierwXVIV. Holenderski przyrodnik Jan van Helmont również zainteresował się tym zagadnieniem i postanowił przeprowadzić eksperyment. Do doniczki włożył 80 kg ziemi i posadził gałązkę wierzby. Przykryj ziemię w doniczce, aby zapobiec przedostawaniu się na nią kurzu. Podlewałem gałązkę wyłącznie wodą deszczową, która nie zawierała żadnych składników odżywczych. Po 5 latach wyhodowaną wierzbę wyjęto z ziemi i zważono. W ciągu 5 lat jej waga wzrosła o 65 kg. Masa gleby w doniczce zmniejszyła się zaledwie o 50 g! Skąd roślina wzięła 64 kg 950 g materii organicznej? Wielu naukowców próbowało rozwiązać tę zagadkę żywej przyrody. NajpierwXVIV. Holenderski przyrodnik Jan van Helmont również zainteresował się tym zagadnieniem i postanowił przeprowadzić eksperyment. Do doniczki włożył 80 kg ziemi i posadził gałązkę wierzby. Przykryj ziemię w doniczce, aby zapobiec przedostawaniu się na nią kurzu. Podlewałem gałązkę wyłącznie wodą deszczową, która nie zawierała żadnych składników odżywczych. Po 5 latach wyhodowaną wierzbę wyjęto z ziemi i zważono. W ciągu 5 lat jej waga wzrosła o 65 kg. Masa gleby w doniczce zmniejszyła się zaledwie o 50 g! Skąd roślina wzięła 64 kg 950 g materii organicznej?

Odpowiedzi uczniów oparte na wiedzy i doświadczeniu życiowym.

( Rośliny są w stanie same wytwarzać materię organiczną.)

4. Określenie tematu i celu lekcji.

Temat: Powstawanie substancji organicznych w roślinach Dowiesz się, jakie warunki są potrzebne do powstawania substancji organicznych i jakie znaczenie ma ten proces dla życia na Ziemi.

5. Pracuj nad tematem lekcji.

Opowieść nauczyciela, prezentacja, demonstracja eksperymentów.

1. Z czego zbudowane są rośliny?

Rośliny zawierają substancje organiczne i nieorganiczne.

Substancje nieorganiczne, jak pamiętacie z 6 klasy, to woda i sole mineralne.

A substancje organiczne tworzące rośliny obejmują cukier (czujesz to, jedząc winogrona), witaminy (które są szczególnie obfite w cytrynie, porzeczkach itp.), Białka roślinne (w fasoli, grochu itp.)

Skład roślin

Materia organiczna

Substancje nieorganiczne

Cukier

tłuszcz

woda

Minerały

Skrobia

witaminy

wiewiórki

Dokończ wypełnianie diagramu w zeszycie w oparciu o wyniki eksperymentów.

Demonstracja eksperymentów:

Doświadczenie 1. Wykrywanie tłuszczu na przykładzie słonecznika.

1. Obierz kilka nasion słonecznika.

2. Umieść nasiona na bibule.

3. Dociśnij ziarno i usuń zmiażdżone ziarno.

Co widzisz? Na bibule znajduje się tłusta plama.

Wniosek: oznacza to, że nasiona słonecznika zawierają tłuszcz.

Eksperyment 2. „Wykrywanie skrobi”.

1. Weź ziemniaka i przekrój go na pół.

2. Weź pipetę i jod. Umieść 2-3 krople jodu na pokrojonym ziemniaku.

Co widzisz? Na kawałku ziemniaka zobaczysz niebieską plamę.

Wniosek: oznacza to, że w ziemniakach jest skrobia.

Ale skąd biorą się te wszystkie substancje w roślinach? Czy roślina pobiera z gleby wodę i sole mineralne? Skąd pochodzą substancje organiczne?

2. Tworzenie substancji organicznych w roślinach

Na to pytanie odpowiedział rosyjski naukowiec Kliment Arkadiewicz Temiryazev.

Odkrył, że w liściach powstają substancje organiczne.

Liście są nie tylko częścią pędu, ale także osobliwe, niepowtarzalne

laboratoria, w których powstają substancje organiczne: cukier i skrobia. Ten

proces ten jest prawdopodobnie najbardziej niezwykłym procesem zachodzącym na naszym świecie

planeta. Dzięki niemu istnieje całe życie na Ziemi.

Weźmy pod uwagę zielony liść rośliny. (slajd)

Liść ma zielony kolor. Wyjaśnia to fakt, że liść zawiera zieloną substancję - chlorofil.

Praca ze słownictwem. Praca ze słownikiem biologicznym s. 221.

Na tablicy zawieszana jest kartka z napisem „Chlorofil”.

Chlorofil - zielona substancja roślin, która znajduje się w specjalnych ciałach - chloroplastach.

To w nich powstaje materia organiczna.Ale do tworzenia substancji organicznych konieczne są pewne warunki.

3. Warunki powstawania substancji organicznych przez rośliny.

Przede wszystkim potrzebujesz chlorofilu. Chlorofil zadziała, jeśli na liść spadnie światło. Oświetlony liść pobiera dwutlenek węgla z powietrza. Woda dostaje się do liścia z korzeni. Cały ten proces zachodzi w obecności ciepła.

Praca ze słownictwem „Fotosynteza”

Nazywa się powstawanie substancji organicznych w świetle za pomocą chlorofilufotosynteza.

Fotosynteza - /fotoświatło, synteza - powstawanie/.

Pisanie w notatniku

Warunki powstawania substancji organicznych przez rośliny

1 obecność chlorofilu.

2 światło.

3. dwutlenek węgla.

4 ciepłe.

5 woda.

Kiedy wszystkie te warunki - chlorofil, światło, dwutlenek węgla, ciepło, woda - są obecne, w liściach tworzy się cukier. Część cukru znajdującego się już w liściach zamienia się w skrobię.Tworzenie się skrobi w liściach to odżywianie roślin.

Projekcja prezentacji „Powstanie skrobi w liściach roślin pod wpływem światła”

1. Pelargonię umieszczono w ciemnej szafce na 3 dni, aby umożliwić odpływ składników odżywczych z liści.

2. Następnie roślinę umieszczono w świetle na 8 godzin,

3. Usunęliśmy liść rośliny i najpierw umieściliśmy go w gorącej wodzie (zniszczyło to powłokę i główną tkankę liścia), liść zmiękł, następnie włożyliśmy go do wrzącego alkoholu (w tym przypadku liść stał się odbarwił się, a alkohol stał się jasnozielony od chlorofilu).

4. Następnie przebarwiony liść potraktowano słabym roztworem jodu

5. Wynik: pojawienie się niebieskiego koloru po potraktowaniu liści jodem.

Wniosek: Rzeczywiście, w liściach utworzyła się skrobia.

Pamiętaj, że w przeciwieństwie do innych żywych organizmów, rośliny nie wchłaniają substancji organicznych, same je syntetyzują.

W procesie tworzenia materii organicznej rośliny wydzielają tlen.

W XVIII w. W 1771 r. angielski chemikJózefa Priestleyaprzeprowadził następujący eksperyment: umieścił dwie myszy pod szklanym dzwonkiem, ale pod jednym z nich umieścił roślinę doniczkową. Spójrz na ilustrację i powiedz, co stało się z myszą, gdy nie było rośliny doniczkowej. Mysz umarła.

Tak, niestety mysz zdechła. Zastanów się, jak wytłumaczyć fakt, że mysz pod drugim kapturkiem, w którym umieszczono roślinę doniczkową, pozostała żywa?

Pamiętaj, który z poniższych gazów jest niezbędny do oddychania żywym istotom? Tlen.

Prawidłowy. Odpowiedzieliśmy więc na pytanie, dlaczego mysz przeżyła. Roślina doniczkowa produkowała tlen, a mysz używała go do oddychania.

Substancje organiczne wytwarzane podczas fotosyntezy są potrzebne do odżywiania wszystkich części rośliny, od korzeni po kwiaty i owoce. Im więcej energii słonecznej i dwutlenku węgla otrzyma roślina, tym więcej materii organicznej wyprodukuje. W ten sposób roślina żeruje, rośnie i przybiera na wadze.

Rzeczywiście rośliny wytwarzają substancje organiczne na własne potrzeby, ale także dostarczają pożywienia innym żywym organizmom i dostarczają tlenu do oddychania wszystkim żywym istotom. Pokrywa roślinna Ziemi nazywana jest „zielonymi płucami planety”. To, czy pozostaną zdrowe, zależy od Was i ode mnie, od tego, jak mądrze gospodarujemy danym nam majątkiem.

FIMINUTA

GIMNASTYKA DLA OCZU

Chłopaki, posłuchajcie słów K.A. Timiryazev „Daj najlepszemu kucharzowi tyle świeżego powietrza, ile chce, tyle światła słonecznego, ile chce i całą rzekę czystej wody i poproś go, aby z tego wszystkiego przygotował cukier, skrobię, tłuszcze i zboże - uzna, że ​​się śmiejesz na niego.

Ale to, co człowiekowi wydaje się absolutnie fantastyczne, dzieje się bez przeszkód w zielonych liściach.

Jak rozumiesz to wyrażenie?

6. Pierwotne utrwalenie i korekta wiedzy.

Jaki gaz pochłaniają zielone liście roślin? Węglowy.

Jaka substancja przedostaje się do liści przez naczynia łodygi? Woda.

Który ważny warunek niezbędny? Światło słoneczne.

Jaki gaz wydzielają zielone liście roślin? Tlen.

Który substancje złożone tworzą się w liściach. Materia organiczna

Nazwij ten proces. Fotosynteza.

Jak nazywa się substancja, w której zachodzi proces fotosyntezy? Chlorofil.

Narysuj i zapisz schemat fotosyntezy

DWUTLENEK WĘGLA + WODA = SUBSTANCJE ORGANICZNE + TLEN

Fotosynteza to proces zachodzący w zielone liście rośliny w świetle , z którego dwutlenek węgla i wodę powstają materia organiczna i tlen.

7. Konsolidacja badanego materiału.

(zadanie zmienne)

1. Badanie czołowe

Chłopaki, dzisiaj na zajęciach nauczyliście się wielu nowych i ciekawych rzeczy.

Odpowiedz na pytania:

1.Jaki proces nazywa się fotosyntezą?

2.Przy pomocy jakiej substancji w liściach zachodzi proces fotosyntezy?

3. Co tworzą substancje organiczne w zielonych liściach?

4. Jaki gaz wydziela się z zielonych liści pod wpływem światła? Jakie ma znaczenie dla organizmów żywych?

5. Jakie warunki są niezbędne do przebiegu fotosyntezy?

2. Testowanie

„Tworzenie substancji organicznych w liściach”.

W jakiej części rośliny powstają substancje organiczne?

źródło;

arkusz;

trzon;

kwiat.

Jakie warunki są niezbędne do powstawania substancji organicznych w roślinie?

chlorofil, światło, ciepło, dwutlenek węgla, woda;

chlorofil, ciepło;

dwutlenek węgla, woda.

Jaki gaz wydziela roślina podczas tworzenia skrobi?

azot;

tlen;

dwutlenek węgla.

W jaki sposób roślina wykorzystuje materię organiczną?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Karta „Warunki powstawania substancji organicznych w roślinach”.

Dodatkowyzadanie.

Przeczytaj treść listu. Znajdź błędy, które popełnił autor listu?

Poprawiać błędy.

Witam młodych bioluchów! Pozdrawiam Cię Alosza Pereputkin. Jestem wielkim koneserem

proces fotosyntezy. Och, znasz go? otosynteza zachodzi w korzeniach i liściach,

tylko w nocy, kiedy nikt Ci nie przeszkadza. Podczas tego procesu wytwarzana jest woda i zużywany jest tlen. Księżyc wysyła swoją energię, a w komórkach powstają substancje organiczne.

substancje: najpierw skrobia, a następnie cukier. Podczas procesu fotosyntezy uwalniana jest duża ilość

energii, dzięki czemu rośliny nie boją się chłodu zimą. Bez fotosyntezy udusilibyśmy się, ponieważ nie byłoby wzbogacenia atmosfery dwutlenkiem węgla.

Podsumowanie lekcji

Na lekcji dowiedzieliśmy się, jak rośliny odżywiają się i rosną; udowodniono, że bez zielonego liścia roślina nie tylko nie mogłaby żyć, ale w ogóle nie byłoby życia na Ziemi, ponieważ tlen zawarty w atmosferze ziemskiej, który istoty żywe oddychają, powstał w procesie fotosyntezy. Wielki rosyjski botanik K.A. Timiryazev nazwał zielony liść wielką fabryką życia. Surowcami do tego są dwutlenek węgla i woda, silnik jest lekki. Zielone rośliny, stale uwalniając tlen, nie pozwolą ludzkości umrzeć. A o czyste powietrze trzeba dbać.

W rocku chciałbym zakończyć poezją

Fotosynteza zachodzi w świetle przez cały rok.

Daje ludziom żywność i tlen.

Bardzo ważne proces - fotosynteza, Przyjaciele,

Nie możemy się bez tego obejść na Ziemi.

Owoce, warzywa, pieczywo, węgiel, siano, drewno opałowe -

Fotosynteza jest głową tego wszystkiego.

Powietrze będzie czyste, świeże, jak łatwo się oddycha!

I warstwa ozonowa nas ochroni.

Praca domowa

Szczątki roślinne i zwierzęce gromadzące się na powierzchni zwietrzałej skały oraz w jej mniej lub bardziej górnych horyzontach możemy zaobserwować w najróżniejszych stadiach rozkładu lub 1) w postaci słabo rozłożonych szczątków, które z czasem kumulują się w postaci z różnych „filców” (w lasach „filc leśny”, na stepach „step”), charakteryzujących się tak niskim rozkładem składników wchodzących w ich skład, że z łatwością możemy rozróżnić poszczególne części roślin lub zwierząt; lub 2) w postaci części roślin (i zwierząt), które w mniejszym lub większym stopniu utraciły już swój pierwotny kształt i wygląd; ukazują się nam wówczas w postaci odrębnych fragmentów, w różnym stopniu zdeformowanych, zrumienionych i mających delikatną, kruchą konsystencję i strukturę. Ale już na tym etapie rozkładu możemy je oddzielić od cząstek mineralnych skały różnymi metodami mechanicznymi – mocząc je, bo są bardziej specyficzne, w wodzie, czasem wybierając pęsetą itp.; wreszcie, 3) w dalszym etapie rozkładu opisywane szczątki całkowicie tracą swoje pierwotne właściwości i wchodzą w tak bliski związek chemiczny z mineralną substancją skały, która jest już nierozerwalnie związana z tą ostatnią w jakikolwiek sposób mechaniczny.
Ten etap rozkładu charakteryzuje się całkowitą asymilacją powstałych produktów przez bazę mineralną skały; Produkty te możemy oddzielić od części mineralnej jedynie stosując energiczne techniki chemiczne lub niszcząc te produkty (spalając).
Efektem tak ścisłego chemicznego połączenia produktów rozkładu szczątków roślinnych i zwierzęcych z mineralną częścią skały wietrznej jest kompleks specjalnych, tzw. związków „organiczno-mineralnych”, które kumulują się w glebie w różnej ilości, wyróżniają się względną stabilnością i wytrzymałością swojego składu i nadają glebie mniej lub bardziej ciemny kolor. Ta grupa produktów, stanowiąca integralną część gleby, „zasymilowana” przez nią i związana chemicznie, nazywana jest humusem glebowym (humusem).
Z powyższego jasno wynika, że ​​nie każdy związek organiczny występujący w glebie powinien należeć do kategorii próchnicy, czyli próchnicy, związków glebowych. Zatem „wolne” węglowodany, tłuszcze itp., które mogą tworzyć się w glebie w wyniku rozkładu pozostałości roślinnych i zwierzęcych, nie stanowią jeszcze tej nowej formacji organiczno-mineralnej, którą nazywamy humusem. Ze względu na bogatą mikroflorę występującą w glebach oraz różnorodność enzymów występujących w glebach, wspomniane związki organiczne ulegają zwykle tak szybkim i łatwym przemianom, że można je nazwać, w dosłownym tego słowa znaczeniu, związkami ulotnymi i przejściowymi. Rzeczywiście, bezpośrednia analiza zwykle pokazuje niezwykle zmienne i zmienne ich ilości w tej samej glebie – często w bardzo krótkim czasie. Związki te w wyniku złożonych reakcji interakcji z substancją mineralną gleby w swoim późniejszym losie mogą oczywiście stać się integralną częścią próchnicy glebowej, ale mogą nie znaleźć do tego odpowiednich warunków fizykochemicznych i nie stać się wchodzą w skład nowo powstałego kompleksu organo-mineralnego i pozostają „wolne”, nie będąc składnikami próchnicy.
Jeśli chodzi o te związki mineralne, które zawsze wchodzą w skład szczątków roślinnych i zwierzęcych, podczas rozkładu tych ostatnich związki te również spotykają podwójny los: niektóre z nich zostają uwolnione od silnego i złożonego związku, w jakim znajdowały się za życia tego czy innego organizmu ze związkami organicznymi tego ostatniego i wytrąca się w powierzchniowych poziomach gleby w postaci pewnych „czystych” formacji mineralnych (jak mówią, następuje „całkowita mineralizacja pozostałości organicznych”); druga część również bierze bezpośredni udział w syntezie i budowie kompleksu organo-mineralnego, o którym teraz mówimy.
Zatem nie wszystkie składniki mineralne gleby i nie wszystkie jej związki organiczne są składnikami jej kompleksu próchnicznego.
Z kategorii substancji humusowych znajdujących się w glebie należy wyłączyć także te, nawet silnie zdeformowane, pozostałości rozkładających się roślin i zwierząt, które możemy oddzielić mechanicznie od masy gleby (resztki systemu korzeniowego, skrawki liści, resztki chitynowych powłok owadów itp.).
Tym samym odróżniamy pojęcie „składnika organicznego” gleby od jej „części próchnicznej”. Druga koncepcja jest częścią pierwszej. Należy o tym pamiętać podczas całej naszej późniejszej prezentacji.
Skład chemiczny tego złożonego kompleksu, zwanego humusem glebowym lub humusem, jest nadal bardzo słabo poznany, mimo że badania tego obiektu rozpoczęły się bardzo dawno temu. Główną przyczyną tego braku badań jest fakt, że nie opracowano jeszcze niezawodnych metod pozwalających w ten czy inny sposób zindywidualizować ten złożony obiekt, nadal nie ma metod uzyskania go w postaci krystalicznej itp.
Ostatnie lata upływały jednak pod znakiem szeregu badań, które znacząco posunęły się do przodu w badaniu tego kompleksu.
Pomiędzy naturą związków organicznych wchodzących w skład wszystkich wymienionych kategorii obiektów w środowisku naturalnym obserwujemy oczywiście cały szereg stopniowych przejść, zarówno pomiędzy minerałami pierwotnymi skały macierzystej, jak i minerałami końcowymi produktami ich rozkładu oraz pomiędzy niezakłóconymi procesami rozkładu przez pozostałości roślinne (i zwierzęce) a końcową fazą ich niszczenia, w każdej glebie możemy zaobserwować cały szereg bardzo zróżnicowanych formacji pośrednich.
Jeżeli w początkowych fazach wietrzenia skał i minerałów dominującą rolę odgrywają elementy przyrody „nieożywionej”, czyli elementy atmosfery i hydrosfery, to w kolejnych stadiach rozwoju tych procesów, kiedy skały te nabywają zdolność do zapewniają życie zasiedlającej je roślinności i w związku z tym, że zaczynają być one w ten sposób wzbogacane w produkty rozkładu tej ostatniej, rola ta przechodzi na elementy biosfery. O tym, że wiodącą rolę w procesach rozkładu umierających szczątków organicznych odgrywają zwłaszcza mikroorganizmy, udowodniły już w 1862 roku genialne badania Pasteura.
Liczne eksperymenty mające na celu określenie wpływu wysokich temperatur i różnych środków antyseptycznych na rozkład substancji organicznych ostatecznie potwierdziły to stanowisko. Należy jednak zaznaczyć, że część z tych eksperymentów wykazała, że ​​w powyższych warunkach procesy rozkładu nie ustały całkowicie, a jedynie uległy znacznemu zahamowaniu, co pozwala przypuszczać, że procesy te, choć w bardzo nieznacznym stopniu , może jeszcze czasami występować w mocy czysto interakcja chemiczna części rozkładającego się materiału. W każdym razie ostatniej kategorii zjawisk należy przypisać więcej niż skromną rolę w procesach rozkładu substancji organicznych.
Jeżeli procesy rozkładu substancji organicznych w glebie są głównie procesami biochemicznymi, wówczas jasne jest, jakie różne formy i kierunki te procesy mogą przyjmować w glebie w warunkach naturalnych, w zależności od tego czy innego przepływu powietrza, wilgotności gleby, warunków temperaturowych, chemiczne i właściwości fizyczneśrodowisko itp.
Aby zrozumieć, jak daleko może przebiegać rozkład pozostałości organicznych w każdym indywidualnym przypadku i na jakich etapach pośrednich rozkład ten może się w każdym indywidualnym przypadku opóźnić, rozważmy dalsze znaczenie w tych procesach każdy z wymienionych czynników oddzielnie i nie przytaczając całej licznej literatury na ten temat, ograniczymy się do przytoczenia jedynie ostatecznych wniosków uzyskanych w tym obszarze.
Punktem wyjścia prezentowanych tu badań jest powszechnie znane stanowisko, że uwalnianie się dwutlenku węgla z rozkładającej się materii organicznej można uznać za miarę szybkości i energii tego rozkładu (Hoppe-Seuler). Biorąc jednak pod uwagę, że w glebie równolegle z procesami rozkładu materii organicznej często zachodzą procesy odwrotne - syntetyczne - pod wpływem życiowej aktywności mikroorganizmów - a co za tym idzie ilości wydzielanego dwutlenku węgla nie zawsze może służyć jako miara rozkładu materii organicznej, można zastosować inną metodę badań, a mianowicie bezpośrednio analizę ilości zawartych w jej składzie związków mineralnych, które zostały oddzielone od rozkładającej się substancji.
Spośród najważniejszych warunków decydujących o szybkości i charakterze rozkładu substancji organicznych skupimy się na badaniu wpływu na te procesy temperatury, stopnia nawilżenia, stopnia przepływu powietrza, właściwości chemicznych środowiska, a także charakter dopływu wilgoci do rozkładającego się materiału.
Wpływ temperatury i nawilżania. Najdokładniejsze badania na ten temat przeprowadził Wollny.
Rozkładający się materiał umieszczano w rurkach w kształcie litery U i przepuszczano przez nie powietrze pozbawione dwutlenku węgla. Probówki te umieszczono w łaźniach wodnych, w których temperaturę regulowano według własnego uznania.
Jeśli wilgotność badanego obiektu pozostawała stała, wówczas wraz ze wzrostem temperatury zwiększała się ilość dwutlenku węgla (CO2). Zatem powietrze przechodzące przez rurki zawierało dwutlenek węgla (w glebie kompostowej):

Jeśli z kolei temperatura pozostała stała, a stopień nawilżenia wzrósł, to ilość CO2 również odpowiednio wzrosła:

Zatem zarówno temperatura, jak i wilgotność rozkładającego się podłoża wpływają na interesujący nas proces w jednym kierunku.
Zmieniając w swoich eksperymentach warunki temperatury i wilgotności w przeciwnych kierunkach, Wollny doszedł do wniosku, że powstawanie CO2 zachodzi najintensywniej w średnich warunkach temperatury i wilgotności. Czyli na przykład kiedy

Podobne wyniki uzyskał Fodor, którego badania są interesujące także dlatego, że pracował m.in. w bardzo wysokich temperaturach (do 137°). Wszystkie jego eksperymenty w pełni potwierdziły wnioski Wollnego; Swoją drogą stwierdził, że w bardzo wysokich temperaturach wydzielanie się dwutlenku węgla z rozkładającej się masy, choć trwało, było wyjątkowo słabe. Dalsze badania Petersena nad rozkładem materii organicznej w czarnej glebie i rozkładem drewna drzew liściastych, a także Bellena i nieżyjącego już P. Kostychewa - z opadłymi liśćmi brzozy, świeżymi igłami świerkowymi i sianem, ogólnie wykazały, że zarówno temperatura, jak i wilgotność rzeczywiście działają w tym samym kierunku, ale do pewnej granicy (w kierunku wzrostu lub odwrotnie, w kierunku spadku), gdy aktywność życiowa mikroorganizmów została już z tego powodu zakłócona i gdy proces, w związku z tym posuwał się do przodu bardzo słabo i ospale.
Ostateczny wniosek ze wszystkich tych obserwacji można sformułować następująco: energia rozkładu substancji organicznych osiąga swoje maksimum przy pewnej średniej wartości wilgotności i temperatury. Brak wilgoci powoduje zmniejszenie tej energii, a także jej nadmiar, gdyż w tym drugim przypadku utrudniana jest swobodna cyrkulacja powietrza w rozkładającej się masie. Niskie i wysokie temperatury również hamują opisywany proces.
Wyniki wszystkich tych eksperymentów i obserwacji, przeniesione do środowiska naturalnego, pomagają nam w najlepszy możliwy sposób zrozumieć przyczyny gromadzenia się w tym czy innym obszarze tej lub innej ilości próchnicy - o takim czy innym składzie. W każdym indywidualnym przypadku zawsze możemy powiązać te zjawiska z jednej strony z warunkami klimatycznymi danego obszaru i czynnikami od których zależy sytuacja mikroklimatyczna (teren, charakter roślinności itp.), z drugiej strony z zespołem wewnętrznych właściwości fizykochemicznych samej gleby (w tym przypadku jej właściwości wodnych i termicznych), przez które załamywane są wszystkie elementy przyrody otaczające tę glebę.
Wpływ właściwości chemicznych środowiska. Ograniczymy się jedynie do najbardziej ogólnych przepisów istniejących w tym zakresie.
Kwasowość środowiska, zgodnie z doświadczeniami Wollnego i wielu innych badaczy, ma przygnębiający wpływ na procesy rozkładu, co oczywiście jest całkiem zrozumiałe, jeśli pamiętamy, że dla populacji bakterii - głównego czynnika sprawczego procesów, które prowadzimy opisują - kwaśne środowisko jest trucizną (mikroflora grzybowa jednak ten czynnik jest, jak wiemy, do pewnego stopnia niewrażliwy).
Jeśli chodzi o znaczenie środowiska zasadowego, rozważymy tę kwestię nieco bliżej i będziemy pamiętać o wpływie na interesujące nas procesy jedynie poprzez obecność węglanu wapnia, ponieważ to właśnie z tym związkiem mamy najwięcej często mamy do czynienia przy omawianiu na przykład kwestii wpływu na energię rozkładu materii organicznej tak powszechnych skał macierzystych jak less, iły lessopodobne i inne utwory bogate w węglany wapnia.
Jeszcze nie tak dawno temu panowało przekonanie, że CaCO3 (węglan wapnia) znacząco przyspiesza tempo rozkładu substancji organicznych. W praktyce Rolnictwo Jeszcze do niedawna panowało stanowisko, że „wapno wzbogacając ojców, rujnuje dzieci”, czyli że substancja ta przyczynia się do niezwykle szybkiego rozkładu próchnicy w glebie, z której „wypadają” składniki odżywcze, z których (związki mineralne zawarte w it) przejściowo znacznie zwiększają żyzność gleby, ale jednocześnie pozbawiają ją podaży tych związków, z których kolejne uprawy mogłyby czerpać pożywienie. To błędne przekonanie opierało się między innymi na badaniach Petersena.
Petersen swoje doświadczenia przeprowadził na glebie zawierającej 58% próchnicy (czyli o glebie wyraźnie kwaśnej), a pod względem ilości CO2 stwierdził, że po dodaniu do tej gleby węglanu wapnia ilość tego gazu była prawie trzykrotnie większa, z czego wspomniany autor wywnioskował, że wapno znacząco przyspiesza rozkład materii organicznej. W innym eksperymencie Petersen pracował z glebą wapienną - niezmienioną, a także z tą samą glebą, ale wstępnie traktowaną kwasem solnym w celu usunięcia wapna. Wyniki były takie same. Pierwsze eksperymenty wspomnianego naukowca zostały później poddane uczciwej krytyce ze strony nieżyjącego już P. Kostychewa, który zwrócił przede wszystkim uwagę na fakt, że gleba, którą manipulował Petersen, była niewątpliwie kwaśna i zawierała dużo wolnych kwasów humusowych. Wiadomo, że dodatek węglanu wapnia do takiej gleby, uśredniając środowisko, stworzył korzystne warunki dla procesów rozkładu. Jeśli chodzi o inną grupę eksperymentów Petersena, w tym ostatnim pominięto efekt wstępnego traktowania gleby kwasem solnym, co powinno mieć szkodliwy wpływ na florę bakteryjną gleby.
Dalsze eksperymenty P. Kostycheva z liśćmi drzew i glebami czarnoziemowymi wykazały, że wręcz przeciwnie, dodatek węglanu wapnia zawsze zmniejszał energię rozkładu. Podobne wyniki uzyskali Wollny, Reitmair, Kossovich i inni.Tylko w wyjątkowych przypadkach, kiedy środowisko glebowe zawiera dużo wolnych kwasów humusowych, dodatek wapna może sprzyjać procesom rozkładu
Jak wiadomo, wzbogacanie gleb czarnoziemów w próchnicę można częściowo wytłumaczyć ochronną rolą związków wapnia wchodzących w skład najczęstszych skał macierzystych w strefie stepowej (lessy, gliny lessopodobne itp.).
Biorąc pod uwagę, że wapń jest energetycznym koagulatorem substancji koloidalnych (zarówno organicznych, jak i mineralnych), należy temu pierwiastkowi przypisać także rolę energetycznego utrwalacza związków humusowych w warstwie gleby. Utrata związków wapnia przez glebę, z tego czy innego powodu, pociąga za sobą, jak wiadomo, procesy jej całkowitej degeneracji („degradacji”) - z utratą części substancji humusowych w wyniku ługowania itp.
Wpływ przepływu powietrza na rozkład substancji organicznych. Aby wyjaśnić rolę powietrza jako jednego z czynników rozkładu materii organicznej, Wollny przeprowadził następujące doświadczenie: mieszaninę piasku kwarcowego i mączki torfowej, zwilżoną do pewnego stopnia, umieszczano w rurkach w kształcie litery U, przez które przepływało powietrze. o różnej zawartości tlenu, a także czystego azotu i czystego tlenu. Co 24 godziny oznaczano ilość dwutlenku węgla. Wyniki eksperymentów wykazały, że rozkład materii organicznej wzrasta wraz ze wzrostem zawartości tlenu w powietrzu. Wręcz przeciwnie, wraz ze spadkiem tego ostatniego, a tym bardziej z zastąpieniem tego gazu jakimś obojętnym gazem (na przykład azotem), utlenianie węgla w materii organicznej zostało znacznie zahamowane. Brak tlenu dopływającego do rozkładającego się materiału wpływa nie tylko na spadek energii tego rozkładu, ale także wpływa na sam charakter procesu. Z tego punktu widzenia zwyczajowo rozróżnia się proces tlenia (tj. Proces rozkładu przy dostępie powietrza) od procesu gnicia (tj. Rozkład w warunkach beztlenowych).
Jeśli pozostałości organiczne rozkładają się przy pełnym dostępie powietrza (proces tlenowy - „proces tlenia”), to procesy te mają charakter wyłącznie utleniający, a rozkład materii organicznej może przebiegać bez przerwy (oczywiście pod nieobecność jakichkolwiek czynników hamujące te zjawiska) aż po takie produkty jak woda, dwutlenek węgla, sole kwasów azotowego, siarkowego, fosforowego i innych. Jednocześnie uwalniane są w ten sposób substancje mineralne, które wchodziły w skład popiołu z rozkładających się pozostałości. Następuje „mineralizacja” pozostałości organicznych.
Tlenie zwykle następuje po znacznym uwolnieniu ciepła.
Podczas procesów beztlenowych („proces gnicia”) zauważamy szereg niedotlenionych związków, takich jak metan (w wyniku beztlenowej fermentacji metanowej błonnika, skrobi, pentozanów itp.), siarkowodór (charakterystyczny produkt gnicia białek), wodór (produkt fermentacji wodorowej błonnika), wodorofosfor, amoniak, azot itp. Ponadto wśród produktów rozkładu beztlenowego widzimy takie pośrednie formy rozkładu białek, jak indol, skatol itp. Wreszcie, w rozkładającej się masie w opisanych warunkach tworzą się liczne kwasy organiczne – kwasy tłuszczowe (od kwasu mrówkowego, a skończywszy na kwasie masłowym z jego wyższymi homologami), następnie kwas mlekowy, benzoesowy, bursztynowy itp. Stopniowo gromadząc się w dużych ilościach, kwasy organiczne, nie znajdując dogodnych warunków do ich dalszego rozkładu z powodu braku powietrza, zatrzymują rozwój mikroorganizmów, a dalszy rozkład materii organicznej może całkowicie ustać.
Tlenie i rozkład to oczywiście tylko najbardziej ekstremalne formy rozkładu materii organicznej, pomiędzy którymi możliwe są różne etapy pośrednie.
Wpływ charakteru dopływu wilgoci do substancji rozkładającej się. Oprócz czynników wymienionych powyżej, na energię i charakter rozkładu substancji organicznych bardzo duży wpływ ma charakter dostarczania wilgoci do rozkładającej się substancji (S. Kravkov). W bezpośrednich badaniach ilości związków mineralnych odszczepionych z różnych rozkładających się pozostałości roślinnych w przypadku systematycznego poddawania tych pozostałości poprzez przemywanie wodą (tj. gdy produkty rozkładu są stale usuwane ze strefy wzajemnego oddziaływania), natomiast w przypadku, gdy produkty te przez cały czas pozostają w interakcji z materiałem rozkładającym się, stwierdzono, że w pierwszym przypadku w rozkładającej się masie w dużych ilościach gromadzą się produkty kwaśne, utrudniając dalszy przebieg procesów rozkładu, w drugim - te procesy wręcz przeciwnie, przebiegają cały czas bardzo energicznie. Bliższe badanie tego zjawiska wykazało, że przy dokładnym myciu rozkładającego się materiału mamy do czynienia z bardzo szybką utratą przez tę substancję jego zasad ziem alkalicznych, co przyczynia się do gromadzenia się w masie rozkładu hamujących ten proces nienasyconych produktów kwasowych.
Te same zjawiska zaobserwował S. Krawkow w odniesieniu do gleb. Wnioski te, sformułowane jeszcze w 1911 r., można obecnie najlepiej wyjaśnić z punktu widzenia nauk K. Gedroitsa o „kompleksie wchłaniania gleby”.
Opisane fakty należy mieć na uwadze badając warunki akumulacji i rozkładu materii organicznej w glebach o różnej przepuszczalności wody, leżących w różnych warunkach rzeźby terenu itp.
Oprócz omówionych powyżej czynników, na energię procesów rozkładu istotny wpływ ma także szereg innych warunków: stopień rozdrobnienia rozkładającego się materiału (im wyższy stopień rozkładu, tym większa powierzchnia kontaktu z czynnikami atmosferycznymi: temperatura, wilgoć, tlen z powietrza itp., procesy rozkładu zachodzą bardziej energetycznie), skład chemiczny rozkładającego się materiału (najszybciej rozkładają się substancje białkowe, cukry i niektóre kwasy organiczne; trudniej ulegają włóknikowi, ligninie, substancjom korkowym; wreszcie , żywice, substancje woskowe, garbniki itp.). Z tego punktu widzenia znajomość składu chemicznego tych zbiorowisk roślinnych, które w każdym indywidualnym przypadku biorą udział w tworzeniu materii organicznej w danej glebie, wydaje się absolutnie konieczna.
Przenosząc wszystkie te wnioski na naturę, możemy już przewidzieć, że charakter i energia rozkładu substancji organicznych muszą stanowić jeszcze bardziej wrażliwą reakcję na zmianę tej czy innej Czynnik zewnętrzny w tym czy innym kierunku niż omówione powyżej procesy wietrzenia minerałów i skał. Rzeczywistość w pełni potwierdza to założenie: ilość próchnicy gromadzącej się w danej glebie, jej skład jakościowy, właściwości chemiczne itp. Zawsze można ściśle powiązać z charakterem otaczających warunków klimatycznych, z warunkami rzeźby terenu, z naturą rośliny (i zwierzęcym) świecie i wreszcie z charakterystyką skały macierzystej i całym zespołem wewnętrznych właściwości fizykochemicznych i biologicznych samej gleby.
Po zbadaniu warunków, od których zależy energia i charakter rozkładu umierających pozostałości organicznych, przejdziemy teraz do badania składu chemicznego i właściwości produktów tego rozkładu.
Podobnie jak w mineralnej części gleby, z jednej strony wyróżniamy relikty (pozostałości) pierwotnych minerałów i skał, które przedostają się do gleby bez istotnej zmiany ich wewnętrznego charakteru chemicznego, a z drugiej strony cały szereg różnych pośrednich produktów ich wietrzenia, aż do stosunkowo trudnych ich przedstawicieli ulegających dalszym przemianom (na różnych etapach rozwoju gleby - różniących się składem i właściwościami), zatem w części organicznej gleb możemy odnaleźć stopniowy zakres przejść od „ pierwotne” związki organiczne wchodzące w skład martwych szczątków roślinnych i nietkniętych procesami rozkładu zwierząt, do takich związków organicznych, które w odniesieniu do wymienionej kategorii substancji można by nazwać także „nowymi formacjami” i które także można by rozpoznać przy każdym danym etapie rozwoju gleby, jako stosunkowo słabo podatny na dalszy rozkład.
Wymienione substancje humusowe należy zaliczyć do produktów rozkładu substancji organicznych, które charakteryzują się stosunkowo dużą trwałością. Ta stabilność wyjaśnia stosunkowo słabe wahania składu ilościowego próchnicy w pewnym okresie czasu w tym czy innym typie gleby, w tej czy innej jej odmianie. Ale oczywiście w procesie ewolucji, któremu podlega każda gleba, substancje te nieuchronnie również biorą czynny udział - aż do ich całkowitego zniszczenia i późniejszej mineralizacji, to znaczy do momentu, aż wypadną z nich związki mineralne - w wolnej postaci formie, a przed przekształceniem „organogenów” w takie produkty końcowe jak CO2, H2O itp.
Pomijając rozważania na temat składu i właściwości tych przejściowych i „ulotnych”, a przez to niestabilnych i nietypowych produktów rozkładu, o których wspomnieliśmy powyżej, w przyszłości zajmiemy się badaniem tej specyficznej formacji glebowej, która nazywa się humusem.
Związki humusowe w glebie, które odgrywają tak podstawową rolę w tworzeniu gleby i życiu roślin, od dawna przyciągają uwagę wielu badaczy. Mimo to nadal nie jest możliwe w pełni poznanie całego złożonego zespołu zjawisk związanych z genezą próchnicy, jej składem i właściwościami.
Aby zrozumieć skład i właściwości próchnicy glebowej, od dawna stosuje się ścieżkę analityczną: od dawna podejmowano różne próby w ten czy inny sposób wyizolowania tego złożonego kompleksu z całkowitej masy gleby - z późniejszą analizą jej składu i właściwości .
Zaproponowana przez Sprengela metoda ekstrakcji substancji humusowych z gleby, która do dziś nie straciła na znaczeniu w modyfikacji Grandeau, polega na traktowaniu gleby jakimś alkalicznym węglanem (węglanem sodu, węglanem potasu lub węglanem amoniaku). Długotrwałe i wielokrotne przemywanie gleby wymienionymi odczynnikami często pozwala na niemal całkowite odbarwienie tej gleby i otrzymanie w filtracie czarnej lub brązowej cieczy, będącej zatem zasadowym roztworem substancji próchnicznych badanej gleby („czarna substancja”). Z uwagi na fakt, że roztwór „czarnej materii” może zawierać w pewnym stopniu także te substancje mineralne gleby, które nie należą bezpośrednio do związków próchnicznych (w postaci bardzo drobnych zawiesin), ww. wspomniana filtracja jest obecnie zwykle przeprowadzana przy użyciu specjalnych filtrów, które mogą całkowicie zatrzymać te zawiesiny (przy użyciu np. Świec glinianych Chamberlant itp.).
Jak wykazały badania, w dalszym ciągu nie da się w ten sposób wyizolować wszystkich związków humusu: niezależnie od tego, jak długo i wielokrotnie będziemy traktować glebę alkaliami węglowymi, w glebie prawie zawsze pozostaje pewna ilość substancji organicznych, których nie da się rozpuścić i wyizolować. gleba. W literaturze istnieją wskazania, że ​​w niektórych glebach pozostaje od 15 do 30, a nawet 40% całkowitej masy substancji organicznych występujących w tych glebach, których nie można poddać dalszym badaniom, co oczywiście wskazuje na niezwykle istotne i istotne znaczenie pilna potrzeba natychmiastowego zbadania tej nieusuwalnej części próchnicy glebowej. Poprzedni badacze nazywali te związki, które nie są rozkładane przez zasady, „obojętnymi” substancjami próchnicy glebowej (humin - ciemniejszy kolor, ulmin, hein itp. - brązowawy).
Proces przemiany części substancji humusowych w glebie w ekstrakt zasadowy, o którym mówiliśmy powyżej, był zwykle uważany za powstawanie rozpuszczalnych sole alkaliczne różne kwasy huminowe.
W tej kwaśnej części próchnicy glebowej dotychczasowi badacze wyróżnili: 1) kwas ulmowy, 2) kwas humusowy, 3) kwas chrzanowy (klucz) i 4) kwas apokrenowy (klucz sedymentacyjny), przy czym uważano, że kwasy ulmowy i humusowy są najmniej utleniona część próchnicy glebowej, tj. stanowią w jej składzie najmłodszą i najbardziej początkową formę rozkładu niektórych związków organicznych biorących udział w jej syntezie; kwas krenowy jest produktem już bardziej utlenionym niż te wymienione powyżej; wreszcie kwas apokrenowy jest substancją jeszcze bardziej utlenioną, charakteryzującą się jeszcze głębszym rozkładem związków organicznych biorących udział w budowie próchnicy glebowej. Każdy z powyższych domniemanych składników próchnicy uznano za specyficzny indywiduum chemiczne i została wyrażona przez różnych autorów w różnych specyficznych wzorach chemicznych.
Powyższe składniki próchnicy glebowej, zdaniem wielu badaczy, posiadają następujące właściwości:
Kwas huminowy (i blisko spokrewniony kwas ulmowy) jest czarny; wyjątkowo słabo rozpuszczalny w wodzie. Jego sole („humaty”) - półtoratlenki, a także sole wapnia, magnezu i tlenku żelaza są również nierozpuszczalne. Rozpuszczalne są tylko jego sole zasadowe (potas, sód, amon).
Kwas krepowy („kluczowy” kwas) – łatwo rozpuszczalny w wodzie; roztwór wodny jej jest bezbarwna. Jego sole („krenaty”) - sole alkaliczne, sole ziem alkalicznych i tlenek żelaza - są łatwo rozpuszczalne. To samo trzeba powiedzieć o sole kwasowe glinka; sole półtoratlenków - średnich, a także manganu i miedzi - są trudno rozpuszczalne w wodzie.
Kwas apokrenowy (kwas „kluczowy osadowy”) jest nieco słabiej rozpuszczalny w wodzie niż kwas kreninowy. Jego sole („apokrenaty”) zasad i tlenku żelazawego są łatwo rozpuszczalne w wodzie; sole zasad ziem alkalicznych są nieco trudniejsze; Sole półtoratlenkowe, sole manganu i miedzi są trudno rozpuszczalne.
Opierają się także na opisanych właściwościach składników próchnicy glebowej istniejących metod otrzymując je osobno.
Ideę humusu jako kompleksu różnych, specyficznych kwasów i ich soli popiera wielu współczesnych badaczy. Zatem Sven-Oden wyróżnia następujące związki w składzie próchnicy glebowej:
Węgle humusowe (odpowiadające ulminowi i huminowi poprzednich autorów). Są to bezwodniki kwasów huminowego i hymatomelanowego. Są nierozpuszczalne w wodzie i nie dają roztworów koloidalnych. Pokryte czarnym lub ciemnobrązowym kolorem.
Kwas humusowy; odpowiada kwasowi huminowemu poprzednich autorów, ze wszystkimi jego właściwościami (bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie i alkoholu; wszystkie jego sole, z wyjątkiem alkalicznych, są również nierozpuszczalne; może tworzyć z wodą roztwory koloidalne; kwas ma kolor czarnobrązowy).
Kwas hymatomelanowy; odpowiada kwasowi ulmowemu poprzednich autorów. Brązowy kolor. Jego właściwości są podobne do kwasu huminowego, ale rozpuszczają się w alkoholu. Daje roztwory koloidalne z wodą.
Kwasy fulwowe odpowiadają kwasom krepowym i apokrynowym poprzednich autorów. Łatwo rozpuszczalny w wodzie, podobnie jak większość ich soli. Malowany na żółto.
Zatem Sven-Oden na podstawie swoich badań uznaje, że substancje humusowe w glebie rzeczywiście reprezentują pewne związki chemiczne (kwasy i ich pochodne), ale częściowo, będąc w stanie koloidalnym, mogą również wytwarzać tzw. „związki absorbujące”. ”
Równolegle z próbami poznania samej natury składników tworzących substancję humusową gleby, od dawna trwają aktywne badania. badania aby wyjaśnić wewnętrzną strukturę tego złożonego kompleksu. Szczególną uwagę zwrócono na kwestię charakteru i siły połączenia z „rdzeniem” próchnicy substancji popiołowych i ich związków azotowych.
Na podstawie niektórych prac można sądzić, że związki organiczne i mineralne tworzące próchnicę glebową to proste i podwójne sole kwasów humusowych, w których substancje popiołowe łączą się z substancjami organicznymi niczym wiązanie zasad z kwasami, spełniając w ten sposób prawa prostego reakcje chemiczne (Schibler, Mulder, Pitch). Z drugiej strony istnieją dowody na to, że substancje popiołowe są zawarte w próchnicy znacznie mocniej i nie można ich całkowicie wyekstrahować ten ostatni przez przetwarzać go metodami konwencjonalnymi, ale dopiero po jego całkowitym zniszczeniu (np. przez spalenie), na co mamy przesłanki od poprzednich autorów. I tak np. Rodzianko po wielokrotnym wytrąceniu próchnicy i potraktowaniu jej 30% kwasem solnym, znalazł w niej jeszcze około 1,5% popiołu. Wszystkie te badania dają podstawy do przypuszczenia, że ​​w cząsteczce samego kompleksu humusowego obecne są substancje mineralne.
Według wielu naukowców (Gustavson) substancja humusowa oprócz kwaśnych pozostałości wodnych zawiera pozostałości alkoholowe, których wodór można zastąpić metalami o słabo kwasowym charakterze (żelazo, aluminium). W popiele substancji humusowej te wieloatomowe metale znajdują się w znacznych ilościach i mogą służyć jako łączniki między resztą części mineralnej związek mineralny(P2O5, SiO2, częściowo nasycone innymi zasadami) i substancje organiczne. Takiego związku nie należy rozkładać alkaliami, ponieważ wodoru z wodnych pozostałości alkoholowych nie można, jak wiadomo, zastąpić rodnikami alkalicznymi.
Ponadto praca Hoppe-Seylera, która wykazała, że ​​substancje humusowe z żrącymi zasadami i wodą po podgrzaniu do 200 ° C dają kwas protokatechinowy (jeden z kwasów dihydroksybenzoesowych), sugeruje, że kompleks humusowy zawiera wodne pozostałości fenolowe (potwierdzone ostatnimi badaniami - F. Fischera).
Reinitzer, zauważywszy zdolność kwasu humusowego do przywracania cieczy Fehlinga, jest skłonny sądzić, że zawiera on również grupę aldehydową lub grupę hydroksylową, jak w fenolu, lub obie te grupy. Istnieją pewne przesłanki wskazujące na obecność grup karboksylowych w kwasie humusowym. Levakovsky, P. Slezkin, S. Kravkov uważają, że w próchnicy połączenie części organicznej i mineralnej jest tak samo silne, jak to istniejące w świeżej materii roślinnej i że próchnica otrzymuje część swoich części popiołu, jakby „odziedziczona” od próchnicy dawny. Z tego punktu widzenia substancje popiołowe próchnicy zawarte są w samej cząsteczce materii organicznej, a kompleks próchniczny przedostaje się do gleby z obumierających resztek roślinnych (i zwierzęcych) w pewnym stopniu w postaci „gotowej”, tj. nie w postaci forma czysto organicznej, ale mineralno-organicznej materii, która niejako później, gdy dostanie się do gleby, kończy swoje ostateczne formowanie, dodając szereg innych pierwiastków popiołu już z gleby. Potwierdzenie tego poglądu znajdujemy w późniejszych pracach B. Odintsova i Gartnera, którzy uzyskali ekstrakty z rozkładających się szczątków roślinnych, które pod względem składu i właściwości były bardzo podobne do próchnicy glebowej.
Wiele badań poświęcono bardziej szczegółowemu pytaniu – w jakiej formie azot występuje w próchnicy glebowej. Istnieją dowody nie pozostawiające wątpliwości, że pierwiastek ten występuje w próchnicy częściowo w postaci związków amoniaku, czego dowodem jest możliwość usunięcia tych związków poprzez gotowanie substancji humusowych z żrącymi zasadami i wielokrotne wytrącanie kwasami. Tenar z silnie zgniłego obornika ekstrahował kwas, który po 10-krotnym rozpuszczeniu w KHO i wytrąceniu kwasem nie spowodował zmniejszenia zawartości azotu; stąd autor doszedł do wniosku, że azot ten nie jest amoniakiem, lecz należy do cząsteczki samego kwasu i może zostać stamtąd wyparty dopiero po całkowitym zniszczeniu substancji, np. po stopieniu z żrącą zasadą itp. Badania przeprowadzone przez szereg inni naukowcy również odnotowali obecność niektórych – mniej dokładnie zbadanych – bardzo silnych związków azotowych. Prace Berthelota i Andre wykazały, że azot w próchnicy glebowej występuje w pewnej części w postaci amidów i aminokwasów. Jednocześnie doświadczenia ostatniego z wymienionych przez nas autorów wykazały, że próchnica glebowa oprócz azotu amidowego i aminokwasowego (i amoniakalnego) zawiera pewną (od 20 do 66% całkowitej ilości azotu) ilość ten pierwiastek w jakiejś formie (która pozostaje niejasna), nierozłożony ani przez zasady, ani kwas azotowy. Niektórzy badacze uważają tę silnie azotową część próchnicy za pozostałości substancji pochodzenia zwierzęcego (keratyny, chininy itp.). Nieżyjący już P. Kostychev uważał te substancje azotowe za część żywych bakterii i grzybów żyjących w próchnicy glebowej. Istnieje założenie (Demyanov), że humus zawiera substancje białkowe, ale nie w postaci wolnej (w której są kruche i łatwo rozkładane - zarówno pod wpływem odczynników chemicznych, jak i pod wpływem enzymów), ale w bardziej stabilnym połączeniu z innymi substancjami o charakterze kwaśnym, na przykład z kwasami garbnikowymi i fosforowymi i wreszcie z bezazotowymi kwasami humusowymi lub z odwodnionym zapaleniem naczyń. Istnieją podstawy, aby podejrzewać obecność w próchnicy glebowej azotu, który należy do nuklein, nukleoprotein, lecytyny itp. Obecność białka w próchnicy glebowej potwierdzają prace A. Shmuka.
Sukcesy, które udało się osiągnąć, zwłaszcza za ostatnie lata, chemia koloidów, nie mogła nie znaleźć odzwierciedlenia w niektórych zasadach gleboznawstwa, a w szczególności nie mogła nie odegrać znaczącej roli w wyjaśnieniu prawdziwej natury substancji humusowych. Prace van Bemmelena, Fischera, Ehrenberga oraz wybitne badania rosyjskiego naukowca K. Gedroitsa dają obecnie możliwość uznania substancji humusowych występujących w glebie jako związków znajdujących się w pewnym stopniu w stanie koloidalnym. To prowadzi nas do badania szeregu szczególnych właściwości, jakie posiadają te substancje. Zatem ich zdolność do koagulacji z roztworów pod wpływem kwasów i soli, mrozu i prąd elektryczny, ich najsilniejsza absorpcja wody i w konsekwencji największa zdolność do pęcznienia, a po wyschnięciu silny spadek objętości, bardzo słaba przewodność elektrolityczna, podporządkowanie przemian, jakim ulegają substancje humusowe, prawom napięcie powierzchniowe, a nie prawa stechiometryczne, zdolność substancji humusowych do wytrącania zoli przeciwnie naładowanych koloidów, zdolność do tworzenia złożonych mieszanin i złożonych produktów addycji itp. - wszystko to potwierdza, że ​​w postaci substancji humusowych widzimy złożony kompleks związków które są w pewnym stopniu w stanie koloidalnym.
Z tego punktu widzenia niektóre z omówionych powyżej właściwości substancji humusowych powinny nam ukazać się w nieco innej formie. Zatem na przykład popiołową część próchnicy należy uważać nie za jakiś konkretny związek chemiczny, ale za „związek pochłaniający”; roztwory substancji humusowych w zasadach nie powinny być roztworami prawdziwymi, lecz pseudorozpuszczalnikami; wytrącające działanie na substancje humusowe kationów dwucyfrowych i trzycyfrowych (Ca++, Mg++, Al+++, Fe+++) – jako proces koagulacji, koagulacji, tworzenie się żeli itp. Według W. Gemmerlinga dyspersja substancji humusowych wzrasta wraz ze stopniem ich utlenienia i równolegle z ich aktywnością. Z tego punktu widzenia V. Gemmerling za ciała najmniej rozproszone uważa humin i ulmin, a za najbardziej rozproszone kwasy krepinowy i apokretowy.
W pracach Baumanna i Gully’ego powyższe poglądy van Bemmelena i innych znalazły jednak skrajny wyraz; wspomniani autorzy starali się wykazać, że kwasy huminowe w ogóle nie tworzą prawdziwych soli, że wszystkie związki, które określano mianem soli, w rzeczywistości nie mają ani stałego składu, ani zdolności tworzenia reakcje jonowe, będące wyłącznie „związkami absorpcyjnymi (adsorpcyjnymi)”. Obecnie pogląd ten należy uznać za przesadny, gdyż jak wskazaliśmy powyżej, jedynie część substancji humusowych występuje w glebie w stanie koloidalnym; ponadto należy zauważyć, że koloidalny stan skupienia wcale nie wyklucza możliwości przedostania się substancji reakcje chemiczne.
Na podstawie szeregu późniejszych badań należy wierzyć, że żaden z powyższych „kwasów” nie reprezentuje konkretnej jednostki chemicznej, ale rozpatrywany indywidualnie jest złożonym kompleksem różnych związków. Z tego punktu widzenia istniejące metody rozdziału próchnicy glebowej na ww. składniki należy uznać za warunkowe, rozumiejąc słowa kwasy „huminowy”, „krepowy” i „apokrenowy” jedynie jako zbiór kompleksów jednorodnych pod względem fizycznym i fizycznym. właściwości chemiczne.
Mamy na to dowody od poprzednich autorów (Post, Muller, Reinitze, Berthelot i in.), którzy stwierdzili, że w organicznej części gleb występuje szereg bardzo różnorodnych związków organicznych (żywice i tłuszcze, gliceryna, nukleiny, aldehydy, i wiele innych. ); Jednakże stanowisko to zyskało szczególnie mocne uzasadnienie po pracach amerykańskich naukowców (Schreiner i Shorey itp.). Ten ostatni, w celu zbadania składu i właściwości związków próchnicznych, zastosował szereg bardzo różnorodnych odczynników do różnych gleb amerykańskich, aby wydobyć z gleb najróżniejsze grupy związków organicznych, jakie można było znaleźć w próchnicy tych gleb . Jako rozpuszczalniki stosowali w tym celu zasady, kwasy mineralne, alkohol, eter naftowy, eter etylowy itp. Aby pokazać, jak różnorodne grupy związków organicznych udało się badaczom amerykańskim stwierdzić w składzie części organicznej gleb, przedstawiamy ich listę (ograniczymy się tylko do najważniejszych przedstawicieli).
Stwierdzono kwasy: monooksystearynowy, dioksystearynowy, parafinowy, lignocerynowy, agrocerynowy, szczawiowy, bursztynowy, krotonowy i inne.
Znaleziono następujące węglowodany: pentozany, heksoza itp.
Z węglowodorów: entriakontan.
Z alkoholi: fitosterol (z grupy substancji cholesterolowych), agrosterol, mannitol itp.
Z estrów: estry kwasów żywicznych, glicerydy kwasów kaprynowego i oleinowego itp.
Z substancji azotowych: trimetyloamina, cholina.
Diaminokwasy: lizyna, arginina, histydyna itp.
Cytozyna, ksantyna, hipoksantyna, kreatyna.
Kwasy pikolinokarboksylowe i nukleinowe.
Oprócz wymienionych związków, w wielu glebach wyizolowano kwas benzoesowy, wanilinę i wiele innych. itp.
Spośród wszystkich wymienionych substancji dominował kwas humusowy (tj. W osadzie powstałym podczas obróbki ekstraktu zasadowego kwasem solnym); estry kwasów żywicznych, kwasów żywicznych, glicerydów kwasów tłuszczowych, agrosterolu, fitosterolu, kwasu agrocerynowego, lignocerynowego, parafinowego itp.; w składzie kwasu krenowego i apokrynowego (tj. w kwaśnym filtracie z ww. osadu) stwierdzono: pentozany, ksantynę, hipoksantynę, cytozynę, histydynę, argininę, kwas dihydroksystearynowy, pikolinokarboksylowy itp.
Warto zauważyć, że po wielokrotnym traktowaniu gleb zasadą żrącą (2%) nadal pozostawała znaczna ilość niektórych związków organicznych, które nie uległy rozpuszczeniu („humin” i „ulmin” poprzednich autorów).
Oczywiście nie ma już wątpliwości, że tak zwane kwasy humusowy, krepowy i apokrenowy nie reprezentują żadnych konkretnych jednostek chemicznych, ale każdy z osobna jest mieszaniną różnych związków organicznych. Przytoczone powyżej prace badaczy amerykańskich w żaden sposób nie rozwiązują jednak problemu związanego z wyjaśnieniem składu próchnicy, gdyż nie jest jasne, czy oznaczyli oni wszystkie wymienione substancje w części organicznej badanych gleb w ogóle, czy też konkretnie w humusowa część ich składu (pamiętaj o rozróżnieniu tych dwóch pojęć, które zrobiliśmy powyżej). Musimy raczej założyć, że wszystkie związki organiczne wyizolowane powyżej z gleb są składnikami ogólnej organicznej części gleb; ale które z nich wchodzą w skład próchnicy glebowej, pozostaje niejasne. Sam fakt występowania w glebach wszystkich związków organicznych wchodzących w skład pozostałości roślinnych i zwierzęcych, a także obecność w nich różnych pośrednich form rozkładu tych związków nie może oczywiście budzić wątpliwości. Dlatego badania amerykańskich naukowców raczej nie posuwają nas do przodu w rozwiązaniu kwestii składu i właściwości organicznej i mineralnej formacji glebowej, którą nazywamy humusem. W najlepszym wypadku dają nam dodatkowy argument - podejrzewać złożoność chemiczną i różnorodność kompleksów, które tradycyjnie łączymy ze słowami „humusowy”, „krepowy” itp. kwasy.
Biorąc pod uwagę fakt, że nie wynaleziono jeszcze metod, za pomocą których moglibyśmy wyizolować substancje humusowe z gleby w czystej postaci i w ten sposób je zindywidualizować, przedstawione przez nas rozważania można w większym lub mniejszym stopniu zastosować do wszystkich innych badań i pracy, którzy w ten czy inny sposób starają się rozszyfrować skład i właściwości próchnicy glebowej, próbując ją odizolować od gleby, ponieważ nigdy nie możemy być pewni, czy rzeczywiście mamy do czynienia z substancjami humusowymi w glebie, czy też mamy do czynienia jedynie z różnymi reliktami tych związków organicznych, które wchodziły w skład martwych szczątków roślinnych i zwierzęcych i które musimy uznać za związki przejściowe ogólnie organicznej części tej gleby.
Nie bez powodu zakłada się, czy wszystkie oznaczane tą metodą związki organiczne są swego rodzaju nowymi formacjami, powstałymi w samym procesie traktowania badanych gleb określonymi odczynnikami (zasadami, alkoholami itp.). Na koniec nie sposób nie zauważyć, że skład próchnicy na różnych glebach jest oczywiście bardzo różny (w zależności od składu obumierającej roślinności, warunków klimatycznych, składu fizycznego, mechanicznego i chemicznego części mineralnej gleba itp.). Dlatego też chęć poznania składu i właściwości próchnicy glebowej w sposób wspomniany powyżej niewątpliwie napotyka wiele trudności, dając nam w każdym indywidualnym przypadku warunkowe częściowe wyobrażenie o uzyskanych danych.
Wszystkie wyrażone obecnie rozważania można w dużym stopniu zastosować, jak wskazaliśmy powyżej, do najnowszych prób podjętych ostatnio przez wielu badaczy w dziedzinie znalezienia metod izolacji substancji humusowych z masy glebowej. Szczególną uwagę zwraca się obecnie na metodę izolacji substancji humusowych z gleby poprzez traktowanie jej bromkiem acetylu (CH3COOBr) – metodę zaproponowaną przez Karrera i Boding-Wiegera, a szeroko stosowaną przez Springera. Bromek acetylu, jak wykazały odpowiednie badania, przenosi do roztworu wszystkie substancje organiczne gleby z jeszcze niehufionych resztek roślinnych i prawie nie wpływa na substancje humusowe gleby, co wydaje się otwierać szerokie możliwości dla późniejszych bezpośrednich badań i analiza tych ostatnich. Jednak metoda ta jest nadal zbyt mało zbadana i przetestowana, dlatego na razie musimy powstrzymać się od jakichkolwiek ostatecznych ocen. Tym bardziej aktualne jest to, co zostało powiedziane w odniesieniu do innych niedawnych prób izolowania substancji humusowych z gleby – do metod na przykład traktowania gleby nadtlenkiem wodoru, pirydyną itp. Wszystkie te metody należy uznać za warunkowe i kontrowersyjne, jak omówiona powyżej metoda zastosowana przez Schreinera i Shoreya, w wyniku której wszystkie rozważania i ustalenia przedstawionych przez wspomnianych badaczy na temat składu i właściwości substancji humusowych w glebie budzą szereg nierozstrzygalnych wątpliwości.
W związku z tym nie uważamy za możliwe przedstawienie w niniejszym wykładzie wszystkich poglądów wymienionych autorów na zagadnienia składu, struktury i właściwości substancji humusowych, jako opartych na nierzetelnych i warunkowych podstawach.
Od dłuższego czasu podejmuje się próby zastosowania innej metody do oceny składu i właściwości substancji humusowych, a mianowicie metody syntetycznej, a właściwie metody genetycznej, czyli metody sztucznego pozyskiwania substancji humusowych (z wszystkimi ich charakterystyczne właściwości) od pewnych osobników chemicznych wraz ze szczegółowym badaniem wszystkich etapów pośrednich, przez które te osobniki przechodzą na swojej ścieżce. Należy uznać ścieżkę badań genetycznych próchnicy za niewątpliwie bardziej owocną i zdolną szybko dać klucz do rozwiązania pytań związanych z pochodzeniem, składem i właściwościami tego złożonego kompleksu.
W ten sposób można zastosować dwie metody: lub spróbować sztucznie uzyskać związki podobne do substancji humusowych, traktując tym lub innym odczynnikiem różne związki organiczne występujące najczęściej w organizmie rośliny. Ścieżkę tę szeroko stosowano w pracach poprzednich badaczy (szczególnie wiele takich eksperymentów przeprowadzono z węglowodanami, traktując je mocnymi kwasami mineralnymi). Lub, aby uniknąć stosowania takich „gwałtownych” metod humifikacji badanych obiektów, można zastosować inną metodę, a mianowicie: umieszczenie określonych jednostek chemicznych (białka, węglowodany itp.) i ich kombinacji w różnych warunkach ich rozkładu (w różnych temperaturach, w różnych warunkach napowietrzania i nawilżania, z udziałem czynników biologicznych lub bez nich itp.), spróbuj zbadać, który z badanych obiektów i w jakich warunkach może zostać przekształcony w substancje podobne do próchnicy, a które nie mogą , a badając etapy pośrednie, przez które te obiekty przechodzą na drodze do ostatecznego powstania próchnicy, starają się wniknąć w samą istotę przemian chemicznych zachodzących w tym procesie. Musimy uznać tę ścieżkę za bardziej naturalną i produktywną.
Pierwsze ogólne pytanie, które wynika z tak sformułowanego interesującego nas problemu, jest następujące: jakie konkretne składniki obumierających pozostałości roślinnych i zwierzęcych biorą bezpośredni udział w budowie próchnicy? Innymi słowy: który z nich, składniki czy powinniśmy brać pod uwagę „pierwotne źródła” składu materialnego próchnicy? Niektórzy badacze opierając się na teoretycznych przesłankach, że w tworzeniu próchnicy powinny brać udział tylko te części roślin (i zwierząt), które mają porównywalną odporność i wytrzymałość w procesach rozkładu, przyjmują założenie, że głównym źródłem powstawania próchnicy jest włókno , substancje inkrustujące, lignina, guma, garbniki itp. Inne składniki pozostałości roślinnych (białka itp.) podczas procesów rozkładu rozkładają się w glebie tak łatwo i szybko do produktów końcowych (CO2, H2O itp.), że według badaczy, nie mogą one zostać związane z masą gleby i tym samym nie mogą brać udziału w syntezie silnego i stabilnego kompleksu, jakim jest humus. Inni badacze prezentują inny punkt widzenia, w pewnym stopniu odwrotny do tego, co właśnie stwierdzono, a mianowicie, że w procesie powstawania próchnicy glebowej najbardziej mobilne, a zwłaszcza rozpuszczalne w wodzie produkty rozkładu umierających substancji organicznych pozostałości odgrywają bezpośrednią i bezpośrednią rolę (Levakovsky, Hoppe-Seyler, Slezkine, Kravkov).
Na podstawie prac tych badaczy można zauważyć, że woda atmosferyczna, nawet ze świeżych, czyli resztek roślinnych, które nie zostały jeszcze poddane żadnym procesom rozkładu, jest w stanie wypłukać całą gamę związków organicznych i popiołowych, które następnie pod wpływem różnych czynników fizyczno-chemicznych i biochemicznych potrafią zamienić się w ciemne, przypominające humus substancje. Proces ten zachodzi oczywiście na jeszcze bardziej dramatyczną skalę w przypadku, gdy woda musi zadziałać na martwe szczątki roślin, które przeszły już pewne etapy rozkładu (przypadek, z którym trzeba sobie radzić głównie w warunkach naturalnych).
Powinniśmy teraz rozważyć przedstawione powyżej sprzeczne sądy dotyczące pierwotnych źródeł składu materialnego próchnicy glebowej, które utraciły ostrość. W dzisiejszych czasach nie ma już wątpliwości, że związki całkowicie organiczne, zanim zamienią się w humus, niewątpliwie muszą najpierw przejść przez fazę ciekłą. A ponieważ nie ma absolutnie stabilnych i absolutnie niezmiennych związków organicznych i wszystkie z nich pod wpływem czynników czysto chemicznych lub biochemicznych mogą ulegać różnym przemianom, m.in. w kierunku zwiększenia ich mobilności i rozpuszczalności (nawet lignina, żywice i garbniki) , wówczas należy uznać, że wszystkie związki organiczne wchodzące w skład pozostałości roślinnych i zwierzęcych mogą brać udział w budowie rdzenia próchnicznego masy glebowej. Pytanie sprowadza się jedynie do wyjaśnienia udziału każdego ze związków organicznych w procesie budowy tego jądra, a co najważniejsze, do wyjaśnienia tych złożonych oddziaływań chemicznych, fizykochemicznych i biochemicznych, jakie zachodzą pomiędzy związkami organicznymi a substancją mineralną glebę, innymi słowy, do badania tych złożonych zjawisk, które towarzyszą samemu procesowi powstawania kompleksu organiczno-mineralnego, ciała glebowego.

Szeroko zakrojone badania w tych obszarach przeprowadził w naszym laboratorium A. Trusov. Poddając różne związki organiczne – często na bardzo długi okres czasu – różnym warunkom rozkładu, wspomniany autor na podstawie swoich eksperymentów doszedł do następujących głównych wniosków:
1. Węglowodany (błonnik, hemiceluloza, skrobia, sacharoza, glukoza i lewuloza) najwyraźniej nie biorą udziału w tworzeniu substancji humusowych.
2. Oleje biorą w tej syntezie jedynie bardzo ograniczony udział.
3. Kwasy organiczne, guma i korek również nie mogą być klasyfikowane jako czynniki humusotwórcze.
4. Głównymi „dostawcami” substancji humusowych w glebie są białka, garbniki, substancje inkrustujące (lignina) i różne związki polifenolowe (hydrochinon, orcyna, pirogalol itp.).
5. Substancje białkowe na drodze humifikacji ulegają przede wszystkim rozkładowi hydrolitycznemu; Następnie następuje utlenianie i kondensacja produktów tej hydrolizy. Z tych produktów hydrolitycznego rozkładu białek powstają związki pirolu i benzenu, z których powstają substancje humusowe, a z tych ostatnich głównie te zawierające grupę fenolową, np.: indol, skatol, prolina, tryptofan, fenyloalanina, tyrozyna itp. Wynikiem są skondensowane, zabarwione na czarno i brązowo produkty kolorowe o charakterze oksychinonów.
6. Humifikacja ligniny (substancji inkrustujących) następuje ze względu na zawarte w niej grupy fenolowe i chinonowe. Otrzymuje się różne produkty zagęszczone – ponownie o charakterze oksychinonów.
7. Humifikacja garbników – poprzez kwas galusowy, powstająca w wyniku hydrolizy tych substancji, następuje ponownie, aż do powstania zwartych produktów o charakterze oksychinonów; ponadto otrzymuje się kwas tannomelanowy, pirogalol, purpurogalinę itp.
8. Mniej więcej te same produkty otrzymuje się w wyniku humifikacji związków polifenolowych zawartych w pozostałościach roślinnych.
Humifikacja wszystkich powyższych związków organicznych zachodzi w glebie pod wpływem różnorodnych czynników zarówno biologicznych, jak i chemicznych.
Podsumowując wszystkie procesy humifikacji w ramach jednego ogólnego schematu, można zatem powiedzieć, że pierwszym etapem tych procesów jest hydrolityczny rozkład różnych związków węgla, czyli rozkład złożonego łańcucha węglowego na prostsze części.
Drugi etap powstawania substancji humusowych wyraża się w gwałtownej utracie wody i zjawiskach wewnętrznego zagęszczenia.
A. Trusov, jak widzimy, został narysowany tylko ogólny schemat interesujące nas procesy. Ostatnio syntetyczny (genetyczny) sposób badania substancji humusowych w glebie został szeroko zastosowany przez amerykańskiego badacza Waksmana.
Wychodząc z założenia, że ​​różne związki organiczne wchodzące w skład martwych szczątków roślinnych i zwierzęcych charakteryzują się różnym stopniem odporności na niszczycielskie działanie drobnoustrojów oraz różnym stopniem ich mobilności chemicznej i reaktywności, a co za tym idzie różnym stopniem ewentualnego udziału w syntezie tego stosunkowo stabilnego kompleksu, jakim jest próchnica glebowa, Waksman po opracowaniu odpowiedniej metodologii dzieli wszystkie związki organiczne występujące w materii roślinnej na szereg frakcji, które łączą pewne wspólne właściwości.
1. Jeśli to czy tamto materia roślinna(torf itp.) poddaje się najpierw ekstrakcji eterem, następnie przechodzi do roztworu; olejki eteryczne i tłuszczowe, część substancji woskowatych, żywicznych itp. Tę grupę związków należy charakteryzować jako posiadającą dużą odporność na rozkładające działanie mikroorganizmów i jako taka może brać udział w nieco zmodyfikowanej formie w tworzeniu tego stosunkowo silnego kompleksu, jakim jest próchnica glebowa.
2. Oddziałując na pozostałość, po potraktowaniu jej eterem, wodą (najpierw zimną, potem gorącą), sprzyjamy przejściu do roztworu różnych cukrów (glukozy, mannozy, pentozy itp.), aminokwasów, niektórych rozpuszczalnych białek, niektórych kwasy organiczne (winowy, octowy, arabski, malonowy itp.), alkohole (mannitol itp.), pewna ilość skrobi, garbniki itp. Ta grupa substancji, z wyjątkiem garbników, przeciwnie, może być charakteryzuje się jako bardzo łatwo rozkładający się pod wpływem mikroorganizmów (bakterii i grzybów), dlatego szybko ulegając zniszczeniu w glebie, nie stanowi bezpośredniego źródła budowy kompleksu próchnicznego.
3. Dalej działając na pozostałą część analizowanej substancji wrzącym alkoholem o temperaturze 95°, do roztworu przenosimy trochę żywic i wosków, alkaloidy, chlorofil i inne pigmenty, garbniki, cholinę, wyższe alkohole (inozytol) itp. Całość tej frakcji należy scharakteryzować jako charakteryzujący się dużą stabilnością i odpornością na rozkładające działanie mikroorganizmów, w związku z czym może jako taki, w nieco zmodyfikowanej formie, wchodzić w skład próchnicy glebowej.
4. Traktując pozostałość po poprzedniej obróbce rozcieńczonymi wrzącymi kwasami (np. 2% HCl), sprzyjamy przejściu hemicelulozy („fałszywego” błonnika) do roztworu, który podczas tej operacji ulega hydrolizie, tj. zamienia się w prosty węglowodany Hemicelulozy to. Jak wiadomo zarówno heksozy, jak i pentozy są bezwodnikami (pochodne tych ostatnich, tzw. pentozany, są bardzo powszechne w organizmie rośliny).
Traktując pozostałość z poprzedniej operacji stężonymi kwasami (80% H2SO4 i 42% HCl), przenosimy do roztworu celulozę („prawdziwy” błonnik) – złożony bezwodnik glukozy.
Zarówno celuloza, jak i hemicelulozy są jednymi z najważniejszych składników suchej masy resztek roślinnych.
Choć z chemicznego punktu widzenia obie wymienione grupy związków organicznych należy więc charakteryzować jako związki bardzo mocne i stabilne, to jednak pod wpływem działania specjalnych mikroorganizmów wydzielających enzymy hydrolizujące ulegają one dość szybkiej i całkowity rozkład, co powoduje, że ich obecność w składzie próchnicy glebowej jest bardzo wątpliwa.
5. Pozostałość wszystkich poprzednich operacji daje nam możliwość oznaczenia tzw. ligniny (substancji inkrustujących, które są niezbędnym składnikiem ścian komórkowych roślin). Charakter chemiczny ligniny jest niejasny. Koncepcja ta ma charakter złożony, obejmujący kompleks różnych związków, które nie ulegają hydrolizie nawet pod wpływem tak stężonych kwasów jak wspomniany 80% H2SO4 i 42% HCl. Jego duża odporność na niszczycielskie działanie drobnoustrojów daje prawo uważać go za jeden z powszechnych składników próchnicy glebowej.
6. Grupa związków zawierających azot odgrywa niezwykle ważną rolę w życiu roślin i zwierząt, będąc integralną częścią plazmy komórkowej. Grupa ta jest liczna i zróżnicowana pod względem właściwości. Niektóre z tych związków są rozpuszczalne w wodzie (patrz wyżej: rozpuszczalne białka, aminokwasy itp.); druga część łatwo ulega hydrolizie pod wpływem wrzących rozcieńczonych kwasów (samych białek), a następnie tworzy związki rozpuszczalne w wodzie; trzecia część ulega hydrolizie dopiero pod wpływem stężonych kwasów itp.
Z tego punktu widzenia grupę azotowych związków organicznych należy uznać za bardzo różniącą się stopniem stabilności i rozkładu poszczególnych jej przedstawicieli, a co za tym idzie stopniem udziału w tworzeniu kompleksu próchnicznego.
Oprócz wspomnianych powyżej różnych związków organicznych, zawsze obserwujemy w składzie ciała umierających roślin i zwierząt inna ilość szeroka gama substancji mineralnych (popiołów). Wszystkie te różnorodne związki, przedostając się w procesie powstawania gleby do różnych poziomów zwietrzałych skał, spotykają różne losy: niektóre z nich, stając się własnością drobnoustrojów, szybko ulegają rozkładowi i rozkładowi, inne ulegają szeregowi złożonych zjawisk interakcji z składniki mineralne gleby, których jednym z następstw jest stosunkowo stabilny i trwały kompleks organo-mineralny, zwany humusem. Te zjawiska interakcji są złożone i różnorodne: zachodzą tu reakcje czysto chemiczne pomiędzy składnikami skały zwietrzałej a rozpuszczalnymi produktami rozkładu pozostałości organicznych, które ulegają systematycznemu wypłukiwaniu z nich przez opady atmosferyczne, oraz zjawiska mikrobiologiczne polegające na różnorodnych procesach rozkład związków organicznych i uproszczenie ich składu, a z drugiej strony odwrotna synteza powstałych produktów w organizmie mikroorganizmów w procesie ich odżywiania z utworzeniem nowych złożonych substancji organicznych, i wreszcie zjawiska fizykochemiczne związane z stan koloidalny substancji oddziałujących i prowadzący do powstania w glebie specjalnych „związków adsorpcyjnych”
Wychodząc z faktu, że spośród wszystkich związków organicznych tworzących pozostałości roślinne, lignina wykazuje największą odporność na rozkładające działanie drobnoustrojów; z drugiej strony stwierdzając, że w procesie rozkładu tych pozostałości następuje akumulacja kompleksów białkowych (i innych azotowych), a ponadto, że we wszystkich analizowanych przez autora glebach wymienione substancje stanowiły aż do 80% całkowitej masy organicznej tych gleb itp., - Waksman przyjmuje, że próchnica glebowa składa się z podstawowego i złożonego kompleksu - rdzenia, w skład którego wchodzą frakcje głównie ligniny i białka, które są w ścisłym związku chemicznym z nawzajem.
temu głównemu rdzeniowi towarzyszy szereg innych substancji, które albo pozostały z rozkładu szczątków roślinnych i zwierzęcych, albo zostały zsyntetyzowane w wyniku żywotnej aktywności mikroorganizmów.
Wśród tych drobnych składników próchnicy glebowej znajdują się tłuszcze i woski, hemicelulozy, wyższe alkohole, kwasy organiczne itp. W wymienionych glebach analizowanych przez Waksmana materia organiczna zawiera właściwie tylko około 16% węglowodanów nierozpuszczalnych w wodzie (celuloza, hemiceluloza itp.) i tylko 2,5-3% substancji rozpuszczalnych w eterze i alkoholu, podczas gdy suma białka i ligniny stanowiła aż do 80% całkowitej materii organicznej tych gleb.
Biorąc pod uwagę, że frakcja białkowa przedostająca się do gleby wraz z pozostałościami roślinnymi i zwierzęcymi, a także powstająca w niej podczas syntezy działalności drobnoustrojów, może różnić się składem chemicznym, a grupa ligninowa może również stanowić kompleks związków różniących się od siebie znacznie od siebie, jasne jest, że wewnętrzna budowa rdzenia lignino-białkowego w różnych glebach powstałych i rozwijających się w różnych warunkach może znacznie się między sobą różnić.
Waksmanowi udało się sztucznie zsyntetyzować ten kompleks lignina-białko w warunkach laboratoryjnych. Ten ostatni okazał się, biorąc pod uwagę całkowitą sumę swoich właściwości, znacznie różniący się od właściwości poszczególnych składników wchodzących w jego skład – ligniny i białka – a jednocześnie nabył wszystkie te chemiczne, fizykochemiczne i właściwości biologiczne, które ogólnie uważamy za charakterystyczne dla próchnicy (a dokładniej dla tej jej części, która nazywa się kwasem huminowym): rozpuszczalność w zasadach i późniejsze wytrącanie przez kwasy, ciemna barwa, odporność na rozkładające działanie drobnoustrojów (substancji białkowych, które są zwykle łatwo rozkładające się działanie mikroorganizmów, w wyniku interakcji z ligniną uzyskują one, jak się okazuje, większą odporność).
Waksman był w stanie uzyskać dalsze informacje sztuczne związki kompleks „lignino-białko” z różnymi zasadami (Ca, Mg, Fe, Al), ponadto stosując metody podobne do zwykle stosowanych do otrzymywania różnych soli kwasu huminowego; Badania te, wraz z ich dalszym rozwojem, mogą wnieść pewną jasność w wiedzę na temat związku istniejącego pomiędzy rdzeniem organicznym a elementami popiołowymi próchnicy glebowej. Przy okazji odkryto, że kompleks lignina-białko ma

Produkcja pierwotna na Ziemi powstaje w komórkach roślin zielonych pod wpływem energii słonecznej, a także przez niektóre bakterie w wyniku reakcji chemicznych.

Fotosynteza to proces powstawania substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody pod wpływem światła przy udziale pigmentów fotosyntetycznych (chlorofil u roślin, bakteriochlorofil i bakteriorodopsyna u bakterii).

Zasymilowana energia fotonów zamieniana jest na energię wiązań substancji chemicznych syntetyzowanych w tych procesach.

Podstawową reakcję fotosyntezy można zapisać w następujący sposób:

gdzie H 2 X jest „dawcą” elektronów; H – wodór; X – tlen, siarka lub inne czynniki redukujące (np. sulfobakterie wykorzystują H 2 S jako środek redukujący, inne rodzaje bakterii wykorzystują substancję organiczną, a większość roślin zielonych, które asymilują chlorofil, wykorzystuje tlen).

Rodzaje fotosyntezy:

1. Fotosynteza bez chlorofilu.

2. Fotosynteza chlorofilu

A). Fotosynteza beztlenowa. Proces powstawania substancji organicznych pod wpływem światła, w którym nie zachodzi synteza tlenu cząsteczkowego. Przeprowadzają ją bakterie fioletowe i zielone, a także Helicobacter.

B). Tlenowy fotosynteza z uwolnieniem wolnego tlenu. Fotosynteza tlenowa jest znacznie bardziej rozpowszechniona. Przeprowadzają ją rośliny, sinice i prochlorofity.

Podstawową reakcję fotosyntezy przeprowadzaną przez rośliny można zapisać następująco:

Etapy (fazy) fotosyntezy:

· fotofizyczny;

· fotochemiczny;

· chemiczny (lub biochemiczny).

W pierwszym etapie następuje absorpcja kwantów światła przez pigmenty, przejście ich do stanu wzbudzonego i przekazanie energii innym cząsteczkom fotosystemu.

W drugim etapie w centrum reakcji następuje rozdzielenie ładunków i przeniesienie elektronów wzdłuż fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów. Energia stanu wzbudzonego zamienia się w energię wiązania chemiczne. Syntetyzowane są ATP i NADPH.

W trzecim etapie zachodzą reakcje biochemiczne polegające na syntezie substancji organicznych z wykorzystaniem energii zgromadzonej w fazie zależnej od światła, z utworzeniem cukrów i skrobi. Reakcje fazy biochemicznej zachodzą przy udziale enzymów i są stymulowane temperaturą, dlatego fazę tę nazywa się termochemiczną.

Pierwsze dwa etapy łącznie nazywane są zależnym od światła etapem fotosyntezy - światłem. Trzeci etap następuje bez obowiązkowego udziału światła - ciemności.

Energia Słońca wykorzystywana jest w procesie fotosyntezy i gromadzi się w postaci wiązań chemicznych w produktach fotosyntezy, a następnie przekazywana jest jako pożywienie wszystkim innym organizmom żywym. Aktywność fotosyntetyczna roślin zielonych dostarcza planecie materię organiczną i zgromadzoną w niej energię słoneczną – źródło powstania i czynnik rozwoju życia na Ziemi.

Spośród wszystkich promieni słonecznych wyróżnia się zwykle promienie, które wpływają na proces fotosyntezy, przyspieszając lub spowalniając jego postęp. Promienie te są zwykle nazywane promieniowanie fizjologicznie czynne(w skrócie PAR). Najbardziej aktywne wśród PAR są pomarańczowo-czerwone (0,65...0,68 µm), niebiesko-fioletowe (0,40...0,50 µm) i bliskie ultrafioletu (0,38...0,40 µm). Promienie żółto-zielone (0,50...0,58 mikrona) są absorbowane mniej, a promienie podczerwone praktycznie nie są pochłaniane. Tylko daleka podczerwień bierze udział w wymianie ciepła roślin, co ma pewne pozytywne skutki, szczególnie w miejscach o niskich temperaturach.

Synteza materii organicznej może być prowadzona przez bakterie przy wykorzystaniu światła słonecznego lub bez niego. Uważa się, że fotosynteza bakteryjna była pierwszym etapem rozwoju autotrofii.

Bakterie wykorzystujące procesy związane z utlenianiem związków siarki i innych pierwiastków w celu wytworzenia materii organicznej klasyfikuje się jako: chemosyntetyki.

Tworzenie się materii organicznej zarówno na lądzie, jak i w oceanie rozpoczyna się od działania światła słonecznego na chlorofil roślin zielonych. Z każdego miliona fotonów docierających do powłoki geograficznej nie więcej niż 100 jest wykorzystywanych do produkcji żywności. Spośród nich 60 jest spożywanych przez rośliny lądowe, a 40 przez fitoplankton oceaniczny. Ta część światła dostarcza planecie materię organiczną.

Fotosynteza zachodzi w zakresie temperatur od 3 do 35°C. We współczesnym klimacie roślinność zajmuje 133,4 miliona km2 powierzchni. Pozostała część obszaru przypada na lodowce, zbiorniki wodne, budynki i powierzchnie skaliste.

Na obecnym etapie rozwoju Ziemi kontynentalna i oceaniczna część biosfery jest inna. W oceanie prawie nie ma roślin wyższych. Powierzchnia strefy przybrzeżnej, na której rosną rośliny przyczepione do dna, stanowi zaledwie 2%. Całkowita powierzchnia dno oceanu. Podstawą życia w oceanie są mikroskopijne algi fitoplanktonu i mikroskopijne organizmy roślinożerne zooplanktonu. Obydwa są niezwykle rozproszone w wodzie, koncentracja życia jest setki tysięcy razy mniejsza niż na lądzie. Zrewidowano poprzednie zawyżone szacunki dotyczące biomasy oceanicznej. Według nowych obliczeń jego całkowita masa jest 525 razy mniejsza niż na lądzie. Według V. G. Bogorowa (1969) i A. M. Ryabchikowa (1972) roczna produktywność biomasy na Ziemi wynosi 177 miliardów ton suchej masy, z czego 122 miliardy ton pochodzi z roślinności lądowej, a 55 miliardów ton z fitoplanktonu morskiego. Chociaż ilość biomasy w morzu jest znacznie mniejsza niż na lądzie, jej produktywność jest 328 razy wyższa (A. M. Ryabchikov) niż na kontynencie, co tłumaczy się szybką zmianą pokoleń glonów.

Na biomasę lądową składają się fitomasy, zoomassy, ​​do których zaliczają się owady, oraz biomasa bakterii i grzybów. Całkowita masa organizmów glebowych sięga około 1-10 9 ton, a główny udział (do 99%) zoomasu stanowią organizmy bezkręgowe.
Generalnie w biomasie gleby dominuje materia roślinna, głównie drzewiasta: fotomasa stanowi 97-98%, a zoomass 1-3% wagowo (Kovda, 1971).
Choć masa materii żywej nie jest duża w porównaniu z objętością lito-, hydro-, a nawet atmosfery, jej rola w przyrodzie jest nieporównywalnie większa niż jej ciężar właściwy. Przykładowo na 1 hektarze zajmowanym przez rośliny powierzchnia ich liści może sięgać 80 hektarów, można prowadzić bezpośredni biznes, a powierzchnia ziaren chlorofilu, czyli powierzchnia aktywnie robocza, jest setki razy większa . Powierzchnia ziaren chlorofilu wszystkich zielonych roślin na Ziemi jest w przybliżeniu równa powierzchni Jowisza.

Podkreślmy jeszcze raz, że fotosynteza jest bardzo zaawansowaną formą akumulacji energii, której ilość wyraża się jako 12,6-10 21 J (3-1021 cal). Energia ta wytwarza rocznie na Ziemi około 5,8-10 11 ton materii organicznej, w tym na lądzie 3,1 ∙ 10 10 ton. Z tej liczby udział lasów wynosi 2,04-10 10, stepów, bagien i łąk 0,38-10 10, pustyń 0,1 ∙ 10 10, a roślinności uprawnej 0,58-10 10 ton (Kovla, 1971).

W 1 g gleby bawełnianej znajduje się 50–100 tysięcy mikroorganizmów, co przekłada się na kilka ton na hektar (Kovda, 1969). W niektórych glebach na 1 hektar występuje do 10 miliardów glisty, do 3 milionów dżdżownic i 20 milionów owadów.

podsumowanie innych prezentacji

„Hodowla komórek i tkanek roślinnych” – Funkcje hormonów w kalusogenezie. Czynniki wpływające na syntezę. Zróżnicowane komórki. Rodzaje hodowli komórkowych i tkankowych. Niejednorodność genetyczna. Kultury komórek roślinnych. Odróżnicowanie. Charakterystyka komórek kalusa. Aspekty historyczne. Tworzenie się galasów koronowych. Hodowla pojedynczych komórek. Przyczyny asynchronii. Synteza metabolitów wtórnych. Różnicowanie tkanek kalusowych. Czynniki fizyczne.

„Liście roślin” - Liście petioletowe. Jaka jest krawędź blaszki liściowej? Liść jest także narządem oddychania, parowania i gutacji (wydalania kropelek wody) rośliny. Jaki rodzaj żyłkowania? Liście złożone. Opisz liść. Liście znajdują się po obu stronach ogonków, w pewnej odległości od siebie. Liście siedzące. Krawędź blaszki liściowej. Trójzgłoskowy. Naprzeciwko. Okółkowy. Żyły. Proste liście. W botanice liść jest zewnętrznym organem rośliny, którego główną funkcją jest fotosynteza.

„Klasyfikacja owoców” - Dynia. Pomorski. Klasyfikacja owoców. Organy roślin kwitnących. Porównywać. Jagoda. Jabłko. Soczyste owoce. Znajdź ten dziwny. Polidrupa. Konsolidacja badanego materiału. Drupe. Owocnia. Narządy rozrodcze. Owoce, ich klasyfikacja.

„Owoce i nasiona” – Pod. Nie pozwól swojej duszy być leniwą. Praca laboratoryjna. Dynia. Ziarniak. Wiedza. Drupe. Przenosić. Drzewo wiedzy. Pytania do konsolidacji. Rozprzestrzenianie poprzez rozproszenie. Rozprzestrzeniany przez wodę. Znaki nasion. Bezpłodność. Niepozorny kwiat. Transfer na powłoki zewnętrzne. Formacja płodu. Skrzynka. Praca w grupach. Polidrupa. Płód. Rozprzestrzeniany przez wiatr. Dlaczego nasiona muszą się rozsiewać?

„Struktura pędu” - bulwa. Rodzaje nerek. Tworzą się z pąków u podstawy łodygi. Zewnętrzna struktura pędu. Substancje organiczne. Struktura wewnętrzna. Rozwój pędu z pąka. Międzywęźle są wyraźnie określone. Ucieczka. Bulwa korzeniowa. Wzrost łodygi. Trzon. Ucieczka z modyfikacji. Różnorodność pędów. Corm. Transport substancji wzdłuż łodygi. Kłącze. Żarówka. Rozgałęzianie. Żarówka i bulwa. Waga. Pączek.

„Zadania dotyczące budowy roślin” - Lokalizacja wiązek naczyniowych. Spójrz na obrazek i odpowiedz na pytania. Transport poziomy. Podziemne modyfikacje pędów. Struktura nerek. Lokalizacja pędów w przestrzeni. Tkanki roślinne. Rozgałęzianie pędów. Struktura stożka wzrostu. Zewnętrzna struktura korzenia. Uprawa. Modyfikacje roota. Spójrz na rysunek. Dydaktyka dla tablicy interaktywnej w biologii. Układ liści.