Почвенные азотофиксирующие организмы оставались малоизученными вплоть до конца XIX века. Ученые даже опасались, денитрифицирующие бактерии, как раз в то время открытые, постепенно исчерпают запас фиксированного азота в почве и снизят плодородие. В своей речи перед Королевским обществом в Лондоне сэр У. Крукс набросал мрачную картину голода, который ожидает человечество в недалеком будущем, если не появится искусственные способы фиксации азота. В то время главным источником селитры и для производства удобрений, и для выработки взрывчатых веществ были залежи в Чили. Именно потребность во взрывчатых веществах стала главным стимулом для химиков. В 1914 году немецкие химики Ф. Габер и К. Бош предложили католический способ промышленной фиксации азота.

После того как круговорот азота был в общих чертах изучен, стала понятна роль бактерий-денитрификаторов. Без таких бактерий, возвращающих азот в атмосферу, большая часть атмосферного азота находилась бы сейчас в связанной форме в океане и в осадочных породах. В настоящее время в атмосфере, разумеется, недостаточно кислорода для перевода всего свободного азота в нитраты. Но вполне вероятно, что односторонний процесс в отсутствие денитрификаторов привел к подкислению воды в океане нитратами. Началось бы выделение двуокиси углерода из карбонатных горных парод. Растения постоянно извлекали бы двуокись углерода из воздуха, углерод с течением времени откладывался бы в форме каменного угля или других углеводородов, а свободный кислород насыщал бы атмосферу и соединялся с азотом. Из-за многообразия и сложности всех этих процессов трудно сказать, как выглядел бы мир реакции денитрификации, но наверняка это был бы непривычный для нас мир.

Процесс биологической фиксации азота известен далеко не во всех деталях. Хотелось бы знать, каким образом активирующий фермент, используемый азотофиксирующими бактериями. Может при обычной температуре и нормальном давлении выполнять то, что происходит в химическом реакторе при сотнях градусов и атмосфер. Во всем мире наберется не более нескольких килограммов этого удивительного фермента.

Азотфиксирующие организмы делятся на две большие группы: живущие самостоятельно и живущие в симбиозе с высшими растениями. Граница между этими группами не так резка, как думали раньше. Ведь степень взаимозависимости растений и микроорганизмов может быть различной. Симбиотические микроорганизмы непосредственно зависят от растения как источника энергии, а возможно и некоторых питательных веществ. Свободноживущие азотфиксаторы получают энергию от растения косвенным путем, а некоторые из них используют непосредственно световую энергию.

Видимо, главными поставщиками фиксированного азота на почвах, занятых злаками, и в других экосистемах, где нет растений с азотфиксирующими симбионтами, служат различные бактерии. В подходящих условиях сине-зеленые водоросли могут быть важным источником фиксированного азота. Их вклад в фиксацию азота особенно заметем на рисовых полях и в других местах, где условия благоприятствуют их развитию.

Но для Земли в целом естественным важнейшим источником фиксированного азота служат, видимо. Бобовые растения. Они важнее других азотфиксирующих растений с хозяйственной точки зрения и потому лучше изучены.

Говоря о мировой продовольственной проблеме, обычно подчеркивают необходимость расширения посевов бобовых культур. Ведь они не только обогащают почву азотом, но и сами по себе являются ценным пищевым продуктом, содержащим все необходимые аминокислоты. Однако широкое выращивание бобовых на больших площадях наталкивается на некоторые препятствие. Главное из них - традиция и вкусы. Во многих странах. Где бобовые никогда не употреблялись в пищу, введение из в качестве основной пищевой культуры, естественно, сопряжено с большими трудностями.

Рассмотрев основные реакции круговорота азота, мы можем теперь взглянуть на весь этот процесс в целом и попытаться понять его связи с другими процессами в природе. Морская вода имеет слегка щелочную реакцию, она может медленно отдавать в воздух аммиак, но количественно оценить этот приток аммиака почти невозможно, Суша служит в основном окислов азота. С дождями вносится в год около 25 млн. т фиксированного азота. Считается, что 70% этого количества фиксировано и циркулирует в биосфере уже довольно давно и лишь 305 фиксировано недавно под действием разрядов атмосферного электричества и в результате других атмосферных явлений.