Jakie są etapy cyklu azotowego?
„Każdy potrzebuje azotu, ale jeśli chodzi o niezbywalne, podtrzymujące życie pierwiastki, to jest on podstępny. Żywe istoty wymagają azotu, aby ich komórki mogły funkcjonować, a ponadto, jesteśmy praktycznie przesiąknięci tym pierwiastkiem, ponieważ nasza atmosfera składa się w 78 procentach z azotu. Jest jednak pewien haczyk: Jest to sytuacja typu „woda, woda wszędzie, ale ani kropli do picia”.
Ale azot czai się w zasadzie wszędzie, nie jest on strasznie obfity w skorupie ziemskiej, a to jest niewiarygodnie trudne dla żywych istot, aby uchwycić azot atmosferyczny i wykorzystać go do swoich celów. To jak posiadanie kieszonkowego islandzkiego krónura w Minneapolis, gdzie nie można go wydać.
„Azot jest główną częścią aminokwasów, które są budulcem białek i kwasów nukleinowych, takich jak DNA”, mówi Jessie Motes, doktorantka w Odum School of Ecology na University of Georgia, w e-mailu. „Oprócz potrzeby azotu dla białek w roślinach, jest on głównym składnikiem chlorofilu, co czyni go kluczowym dla fotosyntezy.”
Reklama
Cykl azotowy
Ponieważ azot jest ograniczonym zasobem na tej planecie, atom azotu nie spędza dużo czasu na nic nie robieniu, gdy jest w formie, którą żywe istoty mogą wykorzystać – naukowcy nazywają ten azot „stałym”. Stały azot jest pobierany przez rośliny, które są zjadane przez zwierzęta, które zjadają inne zwierzęta, które umierają i rozkładają się, uwalniając azot z powrotem do ekosystemu, aby mogły pracować nad nim bakterie lub rośliny. To jest cykl atomu azotu na Ziemi, a jego podróż zaczyna się albo bardzo cicho, albo z ogromnym hukiem.
Krok 1: Utrwalanie azotu
Uwierz lub nie, błyskawice i bakterie są głównie odpowiedzialne za przekształcanie azotu atmosferycznego w azot, który mogą wykorzystać żywe organizmy. Atmosferyczny azot (N2) jest bardzo stabilny, więc potrzeba niesamowitej ilości energii, aby przekształcić go w inną formę. Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego twoje rośliny na zewnątrz wydają się szczęśliwsze po deszczu, niż kiedy włączasz na nie zraszacz, jest ku temu powód: Piorun elektryzuje atmosferyczny azot (N2) i wodę (H2O), przekształcając je w amoniak (NH3) i azotany (NO3). To spada na ziemię jako deszcz, gdzie rośliny łykają go i używają go do swoich procesów biologicznych.
Na drugim końcu spektrum, najczęstszym sposobem azotu jest dostępny dla organizmów jest, gdy azot atmosferyczny jest ustalona przez bakterie, z których niektóre żyją swobodnie w glebie i innych, które cieszą się symbiotyczny związek z niektórych gatunków roślin. Rośliny strączkowe, takie jak groch, koniczyna i orzeszki ziemne mają małe guzki na korzeniach, które przyciągają bakterie przekształcające uporczywy azot atmosferyczny w amoniak lub amon, który może być następnie wykorzystany do zasilania roślin.
Krok 2: Nitryfikacja
Ammoniak w glebie może być wykorzystywany bezpośrednio przez rośliny, ale jest to również pierwszy krok w procesie nitryfikacji, w którym wyspecjalizowane bakterie i archaea przekształcają amoniak w azotyn (NO2), a następnie przekazują go zupełnie innemu zestawowi prokariotów, które dalej utleniają azotyn w azotan (NO3-). Proces ten jest powolny, ale jest to sposób, w jaki azot jest budowany jako składnik odżywczy w glebie, środowisku wodnym i morskim – rośliny lądowe, na przykład, mogą absorbować amon i azotan przez swoje korzenie. Organizmy, które specjalizują się w nitryfikacji są również ważne w oczyszczaniu ścieków komunalnych.
Krok 3: Amonifikacja
Wszystko, co żyje w końcu umiera, a azot, którego używał dany organizm, kiedy padł, jest brany do ręki przez bakterie, które zamieniają bogate w azot zwłoki w amon, który może być z powrotem pobrany przez rośliny i użyty ponownie.
Reklama
Krok 4: Denitryfikacja
Możliwe jest ponowne przekształcenie bioprzyswajalnego azotu w azot atmosferyczny, a proces ten nazywa się denitryfikacją. Nitryfikacja jest przeprowadzana przez bakterie i archaea, które mogą tolerować tlen – nie wszystkie prokariota mogą. W przypadku denitryfikacji, niektóre bakterie beztlenowe, które nie potrzebują tlenu, przekształcają azotan w gazowy azot, który unosi się w atmosferze i gra trudną do zdobycia, dopóki nie nadejdzie jakiś piorun lub sprytna bakteria utrwalająca azot i nie wciągnie go ponownie do cyklu azotowego.
Ludzie i cykl azotowy
.