Jaké jsou fáze koloběhu dusíku?
„Dusík potřebuje každý, ale co se týče nepominutelných, život udržujících prvků, je to ošemetné. Živé organismy potřebují dusík pro fungování svých buněk a navíc jsme v něm prakticky namočeni, protože naše atmosféra je tvořena ze 78 % plynným dusíkem. Má to však háček:
Ačkoli dusík číhá v podstatě všude, v zemské kůře ho není příliš mnoho a pro živé organismy je neuvěřitelně obtížné zachytit atmosférický dusík a využít ho pro své účely. Je to jako mít v Minneapolisu plnou kapsu islandského krónura, kde ho nemůžete utratit.
„Dusík je hlavní součástí aminokyselin, které jsou stavebními kameny bílkovin a nukleových kyselin, jako je DNA,“ říká Jessie Motesová, doktorandka na Odum School of Ecology na University of Georgia, v e-mailu. „Kromě toho, že rostliny potřebují dusík pro tvorbu bílkovin, je také hlavní složkou chlorofylu, díky čemuž je nezbytný pro fotosyntézu.“
Reklama
Cyklus dusíku
Protože je dusík na této planetě omezeným zdrojem, atom dusíku netráví mnoho času nicneděláním, pokud je ve formě, kterou mohou živé organismy využít – vědci tento dusík nazývají „fixovaný“. Fixovaný dusík je přijímán rostlinami, které jsou požírány živočichy, ti požírají další živočichy, kteří umírají a rozkládají se a uvolňují dusík zpět do ekosystému, aby byl zpracován bakteriemi nebo rostlinami. To je koloběh atomu dusíku na Zemi a jeho cesta začíná buď velmi tiše, nebo s obrovským třeskem.
Krok 1: Fixace dusíku
Věřte nebo ne, za přeměnu atmosférického dusíku na dusík využitelný živými organismy jsou zodpovědné především blesky a bakterie. Atmosférický dusík (N2) je velmi stabilní, takže k jeho přeměně na jinou formu je potřeba neuvěřitelné množství energie. Pokud vás někdy zajímalo, proč se vaše venkovní rostliny zdají být po dešti spokojenější, než když na ně pustíte postřikovač, má to svůj důvod: Blesk zelektrizuje atmosférický dusík (N2) a vodu (H2O) a přemění je na amoniak (NH3) a dusičnany (NO3). Ty padají na zem jako déšť, kde je rostliny nasávají a využívají pro své biologické procesy.
Na druhém konci spektra je nejběžnějším způsobem, jak je dusík zpřístupněn organismům, když je atmosférický dusík fixován bakteriemi, z nichž některé žijí volně v půdě a jiné mají symbiotický vztah s některými druhy rostlin. Luštěniny, jako je hrách, jetel a podzemnice olejná, mají na kořenech malé uzlíky, které přitahují bakterie, jež přeměňují tvrdohlavý atmosférický dusík na amoniak nebo amonium, které lze následně využít k pohonu rostlin.
Krok 2: Nitrifikace
Amoniak v půdě mohou rostliny využít přímo, ale je to také první krok v procesu nitrifikace, při kterém specializované bakterie a archea přeměňují amoniak na dusitany (NO2) a poté jej předávají zcela jiné skupině prokaryot, které dusitany dále oxidují na dusičnany (NO3-). Tento proces je pomalý, ale je to způsob, jakým se dusík vytváří jako živina v půdě a ve vodním a mořském prostředí – například suchozemské rostliny mohou absorbovat amonium a dusičnany prostřednictvím svých kořenových vlásků. Organismy, které se specializují na nitrifikaci, jsou také důležité při čištění komunálních odpadních vod.
Krok 3: Amonifikace
Vše živé nakonec odumře a dusík, který konkrétní organismus využíval, když chřadl, si vezmou k ruce bakterie, které mrtvolu bohatou na dusík přemění na amonium, které mohou rostliny opět nasbírat a znovu využít.
Reklama
Krok 4: Denitrifikace
Biologicky dostupný dusík je možné opět přeměnit na atmosférický dusík a tento proces se nazývá denitrifikace. Nitrifikaci provádějí bakterie a archea, které snášejí kyslík – ne všechna prokaryota. V případě denitrifikace některé anaerobní bakterie, které nepotřebují kyslík, přeměňují dusičnany na plynný dusík, který se vznáší v atmosféře a hraje si na těžko dostupný, dokud nepřijde nějaký blesk nebo mazaná bakterie fixující dusík a znovu ho nezapojí do cyklu dusíku.