Hvad er trinene i kvælstofcyklussen?

Alle har brug for nitrogen, men så vidt det ikke kan forhandles, livsbærende elementer går, det er vanskeligt. Levende ting kræver nitrogen for at deres celler fungerer og, desuden, vi stepper næsten i tingene, da vores atmosfære består af 78 procent nitrogengas. Imidlertid, der er en fangst:Det er et "vand, vand overalt, men ikke en dråbe at drikke "situation.

Selvom nitrogen stort set lurer overalt, det er ikke frygteligt rigeligt i jordskorpen, og det er utroligt svært for levende ting at fange atmosfærisk nitrogen og bruge det til deres formål. Det er som at have en lomme med islandske kroner i Minneapolis, hvor du ikke kan bruge det.

"Kvælstof er en vigtig del af aminosyrer, som er byggestenene i proteiner og nukleinsyrer, såsom DNA, "siger Jessie Motes, en ph.d. kandidat på Odum School of Ecology ved University of Georgia, i en e -mail. "Ud over at have brug for nitrogen til proteiner i planter, det er en hovedkomponent i klorofyl, hvilket gør det afgørende for fotosyntesen. "

Kvælstofcyklussen

Da nitrogen er en begrænset ressource på denne planet, et nitrogenatom bruger ikke meget tid på ikke at gøre noget, når det er i en form, levende ting kan bruge - forskere kalder dette nitrogen "fast". Fast nitrogen optages af planter, som spises af dyr, som spiser andre dyr, som dør og nedbrydes og frigiver nitrogen tilbage i økosystemet, der skal bearbejdes af bakterier eller planter. Dette er cyklussen for et nitrogenatom på jorden, og dens rejse starter enten meget stille eller med et voldsomt brag.

Trin 1:Kvælstoffiksering

Tro det eller ej, lyn og bakterier er primært ansvarlige for at gøre atmosfærisk nitrogen til nitrogen levende ting kan bruge. Atmosfærisk nitrogen (N2) er meget stabilt, så det tager utrolig meget energi at konvertere det til en anden form. Hvis du nogensinde har spekuleret på, hvorfor dine udendørs planter virker lykkeligere efter en regnvejr, end de gør, når du vender en sprinkler på dem, der er en grund til det:Lynet elektrificerer atmosfærisk nitrogen (N2) og vand (H2O) for at omkonfigurere dem til ammoniak (NH3) og nitrater (NO3). Dette falder til jorden som regn, hvor planter slurver det op og bruger det til deres biologiske processer.

I den anden ende af spektret, den mest almindelige måde, hvorpå nitrogen stilles til rådighed for organismer, er, når atmosfærisk nitrogen er fikseret af bakterier, hvoraf nogle lever frit i jorden og andre nyder et symbiotisk forhold til visse plantearter. Bælgfrugter som ærter, kløver og jordnødder har små knuder på deres rødder, der tiltrækker bakterier, der omdanner genstridig atmosfærisk nitrogen til ammoniak eller ammonium, som derefter kan bruges til at drive anlægget.

Trin 2:Nitrifikation

Ammoniak i jorden kan bruges direkte af planter, men det er også det første trin i nitrifikationsprocessen, hvorigennem specialiserede bakterier og archaea omdanner ammoniak til nitrit (NO2), og derefter overføre det til et helt andet sæt prokaryoter, der yderligere oxiderer nitrit til nitrat (NO3-). Denne proces er langsom, men det er den måde, hvorpå nitrogen bygges som næringsstof i jord og vand- og havmiljøer - landbaserede planter, for eksempel, kan optage ammonium og nitrat gennem deres rodhår. De organismer, der specialiserer sig i nitrifikation, er også vigtige i behandlingen af ​​kommunalt spildevand.

Trin 3:Ammonificering

Alt levende dør til sidst, og kvælstoffet, en bestemt organisme brugte, da det skakede blev taget til hånden af ​​bakterier, der gør det nitrogenrige lig til ammonium, som kan hentes tilbage af planter og bruges igen.

Trin 4:Denitrifikation

Det er muligt at konvertere biotilgængeligt nitrogen til atmosfærisk nitrogen igen, og den proces kaldes denitrifikation. Nitrifikation udføres af bakterier og archaea, der kan tåle ilt - ikke alle prokaryoter kan. I tilfælde af denitrifikation, visse anaerobe bakterier, der ikke har brug for ilt, omdanner nitrat til nitrogengas, som flyder op i atmosfæren og spiller hårdt for at komme, indtil der kommer et lyn eller en sløv nitrogenfikserende bakterie og tover det ind i kvælstofcyklussen igen.

Mennesker og kvælstofcyklussen

"Som de fleste naturlige processer, menneskeskabte aktiviteter forstyrrer nitrogencyklussen gennem nitrogenaflejring, "siger Motes." For meget nitrogen kan føre til øgede emissioner af drivhusgassen lattergas, samt eutrofiering, som er nitrogenforurening af vandkilder. "

Noget nitrogen fikseres ved forbrænding af fossile brændstoffer.