Hvad er nitrogencyklustrinene?

Levende væsener kræver nitrogen, for at deres celler kan fungere, og desuden er vi næsten ved at dytte ind i tingene, da vores atmosfære består af 78 procent nitrogengas.

Selvom nitrogen stort set lurer overalt, er det ikke rigeligt i jordskorpen, og det er svært for levende ting at fange atmosfærisk nitrogen og bruge det til deres formål. trinnene i nitrogenkredsløbet er lidt som en valutaveksling, der omdanner nitrogen til forskellige former, hvoraf nogle planter og dyr kan bruge, og nogle af dem ikke kan.

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

1. Nitrogenkredsløbet
2. Trin 1:Nitrogenfiksering
3. Trin 2:Nitrifikation
4. Trin 3:Ammonifikation
5. Trin 4:Denitrifikation
6. Mennesker og nitrogenkredsløbet

Nitrogenkredsløbet

Da nitrogen er en begrænset ressource på denne planet, bruger et nitrogenatom ikke meget tid på at gøre ingenting, når det er i en form, som levende ting kan bruge - videnskabsmænd kalder dette nitrogen "fast". Fast kvælstof optages af planter, som spises af dyr, som spiser andre dyr, som dør og nedbrydes og frigiver kvælstof tilbage til økosystemet for at blive bearbejdet af bakterier eller planter.

Dette er cyklussen af ​​et nitrogenatom på Jorden, og dets rejse starter enten meget stille eller med et kæmpe brag.

Trin 1:Nitrogenfiksering

Tro det eller ej, lyn og bakterier er primært ansvarlige for at omdanne atmosfærisk nitrogen til nitrogen, levende ting kan bruge, i en proces kaldet nitrogenfiksering. Atmosfærisk nitrogen (N₂ ) er meget stabil, så det kræver utrolig meget energi at omdanne den til en anden form.

Lynet slår ned

Hvis du nogensinde har undret dig over, hvorfor dine udendørsplanter virker gladere efter regn, end de gør, når du vender en sprinkler på dem, er der en grund til det:Lyn elektrificerer atmosfærisk nitrogen (N₂ ) og vand (H₂ O) for at omkonfigurere dem til ammoniak (NH₃ ) og nitrater (NO₃). ).

Dette falder til jorden som regn, hvor planterne slurver det op og bruger det til deres biologiske processer.

Nitrogenfikserende bakterier

I den anden ende af spektret er den mest almindelige måde, hvorpå nitrogen gøres tilgængeligt for organismer, når atmosfærisk nitrogen fikseres af bakterier, hvoraf nogle lever frit i jorden, og andre har et symbiotisk forhold til visse plantearter.

Bælgplanter som ærter, kløver og jordnødder har små knuder på deres rødder, der tiltrækker bakterier, der omdanner stædigt atmosfærisk nitrogen til ammoniak eller ammonium, som derefter kan bruges til at drive planten.

Denne proces er kendt som biologisk nitrogenfiksering, og den omdanner organisk nitrogengas til uorganiske nitrogenforbindelser som ammoniak og ammonium.

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 videregive det til et helt andet sæt prokaryoter, der yderligere oxiderer nitrittet til nitrat (NO_3- ).

Denne proces er langsom, men det er den måde, hvorpå nitrogen opbygges som et næringsstof i jord og vand- og havmiljøer - landplanter kan for eksempel absorbere ammonium og nitrat gennem deres rodhår. De organismer, der har specialiseret sig i nitrifikation, er også vigtige i behandlingen af ​​kommunalt spildevand.

Trin 3:Ammonifikation

Alt levende dør til sidst, og det kvælstof, som en bestemt organisme brugte, da den kvækkede, tages i hånden af ​​bakterier, der forvandler det nitrogenrige lig til ammonium, som kan opsamles af planter og bruges igen.

Trin 4:Denitrifikation

Det er muligt at omdanne biotilgængeligt nitrogen til atmosfærisk nitrogen igen, og den proces kaldes denitrifikation. Nitrifikation udføres af bakterier og arkæer, der kan tolerere ilt - ikke alle prokaryoter kan.

I tilfælde af denitrifikation, omdanner visse anaerobe bakterier, der ikke har brug for ilt, nitrat til nitrogengas, som flyder op i atmosfæren og spiller svært at få fat i, indtil et lyn eller en listig nitrogenfikserende bakterie kommer og stryger gassen. nitrogen ind i nitrogenkredsløbet igen.

Mennesker og nitrogenkredsløbet

"Som de fleste naturlige processer forstyrrer menneskeskabte aktiviteter nitrogenkredsløbet gennem nitrogenaflejring," siger Motes. "For meget kvælstof kan føre til øget udledning af drivhusgassen lattergas, samt eutrofiering, som er kvælstofforurening af vandkilder."

Nogle af de menneskelige aktiviteter, der bidrager til nitrogenaflejring, omfatter:

• Afbrænding af fossile brændstoffer
• Anvendelse af syntetisk gødning, hvilket resulterer i, at nitrogenrig landbrugsafstrømning kommer ind i akvatiske systemer
• Dyrkning af bælgplanter, som fikserer kvælstof