Азотният цикъл и неговото значение

Азотният цикъл и неговото значение

в цикъла на азота

Азотният цикъл е един от основните биогеохимични цикли, които са от съществено значение за поддържането на екосистемата на Земята. Чрез този цикъл азотът се използва и рециклира. Това е критично, защото азотът е един от най-важните елементи за живота и растежа на всички организми.

Ролята на азота

Азотът е основен градивен елемент на живота. Той е необходим за образуването на аминокиселини, които са в основата на протеините. Азотът също е от съществено значение за образуването на нуклеотиди, които от своя страна са градивните елементи на ДНК и РНК, т.е. нашият генетичен материал. Азотът също играе решаваща роля в образуването на хлорофил, който е необходим за фотосинтезата в растенията.

Въпреки огромното количество азот в атмосферата - около 78% от него е азотен газ (N2) - по-голямата част от живота не може да използва този азот директно. Това е така, защото азотните атоми в N2 са силно свързани заедно с тройна връзка. Следователно преобразуването или „фиксирането“ на този атмосферен азот в използваема форма изисква значително количество енергия.

Фиксиране на азот

Фиксирането на азот е процесът, чрез който атмосферният азот се превръща в използваеми азотни съединения от специализирани микроорганизми - наречени азотфиксатори. Тези микроорганизми обикновено са бактерии, които живеят или свободно в околната среда, или в симбиоза (вид партньорство) с растения.

Фиксирането на азот става чрез превръщане на N2 в амоняк (NH3), което е изключително енергоемко. Този процес е възможен благодарение на ензима нитрогеназа, който има способността да разкъсва силната тройна връзка в N2. Веднага щом азотът е наличен в тази форма, растенията могат да го превърнат в аминокиселини и да ги използват за образуване на протеини.

Цикълът на азота в детайли

Цикълът на азота се състои от няколко преплетени процеса, които протичат непрекъснато в природата. В допълнение към вече споменатата фиксация на азот, те включват нитрификация, денитрификация и амонификация.

Нитрификация

Нитрификацията е двуетапен процес, чрез който амонякът (NH3) се превръща в нитрат (NO3-). Това преобразуване също се извършва от бактерии. В първия етап амонякът се превръща в нитрит (NO2-), а във втория етап в нитрат. Нитратите са предпочитаният източник на азот за много растения.

Амонификация

Амонификацията е процесът, при който мъртвата биомаса се превръща в амоняк или амоний от гъбички и бактерии. Това обикновено се случва в почвата и е важен източник на азот, достъпен за растенията.

Денитрификация

Денитрификацията е противоположна на нитрификацията и азотфиксацията. Това е процесът, при който нитратите се превръщат обратно в атмосферен азот от микроорганизми при бедни на кислород условия. Този процес може да възникне в бедни на кислород почви и води и води до загуба на азот от екосистемите и освобождаване обратно в атмосферата.

Влияние на човека върху цикъла на азота

Хората са повлияли значително на естествения азотен цикъл чрез множество дейности. По-специално, промишленото извличане на азот за производството на торове и изгарянето на изкопаеми горива са довели до по-рано свързан азот, който сега навлиза в околната среда като реактивен азот.

Преторяване

Производството и прекомерната употреба на торове освобождава голяма част от този реактивен азот в околната среда. Това може да доведе до прекомерно наторяване и по този начин до еутрофикация на водните тела. Това означава, че твърде много хранителни вещества се освобождават във водата, което значително ускорява растежа на някои растения и водорасли. Когато тези растения и водорасли умрат, тяхното гниене води до липса на кислород във водата - с опустошителни последици за морския живот.

Край

Цикълът на азота е биологично и химически сложен процес, който е от решаващо значение за живота на Земята. Без азотния цикъл основните азотни съединения, от които се нуждаят всички форми на живот, не биха били налични. Въпреки това е важно да координираме дейностите си, за да не застрашим естествения баланс на този цикъл. Нашето разбиране за цикъла на азота и неговото значение следователно е от решаващо значение за поддържането на разнообразието на живота на нашата планета.