Cyklus dusíku a jeho význam

Cyklus dusíku a jeho význam

do koloběhu dusíku

Cyklus dusíku je jedním ze základních biogeochemických cyklů, které jsou nezbytné pro zachování ekosystému na Zemi. Prostřednictvím tohoto cyklu se dusík využívá a recykluje. To je zásadní, protože dusík je jedním z nejdůležitějších prvků pro život a růst všech organismů.

Role dusíku

Dusík je základním stavebním kamenem života. Je potřeba pro tvorbu aminokyselin, které jsou základem pro bílkoviny. Dusík je také nezbytný pro tvorbu nukleotidů, které jsou zase stavebními kameny DNA a RNA, tedy našeho genetického materiálu. Dusík také hraje zásadní roli při tvorbě chlorofylu, který je nezbytný pro fotosyntézu rostlin.

Navzdory obrovskému množství dusíku v atmosféře – asi 78 % z toho je plynný dusík (N2) – většina života nedokáže tento dusík přímo využít. Je to proto, že atomy dusíku v N2 jsou spolu silně vázány trojnou vazbou. Přeměna nebo „fixace“ tohoto atmosférického dusíku do použitelné formy proto vyžaduje značné množství energie.

Fixace dusíku

Fixace dusíku je proces, při kterém je atmosférický dusík pomocí specializovaných mikroorganismů – tzv. fixátorů dusíku – přeměněn na využitelné sloučeniny dusíku. Tyto mikroorganismy jsou obvykle bakterie, které žijí buď volně v prostředí, nebo v symbióze (druh partnerství) s rostlinami.

K fixaci dusíku dochází přeměnou N2 na amoniak (NH3), což je extrémně energeticky náročné. Tento proces umožňuje enzym dusíkatá látka, která má schopnost rozbít silnou trojnou vazbu v N2. Jakmile je dusík k dispozici v této formě, rostliny jej mohou přeměnit na aminokyseliny a použít je k tvorbě bílkovin.

Cyklus dusíku v detailu

Cyklus dusíku se skládá z několika vzájemně propojených procesů, které v přírodě probíhají nepřetržitě. Kromě již zmíněné fixace dusíku mezi ně patří nitrifikace, denitrifikace a amonifikace.

Nitrifikace

Nitrifikace je dvoustupňový proces, při kterém se amoniak (NH3) přeměňuje na dusičnany (NO3-). Tuto přeměnu provádějí také bakterie. V prvním kroku se amoniak přemění na dusitany (NO2-) a ve druhém kroku na dusičnany. Dusičnany jsou preferovaným zdrojem dusíku pro mnoho rostlin.

Amonifikace

Amonifikace je proces, při kterém se mrtvá biomasa přeměňuje na amoniak nebo amonium houbami a bakteriemi. To se obvykle děje v půdě a je to důležitý zdroj dusíku dostupný pro rostliny.

Denitrifikace

Denitrifikace je opakem nitrifikace a fixace dusíku. Jedná se o proces, při kterém se dusičnany přeměňují zpět na vzdušný dusík mikroorganismy za podmínek s nedostatkem kyslíku. Tento proces může nastat v půdách a vodách chudých na kyslík a vede ke ztrátě dusíku z ekosystémů a jeho uvolňování zpět do atmosféry.

Vliv člověka na cyklus dusíku

Lidé významně ovlivnili přirozený cyklus dusíku četnými činnostmi. Zejména průmyslová těžba dusíku pro výrobu hnojiv a spalování fosilních paliv vedla k tomu, že dříve vázaný dusík se nyní dostává do životního prostředí jako reaktivní dusík.

Přehnojení

Při výrobě a nadměrném používání hnojiv se uvolňuje velká část tohoto reaktivního dusíku do životního prostředí. To může vést k přehnojování a tím eutrofizaci vodních ploch. To znamená, že se do vody uvolňuje příliš mnoho živin, což značně urychluje růst některých rostlin a řas. Když tyto rostliny a řasy umírají, jejich úpadek vede k nedostatku kyslíku ve vodě – s ničivými následky pro mořský život.

Konec

Cyklus dusíku je biologicky a chemicky složitý proces, který je zásadní pro život na Zemi. Bez cyklu dusíku by základní sloučeniny dusíku, které všechny formy života vyžadují, nebyly dostupné. Přesto je důležité, abychom naše aktivity koordinovali tak, abychom neohrozili přirozenou rovnováhu tohoto koloběhu. Naše porozumění cyklu dusíku a jeho důležitosti je proto zásadní pro zachování rozmanitosti života na naší planetě.