Ο κύκλος του αζώτου και η σημασία του

Ο κύκλος του αζώτου και η σημασία του

στον κύκλο του αζώτου

Ο κύκλος του αζώτου είναι ένας από τους θεμελιώδεις βιογεωχημικούς κύκλους που είναι απαραίτητοι για τη διατήρηση του οικοσυστήματος στη Γη. Μέσα από αυτόν τον κύκλο, το άζωτο χρησιμοποιείται και ανακυκλώνεται. Αυτό είναι κρίσιμο γιατί το άζωτο είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία για τη ζωή και την ανάπτυξη όλων των οργανισμών.

Ο ρόλος του αζώτου

Το άζωτο είναι απαραίτητο δομικό στοιχείο της ζωής. Χρειάζεται για το σχηματισμό αμινοξέων, τα οποία αποτελούν τη βάση για τις πρωτεΐνες. Το άζωτο είναι επίσης απαραίτητο για το σχηματισμό νουκλεοτιδίων, τα οποία με τη σειρά τους είναι τα δομικά στοιχεία του DNA και του RNA, δηλαδή του γενετικού μας υλικού. Το άζωτο παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο στο σχηματισμό της χλωροφύλλης, η οποία είναι απαραίτητη για τη φωτοσύνθεση στα φυτά.

Παρά την τεράστια ποσότητα αζώτου στην ατμόσφαιρα - περίπου το 78% του είναι αέριο άζωτο (N2) - οι περισσότερες ζωές δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν απευθείας αυτό το άζωτο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα άτομα αζώτου στο N2 συνδέονται ισχυρά με έναν τριπλό δεσμό. Επομένως, η μετατροπή ή η «σταθεροποίηση» αυτού του ατμοσφαιρικού αζώτου σε χρησιμοποιήσιμη μορφή απαιτεί σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Στερέωση αζώτου

Η δέσμευση αζώτου είναι η διαδικασία με την οποία το ατμοσφαιρικό άζωτο μετατρέπεται σε χρησιμοποιήσιμες ενώσεις αζώτου από εξειδικευμένους μικροοργανισμούς - που ονομάζονται αζωτομονάδες. Αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι συνήθως βακτήρια που ζουν είτε ελεύθερα στο περιβάλλον είτε σε συμβίωση (είδος συνεργασίας) με τα φυτά.

Η δέσμευση του αζώτου συμβαίνει με τη μετατροπή του N2 σε αμμωνία (NH3), η οποία είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα. Αυτή η διαδικασία καθίσταται δυνατή από το ένζυμο νιτρογενάση, το οποίο έχει την ικανότητα να σπάει τον ισχυρό τριπλό δεσμό στο Ν2. Μόλις το άζωτο είναι διαθέσιμο σε αυτή τη μορφή, τα φυτά μπορούν να το μετατρέψουν σε αμινοξέα και να τα χρησιμοποιήσουν για να σχηματίσουν πρωτεΐνες.

Αναλυτικά ο κύκλος του αζώτου

Ο κύκλος του αζώτου αποτελείται από πολλές αλληλένδετες διεργασίες που συμβαίνουν συνεχώς στη φύση. Εκτός από τη δέσμευση αζώτου που αναφέρθηκε ήδη, αυτές περιλαμβάνουν νιτροποίηση, απονιτροποίηση και αμμωνοποίηση.

Αζωτοποίηση

Η νιτροποίηση είναι μια διαδικασία δύο σταδίων μέσω της οποίας η αμμωνία (NH3) μετατρέπεται σε νιτρικό (NO3-). Αυτή η μετατροπή πραγματοποιείται επίσης από βακτήρια. Στο πρώτο στάδιο, η αμμωνία μετατρέπεται σε νιτρώδες άλας (NO2-) και στο δεύτερο στάδιο σε νιτρικό. Τα νιτρικά είναι η προτιμώμενη πηγή αζώτου για πολλά φυτά.

Αμμωνοποίηση

Η αμμωνοποίηση είναι η διαδικασία με την οποία η νεκρή βιομάζα μετατρέπεται σε αμμωνία ή αμμώνιο από μύκητες και βακτήρια. Αυτό συμβαίνει συνήθως στο έδαφος και είναι μια σημαντική πηγή αζώτου που διατίθεται στα φυτά.

Απονιτροποίηση

Η απονιτροποίηση είναι το αντίθετο της νιτροποίησης και της αζωτοδέσμευσης. Αυτή είναι η διαδικασία με την οποία τα νιτρικά άλατα μετατρέπονται ξανά σε ατμοσφαιρικό άζωτο από μικροοργανισμούς υπό συνθήκες φτωχές σε οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί σε εδάφη και νερά φτωχά σε οξυγόνο και έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια αζώτου από τα οικοσυστήματα και την απελευθέρωση πίσω στην ατμόσφαιρα.

Η ανθρώπινη επίδραση στον κύκλο του αζώτου

Οι άνθρωποι έχουν επηρεάσει σημαντικά τον φυσικό κύκλο του αζώτου μέσω πολυάριθμων δραστηριοτήτων. Ειδικότερα, η βιομηχανική εξόρυξη αζώτου για την παραγωγή λιπασμάτων και η καύση ορυκτών καυσίμων οδήγησαν στο προηγουμένως δεσμευμένο άζωτο να εισέρχεται τώρα στο περιβάλλον ως αντιδραστικό άζωτο.

Υπεργονιμοποίηση

Η παραγωγή και η υπερβολική χρήση λιπασμάτων απελευθερώνει μεγάλο μέρος αυτού του δραστικού αζώτου στο περιβάλλον. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική λίπανση και συνεπώς ευτροφισμό των υδάτινων σωμάτων. Αυτό σημαίνει ότι πάρα πολλά θρεπτικά συστατικά απελευθερώνονται στο νερό, γεγονός που επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη ορισμένων φυτών και φυκιών. Όταν αυτά τα φυτά και τα φύκια πεθαίνουν, η αποσύνθεσή τους οδηγεί σε έλλειψη οξυγόνου στο νερό - με καταστροφικές συνέπειες για τη θαλάσσια ζωή.

Κατάληξη

Ο κύκλος του αζώτου είναι μια βιολογικά και χημικά πολύπλοκη διαδικασία που είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή στη Γη. Χωρίς τον κύκλο του αζώτου, οι βασικές ενώσεις αζώτου που απαιτούν όλες οι μορφές ζωής δεν θα ήταν διαθέσιμες. Ωστόσο, είναι σημαντικό να συντονίζουμε τις δραστηριότητές μας ώστε να μην θέσουμε σε κίνδυνο τη φυσική ισορροπία αυτού του κύκλου. Η κατανόησή μας για τον κύκλο του αζώτου και τη σημασία του είναι επομένως ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της ποικιλομορφίας της ζωής στον πλανήτη μας.