Lämmastiku tsükkel ja selle tähtsus

Lämmastiku tsükkel ja selle tähtsus

lämmastiku tsüklisse

Lämmastiku tsükkel on üks põhilisi biogeokeemilisi tsükleid, mis on Maa ökosüsteemi säilitamiseks hädavajalikud. Selle tsükli kaudu kasutatakse ja taaskasutatakse lämmastikku. See on kriitilise tähtsusega, sest lämmastik on kõigi organismide eluks ja kasvuks üks tähtsamaid elemente.

Lämmastiku roll

Lämmastik on elu oluline ehitusmaterjal. See on vajalik aminohapete moodustamiseks, mis on valkude aluseks. Lämmastik on hädavajalik ka nukleotiidide tekkeks, mis omakorda on DNA ja RNA ehk meie geneetilise materjali ehitusplokid. Lämmastik mängib üliolulist rolli ka klorofülli moodustumisel, mis on vajalik taimede fotosünteesiks.

Vaatamata tohutule lämmastikukogusele atmosfääris – umbes 78% sellest moodustab lämmastik (N2) – ei saa suurem osa elust seda lämmastikku otse kasutada. Selle põhjuseks on asjaolu, et N2 lämmastikuaatomid on omavahel tugevalt seotud kolmiksidemega. Selle atmosfäärilämmastiku muutmine või "kinnitamine" kasutatavasse vormi nõuab seetõttu märkimisväärset energiahulka.

Lämmastiku sidumine

Lämmastiku sidumine on protsess, mille käigus õhulämmastik muudetakse kasutatavateks lämmastikuühenditeks spetsiaalsete mikroorganismide – nn lämmastikufiksaatorite – abil. Need mikroorganismid on tavaliselt bakterid, mis elavad kas vabalt keskkonnas või sümbioosis (teatud tüüpi partnerlus) taimedega.

Lämmastiku sidumine toimub N2 muutmisel ammoniaagiks (NH3), mis on äärmiselt energiamahukas. Selle protsessi teeb võimalikuks ensüüm lämmastik, millel on võime lõhkuda N2 tugevat kolmiksidet. Niipea, kui lämmastik on sellisel kujul saadaval, saavad taimed selle aminohapeteks muuta ja kasutada neid valkude moodustamiseks.

Lämmastiku tsükkel üksikasjalikult

Lämmastikuringe koosneb mitmest omavahel põimunud protsessist, mis toimuvad looduses pidevalt. Lisaks juba mainitud lämmastiku sidumisele hõlmavad need nitrifikatsiooni, denitrifikatsiooni ja ammonifikatsiooni.

Nitrifikatsioon

Nitrifikatsioon on kaheetapiline protsess, mille käigus ammoniaak (NH3) muudetakse nitraadiks (NO3-). Seda konversiooni viivad läbi ka bakterid. Esimeses etapis muudetakse ammoniaak nitritiks (NO2-) ja teises etapis nitraadiks. Nitraat on paljude taimede eelistatud lämmastikuallikas.

Ammonifikatsioon

Ammonifikatsioon on protsess, mille käigus surnud biomass muudetakse seente ja bakterite toimel ammoniaagiks või ammooniumiks. See juhtub tavaliselt mullas ja on oluline taimedele kättesaadava lämmastikuallikas.

Denitrifikatsioon

Denitrifikatsioon on nitrifikatsiooni ja lämmastiku sidumise vastand. See on protsess, mille käigus nitraat muudetakse hapnikuvaestes tingimustes mikroorganismide poolt tagasi õhulämmastikuks. See protsess võib toimuda hapnikuvaeses pinnases ja vetes ning selle tulemuseks on lämmastiku kadu ökosüsteemidest ja eraldumine tagasi atmosfääri.

Inimese mõju lämmastikuringele

Inimene on paljude tegevuste kaudu märkimisväärselt mõjutanud looduslikku lämmastikuringet. Eelkõige on lämmastiku tööstuslik ekstraheerimine väetiste tootmiseks ja fossiilkütuste põletamine viinud selleni, et varem seotud lämmastik satub nüüd keskkonda reaktiivse lämmastikuna.

Üleväetamine

Väetise tootmine ja liigkasutamine paiskab suure osa sellest reaktiivsest lämmastikust keskkonda. See võib kaasa tuua üleväetamise ja seega veekogude eutrofeerumise. See tähendab, et vette eraldub liiga palju toitaineid, mis kiirendab oluliselt teatud taimede ja vetikate kasvu. Kui need taimed ja vetikad surevad, põhjustab nende lagunemine vees hapnikupuudust, millel on laastavad tagajärjed mereelustikule.

Lõpetamine

Lämmastikuringe on bioloogiliselt ja keemiliselt keeruline protsess, mis on elu jaoks Maal ülioluline. Ilma lämmastikuringeta ei oleks kättesaadavad olulised lämmastikuühendid, mida kõik eluvormid nõuavad. Sellegipoolest on oluline, et me koordineeriksime oma tegevusi, et mitte seada ohtu selle tsükli loomulikku tasakaalu. Meie arusaam lämmastikuringest ja selle tähtsusest on seetõttu meie planeedi elu mitmekesisuse säilitamiseks ülioluline.