Typen kiertokulku ja sen merkitys

Typen kiertokulku ja sen merkitys

typen kiertoon

Typen kiertokulku on yksi tärkeimmistä biogeokemiallisista sykleistä, jotka ovat välttämättömiä maapallon ekosysteemin ylläpitämiselle. Tämän syklin kautta typpeä käytetään ja kierrätetään. Tämä on kriittistä, koska typpi on yksi tärkeimmistä alkuaineista kaikkien organismien elämän ja kasvun kannalta.

Typen rooli

Typpi on elämän välttämätön rakennusaine. Sitä tarvitaan aminohappojen muodostamiseen, jotka ovat proteiinien perusta. Typpi on myös välttämätön nukleotidien muodostumiselle, jotka puolestaan ​​ovat DNA:n ja RNA:n eli geneettisen materiaalimme rakennuspalikoita. Typellä on myös ratkaiseva rooli kasvien fotosynteesin kannalta välttämättömän klorofyllin muodostumisessa.

Huolimatta valtavasta typen määrästä ilmakehässä - noin 78% siitä on typpikaasua (N2) - suurin osa ihmisistä ei pysty käyttämään tätä typpeä suoraan. Tämä johtuu siitä, että N2:n typpiatomit ovat vahvasti sitoutuneet toisiinsa kolmoissidoksella. Tämän ilmakehän typen muuntaminen tai "kiinnitys" käyttökelpoiseen muotoon vaatii siksi huomattavan määrän energiaa.

Typen kiinnitys

Typen kiinnittäminen on prosessi, jolla ilmakehän typpi muunnetaan käyttökelpoisiksi typpiyhdisteiksi erikoistuneiden mikro-organismien – joita kutsutaan typen kiinnittäjiksi – toimesta. Nämä mikro-organismit ovat yleensä bakteereita, jotka elävät joko vapaasti ympäristössä tai symbioosissa (eräänlainen kumppanuus) kasvien kanssa.

Typen kiinnittyminen tapahtuu muuntamalla N2 ammoniakiksi (NH3), mikä on erittäin energiaintensiivistä. Tämän prosessin tekee mahdolliseksi nitrogenaasientsyymi, jolla on kyky katkaista N2:n vahva kolmoissidos. Heti kun typpeä on saatavilla tässä muodossa, kasvit voivat muuttaa sen aminohapoiksi ja käyttää niitä proteiinien muodostamiseen.

Typen kierto yksityiskohtaisesti

Typen kierto koostuu useista toisiinsa kutoutuneista prosesseista, joita esiintyy jatkuvasti luonnossa. Näitä ovat jo mainitun typen kiinnityksen lisäksi nitrifikaatio, denitrifikaatio ja ammonifikaatio.

Nitrifikaatio

Nitrifikaatio on kaksivaiheinen prosessi, jossa ammoniakki (NH3) muutetaan nitraatiksi (NO3-). Tämän muuntamisen suorittavat myös bakteerit. Ensimmäisessä vaiheessa ammoniakki muunnetaan nitriitiksi (NO2-) ja toisessa vaiheessa nitraatiksi. Nitraatti on monien kasvien ensisijainen typen lähde.

Ammonifikaatio

Ammonifikaatio on prosessi, jossa sienet ja bakteerit muuttavat kuollutta biomassaa ammoniakiksi tai ammoniumiksi. Tämä tapahtuu yleensä maaperässä ja on tärkeä kasvien saatavilla olevan typen lähde.

Denitrifikaatio

Denitrifikaatio on nitrifikaation ja typen kiinnittymisen vastakohta. Tämä on prosessi, jossa mikro-organismit muuttavat nitraattia takaisin ilmakehän typeksi happiköyhissä olosuhteissa. Tämä prosessi voi tapahtua happiköyhissä maaperässä ja vesissä ja johtaa typen häviämiseen ekosysteemeistä ja vapautumiseen takaisin ilmakehään.

Ihmisen vaikutus typen kiertoon

Ihminen on vaikuttanut merkittävästi luonnolliseen typen kiertokulkuun lukuisten toimintojen kautta. Erityisesti typen teollinen talteenotto lannoitteiden valmistukseen ja fossiilisten polttoaineiden poltto ovat johtaneet siihen, että aiemmin sitoutunut typpi pääsee nyt ympäristöön reaktiivisena typenä.

Ylilannoitus

Lannoitteiden tuotanto ja liiallinen käyttö vapauttaa suuren osan tästä reaktiivisesta typestä ympäristöön. Tämä voi johtaa liikalannoitumiseen ja siten vesistöjen rehevöitymiseen. Tämä tarkoittaa, että veteen vapautuu liikaa ravinteita, mikä nopeuttaa huomattavasti tiettyjen kasvien ja levien kasvua. Kun nämä kasvit ja levät kuolevat, niiden hajoaminen johtaa hapenpuutteeseen vedessä - millä on tuhoisat seuraukset meren eliöstölle.

Loppuu

Typen kiertokulku on biologisesti ja kemiallisesti monimutkainen prosessi, joka on elintärkeä elämälle maapallolla. Ilman typen kiertokulkua kaikki elämänmuodot tarvitsevat välttämättömät typpiyhdisteet eivät olisi saatavilla. Siitä huolimatta on tärkeää, että koordinoimme toimintaamme, jotta emme vaaranna tämän syklin luonnollista tasapainoa. Ymmärryksemme typen kierrosta ja sen tärkeydestä on siksi ratkaisevan tärkeää planeettamme elämän monimuotoisuuden ylläpitämisessä.