A nitrogén körforgása és jelentősége

A nitrogén körforgása és jelentősége

a nitrogén körforgásba

A nitrogénciklus az egyik alapvető biogeokémiai körfolyamat, amely elengedhetetlen a Föld ökoszisztémájának fenntartásához. Ezen a cikluson keresztül a nitrogént felhasználják és újrahasznosítják. Ez kritikus, mert a nitrogén az egyik legfontosabb eleme minden élőlény életének és növekedésének.

A nitrogén szerepe

A nitrogén az élet elengedhetetlen építőköve. Aminosavak képzéséhez szükséges, amelyek a fehérjék alapját képezik. A nitrogén nélkülözhetetlen a nukleotidok képződéséhez is, amelyek viszont a DNS és az RNS, azaz genetikai anyagunk építőkövei. A nitrogén a növények fotoszintéziséhez szükséges klorofill képződésében is döntő szerepet játszik.

Annak ellenére, hogy a légkörben hatalmas mennyiségű nitrogén található - körülbelül 78%-a nitrogéngáz (N2) -, a legtöbb élet nem tudja közvetlenül felhasználni ezt a nitrogént. Ennek az az oka, hogy az N2-ben lévő nitrogénatomok erősen hármas kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Ennek a légköri nitrogénnek az átalakítása vagy „rögzítése” használható formába tehát jelentős energiamennyiséget igényel.

Nitrogén rögzítés

A nitrogénfixálás az a folyamat, amelynek során a légköri nitrogént speciális mikroorganizmusok – úgynevezett nitrogénfixálók – hasznosítható nitrogénvegyületekké alakítják. Ezek a mikroorganizmusok általában olyan baktériumok, amelyek vagy szabadon élnek a környezetben, vagy szimbiózisban (egyfajta partnerségben) a növényekkel.

A nitrogénkötés az N2 ammóniává (NH3) történő átalakításával történik, ami rendkívül energiaigényes. Ezt a folyamatot a nitrogenáz enzim teszi lehetővé, amely képes megszakítani az N2 erős hármas kötését. Amint a nitrogén ebben a formában elérhető, a növények aminosavakká alakíthatják és felhasználhatják fehérjék előállítására.

A nitrogén körforgása részletesen

A nitrogén körfolyamat több, egymással összefonódó folyamatból áll, amelyek folyamatosan zajlanak le a természetben. A már említett nitrogénkötésen kívül ezek közé tartozik a nitrifikáció, a denitrifikáció és az ammonifikáció.

Nitrifikálás

A nitrifikáció egy kétlépéses folyamat, amelynek során az ammónia (NH3) nitráttá (NO3-) alakul. Ezt az átalakítást a baktériumok is végrehajtják. Az első lépésben az ammónia nitritté (NO2-), a második lépésben nitráttá alakul. A nitrát sok növény számára a preferált nitrogénforrás.

Ammonifikáció

Az ammonifikáció az a folyamat, amelynek során az elhalt biomasszát gombák és baktériumok ammóniává vagy ammóniummá alakítják. Ez általában a talajban történik, és a növények számára elérhető nitrogén fontos forrása.

Denitrifikáció

A denitrifikáció a nitrifikáció és a nitrogénkötés ellentéte. Ez az a folyamat, amelynek során a mikroorganizmusok oxigénszegény körülmények között a nitrátot visszaalakítják légköri nitrogénné. Ez a folyamat oxigénszegény talajokban és vizekben fordulhat elő, és a nitrogén elvesztését eredményezi az ökoszisztémákból, és visszakerül a légkörbe.

Emberi hatás a nitrogénciklusra

Az ember számos tevékenységgel jelentős mértékben befolyásolta a természetes nitrogénciklust. Különösen a nitrogén műtrágya előállítására szolgáló ipari kitermelése és a fosszilis tüzelőanyagok elégetése vezetett ahhoz, hogy a korábban megkötött nitrogén reaktív nitrogénként kerül a környezetbe.

Túltrágyázás

A műtrágya előállítása és túlzott használata ennek a reaktív nitrogénnek a nagy részét a környezetbe juttatja. Ez a víztestek túltrágyázásához és ezáltal eutrofizációjához vezethet. Ez azt jelenti, hogy túl sok tápanyag kerül a vízbe, ami nagymértékben felgyorsítja egyes növények és algák növekedését. Amikor ezek a növények és algák elpusztulnak, pusztulásuk oxigénhiányhoz vezet a vízben – ami pusztító következményekkel jár a tengeri élővilágra nézve.

Befejező

A nitrogénciklus biológiailag és kémiailag összetett folyamat, amely döntő fontosságú a földi élet szempontjából. A nitrogénciklus nélkül nem lennének elérhetőek azok az esszenciális nitrogénvegyületek, amelyekre minden életformának szüksége van. Ennek ellenére fontos, hogy tevékenységeinket úgy hangoljuk össze, hogy ne veszélyeztsük ennek a körforgásnak a természetes egyensúlyát. A nitrogén körforgásról és annak fontosságáról alkotott ismereteink ezért létfontosságúak bolygónkon az élet sokféleségének megőrzéséhez.