Slāpekļa cikls un tā nozīme

Slāpekļa cikls un tā nozīme

slāpekļa ciklā

Slāpekļa cikls ir viens no galvenajiem bioģeoķīmiskajiem cikliem, kas ir būtiski ekosistēmas uzturēšanai uz Zemes. Šajā ciklā slāpeklis tiek izmantots un pārstrādāts. Tas ir ļoti svarīgi, jo slāpeklis ir viens no svarīgākajiem elementiem visu organismu dzīvībai un augšanai.

Slāpekļa loma

Slāpeklis ir būtisks dzīvības elements. Tas ir nepieciešams, lai veidotu aminoskābes, kas ir olbaltumvielu pamatā. Slāpeklis ir būtisks arī nukleotīdu veidošanai, kas savukārt ir DNS un RNS, t.i., mūsu ģenētiskā materiāla, celtniecības bloki. Slāpeklis arī spēlē izšķirošu lomu hlorofila veidošanā, kas nepieciešams augu fotosintēzei.

Neskatoties uz milzīgo slāpekļa daudzumu atmosfērā - aptuveni 78% no tā ir slāpekļa gāze (N2) - lielākā daļa dzīvības nevar izmantot šo slāpekli tieši. Tas ir tāpēc, ka slāpekļa atomi N2 ir cieši saistīti kopā ar trīskāršo saiti. Tāpēc šī atmosfēras slāpekļa pārvēršana vai “fiksēšana” izmantojamā formā prasa ievērojamu enerģijas daudzumu.

Slāpekļa fiksācija

Slāpekļa fiksācija ir process, kurā atmosfēras slāpeklis tiek pārvērsts izmantojamos slāpekļa savienojumos, izmantojot specializētus mikroorganismus, ko sauc par slāpekļa fiksētājiem. Šie mikroorganismi parasti ir baktērijas, kas brīvi dzīvo vidē vai simbiozē (partnerības veids) ar augiem.

Slāpekļa fiksācija notiek, pārvēršot N2 par amonjaku (NH3), kas ir ārkārtīgi energoietilpīgs. Šis process ir iespējams, pateicoties enzīmam nitrogenāzei, kam ir spēja saraut stipro trīskāršo saiti N2. Tiklīdz slāpeklis ir pieejams šajā formā, augi var pārvērst to aminoskābēs un izmantot tās proteīnu veidošanai.

Slāpekļa cikls sīkāk

Slāpekļa cikls sastāv no vairākiem savstarpēji saistītiem procesiem, kas dabā notiek nepārtraukti. Papildus jau minētajai slāpekļa fiksācijai tie ietver nitrifikācija, denitrifikācija un amonifikācija.

Nitrifikācija

Nitrifikācija ir divpakāpju process, kurā amonjaks (NH3) tiek pārveidots par nitrātu (NO3-). Šo konversiju veic arī baktērijas. Pirmajā posmā amonjaks tiek pārveidots par nitrītu (NO2-), bet otrajā - par nitrātu. Nitrāts ir vēlamais slāpekļa avots daudziem augiem.

Amonifikācija

Amonifikācija ir process, kurā mirušo biomasu sēnītes un baktērijas pārvērš amonjakā vai amonijā. Tas parasti notiek augsnē un ir svarīgs augiem pieejamais slāpekļa avots.

Denitrifikācija

Denitrifikācija ir pretstats nitrifikācijai un slāpekļa fiksācijai. Šis ir process, kurā mikroorganismi nitrātus pārvērš atpakaļ atmosfēras slāpeklī apstākļos, kuros nav skābekļa. Šis process var notikt ar skābekli nabadzīgās augsnēs un ūdeņos, kā rezultātā slāpeklis tiek zaudēts no ekosistēmām un izplūst atpakaļ atmosfērā.

Cilvēka ietekme uz slāpekļa ciklu

Cilvēki ir būtiski ietekmējuši dabisko slāpekļa ciklu, veicot daudzas darbības. Jo īpaši rūpnieciskā slāpekļa ieguve mēslošanas līdzekļu ražošanai un fosilā kurināmā dedzināšana ir novedusi pie tā, ka iepriekš saistītais slāpeklis tagad nonāk vidē kā reaktīvs slāpeklis.

Pārmērīga mēslošana

Mēslošanas līdzekļu ražošana un pārmērīga izmantošana izdala lielu daļu šī reaktīvā slāpekļa vidē. Tas var izraisīt pārmērīgu mēslojumu un līdz ar to ūdenstilpju eitrofikāciju. Tas nozīmē, ka ūdenī nonāk pārāk daudz barības vielu, kas ļoti paātrina noteiktu augu un aļģu augšanu. Kad šie augi un aļģes iet bojā, to sabrukšana izraisa skābekļa trūkumu ūdenī, kam ir postošas ​​sekas jūras dzīvībai.

Beigas

Slāpekļa cikls ir bioloģiski un ķīmiski sarežģīts process, kas ir ļoti svarīgs dzīvībai uz Zemes. Bez slāpekļa cikla nebūtu pieejami nepieciešamie slāpekļa savienojumi, kas nepieciešami visām dzīvības formām. Tomēr ir svarīgi, lai mēs koordinētu savu darbību, lai neapdraudētu šī cikla dabisko līdzsvaru. Tāpēc mūsu izpratne par slāpekļa ciklu un tā nozīmi ir ļoti svarīga, lai saglabātu dzīvības daudzveidību uz mūsu planētas.