Cyklus dusíka a jeho význam

Cyklus dusíka a jeho význam

do cyklu dusíka

Cyklus dusíka je jedným zo základných biogeochemických cyklov, ktoré sú nevyhnutné na udržanie ekosystému na Zemi. Prostredníctvom tohto cyklu sa dusík využíva a recykluje. To je dôležité, pretože dusík je jedným z najdôležitejších prvkov pre život a rast všetkých organizmov.

Úloha dusíka

Dusík je základným stavebným kameňom života. Je potrebný na tvorbu aminokyselín, ktoré sú základom bielkovín. Dusík je tiež nevyhnutný pre tvorbu nukleotidov, ktoré sú zase stavebnými kameňmi DNA a RNA, teda nášho genetického materiálu. Dusík zohráva kľúčovú úlohu aj pri tvorbe chlorofylu, ktorý je nevyhnutný pre fotosyntézu v rastlinách.

Napriek obrovskému množstvu dusíka v atmosfére – asi 78 % z neho tvorí plynný dusík (N2) – väčšina života nedokáže tento dusík priamo využiť. Je to preto, že atómy dusíka v N2 sú spolu silne spojené trojitou väzbou. Premena alebo „fixácia“ tohto atmosférického dusíka do použiteľnej formy si preto vyžaduje značné množstvo energie.

Fixácia dusíka

Fixácia dusíka je proces, pri ktorom sa atmosférický dusík premieňa na využiteľné zlúčeniny dusíka pomocou špecializovaných mikroorganizmov - nazývaných fixátory dusíka. Tieto mikroorganizmy sú zvyčajne baktérie, ktoré žijú buď voľne v prostredí, alebo v symbióze (druh partnerstva) s rastlinami.

K fixácii dusíka dochádza premenou N2 na amoniak (NH3), čo je mimoriadne energeticky náročné. Tento proces umožňuje enzým dusíkatý, ktorý má schopnosť rozbiť silnú trojitú väzbu v N2. Len čo je dusík dostupný v tejto forme, rastliny ho dokážu premeniť na aminokyseliny a použiť ich na tvorbu bielkovín.

Cyklus dusíka podrobne

Cyklus dusíka pozostáva z niekoľkých vzájomne prepojených procesov, ktoré sa v prírode vyskytujú nepretržite. Okrem už spomínanej fixácie dusíka medzi ne patrí nitrifikácia, denitrifikácia a amonifikácia.

Nitrifikácia

Nitrifikácia je dvojstupňový proces, pri ktorom sa amoniak (NH3) premieňa na dusičnany (NO3-). Túto premenu vykonávajú aj baktérie. V prvom kroku sa amoniak premieňa na dusitany (NO2-) a v druhom kroku na dusičnany. Dusičnany sú preferovaným zdrojom dusíka pre mnohé rastliny.

Amonifikácia

Amonifikácia je proces, pri ktorom sa mŕtva biomasa premieňa na amoniak alebo amónium hubami a baktériami. Zvyčajne sa to deje v pôde a je to dôležitý zdroj dusíka, ktorý majú rastliny k dispozícii.

Denitrifikácia

Denitrifikácia je opakom nitrifikácie a fixácie dusíka. Ide o proces, pri ktorom sa dusičnany premieňajú späť na vzdušný dusík pomocou mikroorganizmov v podmienkach s nedostatkom kyslíka. Tento proces sa môže vyskytnúť v pôdach a vodách chudobných na kyslík a vedie k strate dusíka z ekosystémov a jeho uvoľneniu späť do atmosféry.

Vplyv človeka na cyklus dusíka

Ľudia výrazne ovplyvnili prirodzený cyklus dusíka prostredníctvom mnohých aktivít. Najmä priemyselná extrakcia dusíka na výrobu hnojív a spaľovanie fosílnych palív viedli k tomu, že predtým viazaný dusík sa teraz dostáva do životného prostredia ako reaktívny dusík.

Prehnojenie

Pri výrobe a nadmernom používaní hnojív sa do životného prostredia uvoľňuje veľká časť tohto reaktívneho dusíka. To môže viesť k nadmernému hnojeniu a tým eutrofizácii vodných plôch. To znamená, že do vody sa uvoľňuje príliš veľa živín, čo značne urýchľuje rast niektorých rastlín a rias. Keď tieto rastliny a riasy odumrú, ich rozpad vedie k nedostatku kyslíka vo vode – s ničivými následkami pre morský život.

Koniec

Cyklus dusíka je biologicky a chemicky zložitý proces, ktorý je rozhodujúci pre život na Zemi. Bez cyklu dusíka by esenciálne zlúčeniny dusíka, ktoré vyžadujú všetky formy života, neboli dostupné. Napriek tomu je dôležité, aby sme naše aktivity koordinovali tak, aby sme neohrozili prirodzenú rovnováhu tohto kolobehu. Naše pochopenie cyklu dusíka a jeho dôležitosti je preto kľúčové pre zachovanie rozmanitosti života na našej planéte.