Każdy potrzebuje azotu, ale jeśli chodzi o niepodlegające negocjacjom, podtrzymujące życie pierwiastki, jest to trudne. Żywe istoty potrzebują azotu do funkcjonowania swoich komórek, a ponadto praktycznie go moczymy, ponieważ nasza atmosfera składa się w 78% z azotu. Jest jednak pewien haczyk: jest to sytuacja „ woda , woda wszędzie, ale nie kropla do picia”.
Chociaż azot czai się praktycznie wszędzie, nie jest on zbyt bogaty w skorupie ziemskiej , a żywym istotom niezwykle trudno jest wychwycić azot atmosferyczny i wykorzystać go do swoich celów. To tak, jakby mieć kieszeń pełną koron islandzkich w Minneapolis, gdzie nie można ich wydać.
„Azot jest główną częścią aminokwasów, które są budulcem białek i kwasów nukleinowych, takich jak DNA” - mówi dr Jessie Motes. kandydat w Odum School of Ecology na University of Georgia, w e-mailu. „Oprócz zapotrzebowania na azot dla białek roślin, jest głównym składnikiem chlorofilu, co czyni go kluczowym dla fotosyntezy”.
Cykl azotu
Ponieważ azot jest zasobem ograniczonym na tej planecie, atom azotu nie spędza dużo czasu na nic nie robiąc, gdy jest w postaci, której mogą używać żywe istoty - naukowcy nazywają ten azot „związanym”. Związany azot jest pobierany przez rośliny, zjadane przez zwierzęta, które zjadają inne zwierzęta, które giną i rozkładają się i uwalniają azot z powrotem do ekosystemu, nad którym pracują bakterie lub rośliny. Tak wygląda cykl atomu azotu na Ziemi, a jego podróż zaczyna się albo bardzo cicho, albo z ogromnym hukiem.
Krok 1: Wiązanie azotu
Wierz lub nie, ale piorun i bakterie są głównie odpowiedzialne za przemianę azotu atmosferycznego w azot, którego mogą używać żywe organizmy. Azot atmosferyczny (N2) jest bardzo stabilny, więc przekształcenie go w inną postać wymaga niesamowitej ilości energii. Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego rośliny zewnętrzne wydają się szczęśliwsze po deszczu niż po włączeniu zraszacza, jest ku temu powód: błyskawica elektryzuje azot atmosferyczny (N2) i wodę (H2O), aby zmienić ich konfigurację w amoniak ( NH3) i azotany (NO3). To spada na ziemię w postaci deszczu, gdzie rośliny siorbią go i wykorzystują do swoich procesów biologicznych.
Z drugiej strony, najpowszechniejszym sposobem udostępniania azotu organizmom jest wiązanie azotu atmosferycznego przez bakterie, z których niektóre żyją swobodnie w glebie, a inne pozostają w symbiozie z określonymi gatunkami roślin. Rośliny strączkowe, takie jak groszek, koniczyna i orzeszki ziemne, mają na korzeniach małe guzki, które przyciągają bakterie, które przekształcają uparty azot atmosferyczny w amoniak lub amon, który można następnie wykorzystać do zasilania rośliny.
Krok 2: Nitryfikacja
Amoniak w glebie może być używany bezpośrednio przez rośliny, ale jest to również pierwszy krok w procesie nitryfikacji, w którym wyspecjalizowane bakterie i archeony zamieniają amoniak w azotyn (NO2), a następnie przekazują go zupełnie innemu zestawowi prokariotów. dalej utlenia azotyn do azotanu (NO3-). Ten proces jest powolny, ale jest to sposób, w jaki azot jest budowany jako składnik odżywczy w glebie oraz w środowisku wodnym i morskim - na przykład rośliny lądowe mogą wchłaniać amon i azotany przez włośniki. Organizmy specjalizujące się w nitryfikacji są również ważne w oczyszczaniu ścieków komunalnych.
Krok 3: Amonifikacja
Wszystko, co żyje, w końcu umiera, a azot, którego używał określony organizm, gdy rechotał, zostaje zabrany przez bakterie, które zamieniają bogate w azot zwłoki w amoniak, który może zostać zebrany przez rośliny i ponownie użyty.
Krok 4: Denitryfikacja
Możliwe jest ponowne przekształcenie biodostępnego azotu w azot atmosferyczny, a proces ten nazywa się denitryfikacją. Nitryfikacja jest przeprowadzana przez bakterie i archeony, które tolerują tlen - nie wszystkie prokarioty to potrafią. W przypadku denitryfikacji niektóre bakterie beztlenowe, które nie potrzebują tlenu, przekształcają azotany w azot, który unosi się do atmosfery i jest trudny do zdobycia, dopóki nie pojawi się piorun lub sprytna bakteria wiążąca azot i wciągnie ją w cykl azotowy jeszcze raz.
Ludzie i cykl azotowy
„Podobnie jak większość procesów naturalnych, działania antropogeniczne zakłócają cykl azotowy poprzez odkładanie się azotu” - mówi Motes. „Zbyt dużo azotu może prowadzić do zwiększonej emisji podtlenku azotu w postaci gazów cieplarnianych, a także do eutrofizacji, czyli zanieczyszczenia źródeł wody azotem”.
Teraz to jest interesujące
Część azotu jest wiązana poprzez spalanie paliw kopalnych.
