Всем нужен азот, но с не подлежащими обсуждению элементами, поддерживающими жизнь, это сложно. Живые существа нуждаются в азоте для своих клеток, и, кроме того, мы практически погружаемся в него, поскольку наша атмосфера на 78 процентов состоит из газообразного азота. Однако есть одна загвоздка: это ситуация « вода , вода везде, но ни капли воды».
Хотя азот скрывается практически повсюду, его не так уж много в земной коре , и живым существам невероятно сложно улавливать атмосферный азот и использовать его для своих целей. Это как иметь полный карман исландской кроны в Миннеаполисе, где вы не можете их потратить.
«Азот является основной частью аминокислот, которые являются строительными блоками белков и нуклеиновых кислот, таких как ДНК», - говорит Джесси Мотс, доктор философии. кандидат Школы экологии Odum Университета Джорджии, по электронной почте. «Помимо потребности в азоте для белков растений, он является основным компонентом хлорофилла, что делает его важным для фотосинтеза».
Цикл азота
Поскольку азот является ограниченным ресурсом на этой планете, атом азота не тратит много времени на бездействие, когда он находится в форме, которую могут использовать живые существа - ученые называют этот азот «фиксированным». Фиксированный азот поглощается растениями, которые поедают животные, которые поедают других животных, которые умирают, разлагаются и выделяют азот обратно в экосистему для обработки бактериями или растениями. Это цикл атома азота на Земле, и его путешествие начинается либо очень тихо, либо с огромного взрыва.
Шаг 1: фиксация азота
Вы не поверите, но молния и бактерии в первую очередь ответственны за превращение атмосферного азота в азот, который могут использовать живые существа. Атмосферный азот (N2) очень стабилен, поэтому для его преобразования в другую форму требуется невероятное количество энергии. Если вы когда-нибудь задумывались, почему ваши уличные растения кажутся более счастливыми после дождя, чем когда вы включаете на них дождеватель, на это есть причина: молния электризует атмосферный азот (N2) и воду (H2O), чтобы преобразовать их в аммиак ( NH3) и нитраты (NO3). Он падает на землю в виде дождя, где растения поглощают его и используют для своих биологических процессов.
С другой стороны, наиболее распространенный способ, которым азот становится доступным для организмов, - это фиксация атмосферного азота бактериями, некоторые из которых свободно живут в почве, а другие поддерживают симбиотические отношения с определенными видами растений. Бобовые, такие как горох, клевер и арахис, имеют небольшие узелки на корнях, которые привлекают бактерии, которые превращают стойкий атмосферный азот в аммиак или аммоний, которые затем можно использовать для питания растений.
Шаг 2: нитрификация
Аммиак, содержащийся в почве, может использоваться непосредственно растениями, но это также первый шаг в процессе нитрификации, посредством которого специализированные бактерии и археи превращают аммиак в нитрит (NO2), а затем передают его совершенно другому набору прокариот, которые далее окисляют нитрит до нитрата (NO3-). Это медленный процесс, но именно так азот превращается в питательное вещество в почве, водной и морской среде - например, наземные растения могут поглощать аммоний и нитраты через корневые волоски. Организмы, которые специализируются на нитрификации, также важны для очистки городских сточных вод.
Шаг 3: Аммонификация
Все живое в конце концов умирает, и азот, который использовался конкретным организмом, когда он каркал, попадает в руки бактерий, которые превращают богатый азотом труп в аммоний, который может собираться растениями и использоваться снова.
Шаг 4: денитрификация
Биодоступный азот можно снова превратить в атмосферный азот, и этот процесс называется денитрификацией. Нитрификацию выполняют бактерии и археи, которые могут переносить кислород, но не все прокариоты . В случае денитрификации определенные анаэробные бактерии, которым не нужен кислород, превращают нитрат в газообразный азот, который всплывает в атмосферу и трудно добраться до тех пор, пока не появится какая-то молния или хитроумная бактерия, фиксирующая азот, и не включит ее в азотный цикл. еще раз.
Человек и круговорот азота
«Как и большинство естественных процессов, антропогенная деятельность нарушает азотный цикл из-за отложения азота», - говорит Моутес. «Слишком много азота может привести к увеличению выбросов парникового газа закиси азота, а также к эвтрофикации, которая представляет собой азотное загрязнение водных источников».
Вот это интересно
Некоторое количество азота фиксируется за счет сжигания ископаемого топлива.
