ทุกคนต้องการไนโตรเจน แต่องค์ประกอบที่ช่วยชีวิตที่ไม่สามารถต่อรองได้ก็เป็นเรื่องยุ่งยาก สิ่งมีชีวิตต้องการไนโตรเจนเพื่อให้เซลล์ทำงานและยิ่งไปกว่านั้นเราแทบจะจมอยู่ในสิ่งต่างๆเนื่องจากบรรยากาศของเราประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจน 78 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามมีสิ่งที่จับได้: มันเป็นสถานการณ์ " น้ำมีน้ำทุกที่ แต่ไม่ควรดื่มสักหยด"
แม้ว่าโดยทั่วไปของไนโตรเจนจะซุ่มซ่อนอยู่ทุกหนทุกแห่ง แต่ก็ไม่ได้มีอยู่มากมายในเปลือกโลกและสิ่งมีชีวิตก็ยากที่จะจับไนโตรเจนในบรรยากาศและใช้ตามวัตถุประสงค์ มันเหมือนกับการมีkrónurของไอซ์แลนด์ในมินนิอาโปลิสที่คุณไม่สามารถใช้จ่ายได้
"ไนโตรเจนเป็นส่วนสำคัญของกรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีนและกรดนิวคลีอิกเช่น DNA" Jessie Motes, Ph.D. ผู้สมัครในOdum School of Ecologyที่มหาวิทยาลัยจอร์เจียในอีเมล "นอกจากต้องการไนโตรเจนสำหรับโปรตีนในพืชแล้วยังเป็นส่วนประกอบหลักของคลอโรฟิลล์ซึ่งทำให้การสังเคราะห์แสงมีความสำคัญมากขึ้นอีกด้วย"
วัฏจักรไนโตรเจน
เนื่องจากไนโตรเจนเป็นทรัพยากรที่มีอยู่อย่าง จำกัด บนโลกนี้อะตอมของไนโตรเจนจึงไม่ใช้เวลามากในการทำอะไรเลยเมื่อมันอยู่ในรูปของสิ่งมีชีวิตที่สามารถใช้ได้นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกไนโตรเจนนี้ว่า "คงที่" ไนโตรเจนคงที่ถูกนำมาใช้โดยพืชซึ่งกินโดยสัตว์ซึ่งกินสัตว์อื่นซึ่งตายและย่อยสลายและปล่อยไนโตรเจนกลับคืนสู่ระบบนิเวศเพื่อให้แบคทีเรียหรือพืชทำงาน นี่คือวัฏจักรของอะตอมไนโตรเจนบนโลกและการเดินทางของมันเริ่มต้นอย่างเงียบ ๆ หรือด้วยการระเบิดที่น่ากลัว
ขั้นตอนที่ 1: การตรึงไนโตรเจน
เชื่อหรือไม่ว่าฟ้าผ่าและแบคทีเรียมีหน้าที่หลักในการเปลี่ยนไนโตรเจนในบรรยากาศให้เป็นไนโตรเจนที่สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ได้ ไนโตรเจนในบรรยากาศ (N2) มีความเสถียรมากดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อในการเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่น หากคุณเคยสงสัยว่าเหตุใดพืชกลางแจ้งของคุณจึงดูมีความสุขหลังฝนตกมากกว่าที่พวกเขาทำเมื่อคุณเปิดสปริงเกลอร์มีสาเหตุดังนี้: สายฟ้าจะดูดไนโตรเจนในบรรยากาศ (N2) และน้ำ (H2O) เพื่อกำหนดค่าใหม่ให้เป็นแอมโมเนีย ( NH3) และไนเตรต (NO3) สิ่งนี้ตกลงสู่พื้นดินราวกับฝนซึ่งพืชจะกลืนมันขึ้นมาและใช้มันในกระบวนการทางชีววิทยาของพวกมัน
ในอีกด้านหนึ่งของสเปกตรัมวิธีที่พบมากที่สุดคือไนโตรเจนในสิ่งมีชีวิตคือเมื่อไนโตรเจนในบรรยากาศได้รับการแก้ไขโดยแบคทีเรียซึ่งบางชนิดอาศัยอยู่ในดินและอื่น ๆ ซึ่งมีความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับพืชบางชนิด พืชตระกูลถั่วเช่นถั่วถั่วโคลเวอร์และถั่วลิสงมีก้อนเล็ก ๆ บนรากที่ดึงดูดแบคทีเรียที่เปลี่ยนไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศที่ดื้อรั้นให้เป็นแอมโมเนียหรือแอมโมเนียมซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อให้พลังงานแก่พืชได้
ขั้นตอนที่ 2: ไนตริฟิเคชัน
แอมโมเนียในดินสามารถนำไปใช้กับพืชได้โดยตรง แต่ยังเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการไนตริฟิเคชันซึ่งแบคทีเรียและอาร์เคียเฉพาะทางจะเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนไตรต์ (NO2) จากนั้นจึงส่งผ่านไปยังชุดโปรคาริโอตที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ออกซิไดซ์ไนไตรต์ให้เป็นไนเตรตต่อไป (NO3-) กระบวนการนี้ช้า แต่เป็นวิธีที่ไนโตรเจนถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นสารอาหารในดินและสภาพแวดล้อมทางน้ำและทางทะเลเช่นพืชบกสามารถดูดซับแอมโมเนียมและไนเตรตผ่านขนรากได้ สิ่งมีชีวิตที่เชี่ยวชาญในการทำไนตริฟิเคชันก็มีส่วนสำคัญในการบำบัดน้ำเสียชุมชน
ขั้นตอนที่ 3: การทำให้แอมโมเนียม
ในที่สุดทุกสิ่งที่มีชีวิตก็ตายลงและไนโตรเจนที่สิ่งมีชีวิตเฉพาะใช้เมื่อมันคดถูกแบคทีเรียที่ทำให้ซากศพที่อุดมด้วยไนโตรเจนกลายเป็นแอมโมเนียมซึ่งพืชสามารถดึงกลับมาและนำกลับมาใช้ได้อีกครั้ง
ขั้นตอนที่ 4: การปฏิเสธ
เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนไนโตรเจนที่สามารถใช้งานได้ทางชีวภาพเป็นไนโตรเจนในบรรยากาศอีกครั้งและกระบวนการนั้นเรียกว่าการดีไนตริฟิเคชัน การไนตริฟิเคชั่นดำเนินการโดยแบคทีเรียและอาร์เคียที่สามารถทนต่อออกซิเจนได้ - ไม่ใช่โปรคาริโอตทั้งหมดที่ทำได้ ในกรณีของการดีไนตริฟิเคชันแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนบางชนิดที่ไม่ต้องการออกซิเจนจะเปลี่ยนไนเตรตเป็นก๊าซไนโตรเจนซึ่งลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและเล่นได้ยากจนกว่าจะมีฟ้าผ่าหรือแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนที่มีฝีมือเข้ามาและเกาะเชือกเข้าสู่วัฏจักรไนโตรเจน อีกครั้ง.
มนุษย์กับวัฏจักรไนโตรเจน
"เช่นเดียวกับกระบวนการทางธรรมชาติส่วนใหญ่กิจกรรมของมนุษย์กำลังขัดขวางวัฏจักรไนโตรเจนผ่านการสะสมไนโตรเจน" โมทส์กล่าว "ไนโตรเจนที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การเพิ่มการปล่อยก๊าซเรือนกระจกไนตรัสออกไซด์เช่นเดียวกับยูโทรฟิเคชันซึ่งเป็นมลพิษของไนโตรเจนในแหล่งน้ำ"
ตอนนี้น่าสนใจ
ไนโตรเจนบางส่วนได้รับการแก้ไขโดยการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล
