Nitrogénciklus
A nitrogénciklus az a mód, ahogyan a természetben a nitrogén számos különböző formává alakul, amelyeket az élő szervezetek felhasználnak.
A levegő körülbelül 78%-ban nitrogén. Az élethez nitrogénre van szükség. A nitrogén a fehérjék, a DNS és az RNS szükséges része. A növényekben a nitrogénre a fotoszintézishez és a növekedéshez van szükség. Az élőlények azonban a levegőben lévő elemi nitrogént nem tudják felhasználni ezekhez a dolgokhoz. A nitrogénmegkötésre azért van szükség, hogy a levegőben lévő nitrogént (N2) az élet által felhasználható formákká alakítsuk át. A legtöbb nitrogénmegkötést baktériumoknak nevezett mikroorganizmusok végzik. Ezek a baktériumok rendelkeznek egy enzimmel, amely az N2-t hidrogéngázzal (H2) egyesíti ammóniává (NH3).
E baktériumok egy része a növények (főként hüvelyesek) gyökereiben él. Ezekben a gyökerekben ammóniát termelnek a növény számára, a növény pedig szénhidrátot ad nekik. Más növények a gyökereiken keresztül vesznek fel nitrogénvegyületeket a talajból. Az állatokban lévő összes nitrogén a növények fogyasztásából származik.
A talajban lévő ammóniumot (NH4) a nitrogénmegkötő baktériumok és a bomlástermékek, azaz a halott életet részekre bontó baktériumok és gombák állítják elő. Ezt a folyamatot ammóniumképződésnek nevezik. Az ammónium pozitív töltéssel rendelkezik. Könnyen kötődik a talajban lévő agyaghoz és humuszhoz. Az ammónia és az ammónium mérgező a halakra és más állatokra. A szennyvizet és más szennyvizeket emiatt rendszeresen mérik. Ha az ammóniaszint túl magas, nitrifikációnak kell történnie.
A nitrifikáció az ammónia és ammónium baktériumok általi oxidációja nitritté (NO2-), majd nitráttá ( NO3-). Mivel a nitrit és a nitrát negatív töltéssel rendelkezik, nem kötődnek könnyen a talajhoz, és eső és öntözés során kimosódnak a talajból. Az ivóvíz magas nitráttartalma káros a csecsemők számára, és kékbaba-szindrómát okozhat. A magas nitráttartalom a tavakban és medencékben is túl sok algát okozhat. Ez az eutrofizáció káros lehet a halakra és más vízi állatokra. A műtrágyák használatát emiatt ellenőrzik.
Ahol nincs oxigén, ott egyes baktériumok nitrátot nitrogéngázzá (N2) alakítanak, hogy energiát nyerjenek. Ez újraindítja a nitrogénciklust. Ezt a folyamatot denitrifikációnak nevezik.
Nitrogénciklus
Kérdések és válaszok
K: Mi az a nitrogénciklus?
V: A nitrogénciklus az a folyamat, amelynek során a természetben lévő nitrogén különböző, az élő szervezetek által felhasználható formákká alakul át.
K: Mennyi nitrogén alkotja a levegőt?
V: A levegő körülbelül 78%-ban nitrogénből áll.
K: Milyen szerepet játszik a nitrogén az élőlényekben?
V: A nitrogén fontos szerepet játszik a fehérjékben, a DNS-ben és az RNS-ben, valamint a növények fotoszintézisében és növekedésében.
K: Hogyan válik az elemi nitrogén használhatóvá az élet számára?
V: Az elemi nitrogénnek egy nitrogénmegkötésnek nevezett folyamaton kell keresztülmennie ahhoz, hogy az élet számára használható formává alakuljon. Ebben a folyamatban általában olyan baktériumok vesznek részt, amelyek egy enzim segítségével az N2-t hidrogéngázzal (H2) egyesítik ammóniává (NH3).
K: Hogyan jutnak a növények a szükséges nitrogénhez?
V: A növények vagy a gyökereikben élő baktériumokból, vagy a gyökereiken keresztül a talajból felvett vegyületekből nyerik a szükséges nitrogénellátásukat. Minden állat a növények fogyasztásából jut nitrogénhez.
K: Milyen folyamatok játszódnak le, ha az ammóniumszint túl magas?
V: Ha az ammóniumszint túl magas, akkor egy nitrifikációnak nevezett folyamatnak kell végbemennie, amelynek során az ammónia és az ammónium baktériumok által nitritté (NO2-), majd nitráttá ( NO3-) oxidálódik. A magas nitráttartalom kékbaba-szindrómát okozhat, ha ivóvízben van jelen, és túl sok algát, ha tavakban vagy medencékben van jelen.
K: Hogyan indítja újra a denitrifikáció a körforgást?
V A Denitrifikáció akkor következik be, amikor egyes baktériumok a nitrátot nitrogéngázzá (N2) alakítják, e folyamat során energiát szabadítanak fel, és így a ciklus újraindul.
