Κύκλος Αζώτου:Ορισμός, Βήματα, Διάγραμμα και Σημασία

Το άζωτο είναι το πιο άφθονο αέριο στην ατμόσφαιρα. Περίπου το 78% είναι μόνο άζωτο στο περιβάλλον.

Το άζωτο και οι ενώσεις του είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των διαδικασιών ζωής στη βιόσφαιρα. Τόσο τα ζώα όσο και τα φυτά χρειάζονται άζωτο για την ανάπτυξη και την ανάπτυξή τους. Είναι βασικό συστατικό των πρωτεϊνών που συνθέτουν τα σώματα των ζώων και των φυτών.

Το άζωτο υπάρχει επίσης στη χλωροφύλλη, τις βιταμίνες και τα νουκλεϊκά οξέα. Στη φύση κυκλοφορεί ξανά και ξανά μέσα από έμβια και μη. Αυτή η διαδικασία κυκλοφορίας του αζώτου στη φύση συμβαίνει με τη βοήθεια ενός κύκλου.

Αυτό το άρθρο έχει σκοπό να σας αφήσει να κατανοήσετε αυτόν τον κύκλο αζώτου, τη διαδικασία του και τη σημασία του κύκλου αζώτου στη φύση.

Τι είναι ο κύκλος του αζώτου;

Το άζωτο είναι ένα άοσμο, άχρωμο, το πιο σημαντικό αέριο για όλους τους οργανισμούς στη γη. Υπάρχει στο DNA, το RNA και άλλες πρωτεΐνες, οι οποίες είναι τα δομικά στοιχεία για το ανθρώπινο σώμα και άλλους ζωντανούς οργανισμούς.

Το άζωτο που υπάρχει στον αέρα είναι σε χρησιμοποιήσιμη μορφή. Ορισμένα βακτήρια μπορούν να μετατρέψουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε ενώσεις αζώτου. Όλα τα ζωντανά όντα μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις ενώσεις αζώτου κατά τη διάρκεια του κύκλου του αζώτου.

Αυτή η διαδικασία ξεκινά με την απορρόφηση αζώτου από το έδαφος και τα φυτά. Στη συνέχεια τα ζώα κατανάλωναν αυτά τα φυτά. Μετά από αυτό, όταν τα ζώα πεθάνουν, διάφορα βακτήρια τα αποσυνθέτουν. Ως αποτέλεσμα, το άζωτο επιστρέφει στο έδαφος. Αυτή η συνεχής ανταλλαγή αζώτου μέσα στο οικοσύστημα είναι γνωστή ως κύκλος αζώτου.

Με απλά λόγια, μπορείτε να εξηγήσετε τον κύκλο του αζώτου ως την κυκλοφορία των στοιχείων του αζώτου μέσα από ζωντανά πράγματα και μη ζωντανά περιβάλλοντα. Είναι ένας βιογεωχημικός κύκλος όπου το άζωτο μετασχηματίζεται σε διάφορες μορφές καθώς κυκλοφορεί μεταξύ της γήινης, της ατμόσφαιρας και του οικοσυστήματος.

Εξηγήστε τον κύκλο του αζώτου

Πέντε βήματα για τη μετατροπή του ατμοσφαιρικού αζώτου σε χρησιμοποιήσιμο άζωτο εξηγούν τον κύκλο του αζώτου.

Βήμα 1:- Καθήλωση αζώτου

Το άζωτο που υπάρχει στον αέρα είναι σε σταθερή μορφή, N₂ . Δεν μπορεί να απορροφηθεί από έναν οργανισμό μέχρι να το διορθώσει με τη βοήθεια βακτηρίων που δεσμεύουν το άζωτο.

Το άζωτο εισέρχεται στο έδαφος και στα επιφανειακά ύδατα μέσω της διαδικασίας της καθίζησης. Όταν κατακάθεται στο νερό ή στο έδαφος, σπάει τον δεσμό μεταξύ N₂ υποβάλλοντας κάποιες αλλαγές. Ως αποτέλεσμα, το υδρογόνο από το νερό συνδέεται με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του N₂ και σχηματίζει NH₂ . Η προκύπτουσα ένωση είναι γνωστή ως αμμώνιο. Αυτή η μετατροπή ολοκληρώνεται από τους μικροοργανισμούς που υπάρχουν στο έδαφος.

Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο, οι αστραπές στον ουρανό και τα γαλαζοπράσινα φύκια στερεώνουν το αέριο άζωτο από την ατμόσφαιρα ως οργανικό άζωτο. Το μετατρέπουν σε αζωτούχες ενώσεις που μπαίνουν στο έδαφος. Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο υπάρχουν στο έδαφος και στους όζους των ριζών των ψυχανθών.

Αυτή η διαδικασία ολοκληρώνεται από πολλά βακτήρια, κυρίως βακτήρια Rhizobium. Η χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα είναι

3[CH₂ O] + 2N₂ + 3H2O + 4H → 3CO₂ + 4NH₄

Βήμα 2:- Νιτροποίηση

Η διαδικασία οξείδωσης της αμμωνίας σε νιτρώδη και νιτρικά άλατα είναι γνωστή ως νιτροποίηση. Ορισμένα βακτήρια, ειδικά το Nitrosomonas και το Nitrobacter, εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία που εμφανίζεται φυσικά στο περιβάλλον.

Στο πρώτο βήμα, τα βακτήρια Nitrosomonas και Nitrococcus μετατρέπουν την αμμωνία σε νιτρώδη. Στη συνέχεια, ως δεύτερο βήμα, τα βακτήρια Nitrobacter μετατρέπουν αυτά τα νιτρώδη σε νιτρικά.

Όλα αυτά τα βακτήρια βρίσκονται στο έδαφος και είναι γνωστά ως νιτροποιητικά βακτήρια. Τα βακτήρια αποκτούν ενέργεια από αυτή τη διαδικασία μετατρέποντας το άζωτο σε μια χρησιμοποιήσιμη μορφή. Χρειάζονται οξυγόνο για να πραγματοποιήσουν τη διαδικασία.

Η χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε αυτό το βήμα είναι

NH₃ + (3/2)O₂ → H+ ΟΧΙ₂ H₂ O; (σχηματισμός νιτρωδών)

ΟΧΙ₂ – + (½)O₂ → ΟΧΙ₃; (σχηματισμός νιτρικών)

Βήμα 3:- Αφομοίωση

Σε αυτό το βήμα, τα φυτά παίρνουν ενώσεις αζώτου που σχηματίζονται στα δύο παραπάνω βήματα, από το έδαφος, μέσω των ριζών τους και τις αξιοποιούν για την ανάπτυξή τους. Μετατρέπουν αυτές τις ενώσεις σε φυτικές πρωτεΐνες και τις άλλες οργανικές ενώσεις που αποτελούν το σώμα τους.

Στη συνέχεια, τα ζώα τρώνε τα φυτά ως τροφή τους και μετατρέπουν τις φυτικές πρωτεΐνες σε ζωικές πρωτεΐνες και άλλες ενώσεις για να συνθέσουν το σώμα τους. Με αυτόν τον τρόπο, τα φυτοφάγα παίρνουν ενώσεις αζώτου από τα φυτά και τα σαρκοφάγα τα παίρνουν από την κατανάλωση φυτοφάγων.

Με αυτόν τον τρόπο, το NH₃ , ΟΧΙ₃ , και ΟΧΙ₃ αφομοιώνονται στους βιολογικούς ιστούς των φυτών και των ζώων και τους χρησιμοποιούν στις κυτταρικές τους διεργασίες.

Βήμα 4:- Αμμωνία

Όταν τα ζώα και τα φυτά πεθαίνουν, οι σύνθετες ενώσεις αζώτου στο σώμα τους αρχίζουν να αποσυντίθενται. Στη συνέχεια, αυτές οι ενώσεις μετατρέπονται σε απλές οργανικές ενώσεις από ορισμένα βακτήρια και μύκητες στο έδαφος. Η απέκκριση των ζώων μετατρέπει επίσης σύνθετες ενώσεις αζώτου σε απλές οργανικές ενώσεις.

Με αυτόν τον τρόπο, οι αζωτούχες ενώσεις που απορροφούν τα φυτά από το έδαφος επιστρέφουν στο έδαφος. Στη συνέχεια, νέα φυτά απορροφούν αυτές τις ενώσεις και συνεχίζουν αυτή τη διαδικασία ατελείωτα.

Η μετατροπή του οργανικού αζώτου σε αμμώνιο παρουσία βακτηρίων και μυκήτων ονομάζεται αμμωνοποίηση. Το παραγόμενο αμμώνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες βιολογικές διεργασίες φυτών.

Βήμα 5:- Απονιτροποίηση

Η διαδικασία απονιτροποίησης αποσυνθέτει ορισμένες ενώσεις αζώτου. Τα βακτήρια, όπως το Paracoccus Denitrificians, το Pseudomonas, κ.λπ., μετατρέπουν τα νιτρικά από τις ενώσεις του αζώτου σε νιτρώδη και N₂ .

Αυτή η διαδικασία συμβαίνει απουσία οξυγόνου, δηλαδή αναερόβιες συνθήκες. Με αυτόν τον τρόπο, το αέριο άζωτο που αφαιρείται από την ατμόσφαιρα κατά το πρώτο στάδιο του κύκλου επαναφέρεται στην ατμόσφαιρα.

Η μείωση του ΟΧΙ₃ και ΟΧΙ₂ σε N₂ ακολουθούμενη από την ανακύκλωση του N₂ στην ατμόσφαιρα είναι γνωστή ως απονιτροποίηση. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης γνωστή ως η αντίστροφη στερέωση του αζώτου. Μέρη όπως βαθιά εδάφη και βαθιά νερά είναι τα μέρη χωρίς οξυγόνο, όπου συμβαίνει η αναερόβια διαδικασία.

Η χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε αυτό το βήμα είναι

4ΟΧΙ₃ – + 5[CH₂ O] + 4H→ 2N₂ ↑ + 5CO₂ ↑ + 7H₂ O

Διάγραμμα κύκλου αζώτου

Είναι εύκολο να κατανοήσετε την παραπάνω εξήγηση με τη βοήθεια ενός διαγράμματος κύκλου αζώτου.

Γιατί είναι σημαντικός ο κύκλος του αζώτου;

Ο κύκλος του αζώτου είναι σημαντικός για τις βιολογικές διεργασίες. Όμως, το ερώτημα είναι:γιατί είναι σημαντικός ο κύκλος του αζώτου; Είναι επειδή –

1. Βοηθά στη σταθερή βέλτιστη ανάπτυξη των φυτών.
2. Μεγάλη ποσότητα αζώτου λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα και χρησιμοποιείται για την παραγωγή NH₃ . Είναι μια πρώτη ύλη για την παρασκευή νιτρικού οξέος. Ως εκ τούτου, θα υπάρξουν ορισμένες αλλαγές στην κατασκευή προϊόντων με βάση το άζωτο.
3. Βοηθά στη διαδικασία σύνθεσης φυσικού και τεχνητού λιπάσματος, π.χ. θειικού αμμωνίου.
4. Βοηθά τα φυτά να παράγουν χλωροφύλλη από την ένωση αζώτου.
5. Είναι απαραίτητο για την επιβίωση των φυτών, επειδή τα φυτά χρειάζονται νιτρικά άλατα για την επιβίωση και την ανάπτυξή τους.
6. Κατά τον σχηματισμό αμμωνίας, η νεκρή και αποσυντιθέμενη οργανική ύλη αποσυντίθεται από βακτήρια. Αυτή η διαδικασία βοηθά στον καθαρισμό του περιβάλλοντος και παρέχει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά στο έδαφος.
7. Παρέχει τις ενώσεις αζώτου που εμπλουτίζουν το έδαφος και το καθιστούν γόνιμο και κατάλληλο για την καλλιέργεια φυτών.
8. Το άζωτο είναι ένα κρίσιμο στοιχείο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Σχηματίζει πρωτεΐνες και νουκλεϊκό οξύ, τα οποία είναι απαραίτητα στοιχεία της ζωής. Χωρίς ενώσεις αζώτου, η ζωή δεν θα μπορούσε να υπάρξει. Ο κύκλος του αζώτου διατηρεί την ποσότητα του αζώτου στην ατμόσφαιρα.
9. Τα λιπάσματα περιέχουν επίσης άζωτο που είναι απαραίτητο για τα φυτά.
10. Ο ευτροφισμός είναι η διαδικασία συσσώρευσης αζώτου σε υδάτινα σώματα όταν το άζωτο από τα λιπάσματα στο έδαφος ξεπλένεται.

Συμπέρασμα

Το άζωτο παίζει ζωτικό ρόλο στην ατμόσφαιρα. Είναι σημαντικό τόσο για τη ζωή των φυτών όσο και των ζώων. Ο κύκλος του αζώτου στη φύση βοηθά στη διατήρηση του ποσοστού αζώτου στην ατμόσφαιρα και στη διατήρηση του σταθερού. Γι' αυτό ο κύκλος του αζώτου είναι σημαντικός για όλους.

Συχνές ερωτήσεις

1. Ποιο είναι το πιο σημαντικό πλεονέκτημα ενός κύκλου αζώτου;

Α. Ο κύκλος του αζώτου βοηθά στη μετατροπή του αδρανούς αζώτου από τον αέρα για χρήση σε φυτά και ζώα. Τα φυτά χρειάζονται άζωτο για να συνθέσουν τη χλωροφύλλη και τα ζώα χρειάζονται τα φυτά. Επομένως, ο κύκλος του αζώτου είναι απαραίτητος για αυτούς.

2. Πώς είναι οι κύκλοι αζώτου μία από τις αιτίες που αλλάζουν το νερό στη δεξαμενή ψαριών;

Α. Ο κύκλος του αζώτου λαμβάνει χώρα επίσης στο θαλάσσιο οικοσύστημα. Όταν ένα ψάρι δημιουργεί βιολογικά απόβλητα, παράγει αμμωνία. Η αμμωνία είναι επιβλαβής για τα ψάρια και μια μεγάλη ποσότητα μπορεί να τα σκοτώσει.

Επομένως, υπάρχει ανάγκη για βακτήρια για να διαχωρίσουν την αμμωνία από την απόρριψη των ψαριών. Αυτό το βακτήριο μετατρέπει την αμμωνία σε νιτρώδη. Στη συνέχεια, ένα άλλο βακτήριο μετατρέπει τα νιτρώδη σε νιτρικά. Μια μικρή ποσότητα νιτρικών αλάτων δεν είναι τόσο επιβλαβής για τα ψάρια. Αλλά, δεν συμβαίνει όταν υπάρχει μεγάλη ποσότητα νιτρικών.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η απομάκρυνση των νιτρικών που συσσωρεύονται στη δεξαμενή απαιτεί αλλαγή του νερού στη δεξαμενή ψαριών.

3. Πώς μπορώ να συνδεθώ στον κύκλο αζώτου;

Α. Όταν τρώτε φαγητό, περιέχει πρωτεΐνες και αμινοξέα. Περιέχουν τουλάχιστον ένα άτομο αζώτου. Το άζωτο προέρχεται από τις ενώσεις του αζώτου στο έδαφος στο οποίο αναπτύσσονται τα φυτά. Μερικά ζώα τρώνε άλλα ζώα και καταναλώνουν έμμεσα αυτές τις ενώσεις αζώτου.

Όταν απελευθερώνετε τα απόβλητα από το σώμα σας, αυτές οι ενώσεις μετατρέπονται σε άζωτο, επιστρέφοντας τελικά στην ατμόσφαιρα. Επομένως, δεν θα ήταν λάθος να πούμε ότι μπορείτε να συνδεθείτε με τον κύκλο του αζώτου με το να είστε ζωντανοί. Γι' αυτό είναι σημαντικός ο κύκλος του αζώτου.