أين تحدث دورة النيتروجين ؟كيف تعمل دورة النيتروجين؟

ملخص

دورة النيتروجين هي دورة كيميائية حيوية تعيد تدوير عنصر النيتروجين (N2) إلى أشكاله المختلفة القابلة للاستخدام. إنه مشابه جدًا للدورات الأخرى ، مثل دورة المياه ودورة الأكسجين. لذلك ، فإن دورة النيتروجين مهمة للغاية للحفاظ على النظم البيئية الغنية للأرض. النيتروجين نفسه خامل تمامًا (لا يتفاعل) ، لذلك يجب تحويله إلى شكل يمكن أن تستفيد منه الكائنات الحية ، مثل الأمونيوم (NH4). ولكن قبل أن ندخل في التفاصيل ، دعونا نحدد الدورة البيوجيوكيميائية. الدورة البيوجيوكيميائية هي عملية العناصر الكيميائية أو الجزيئات التي تتحرك حول الأرض ، بشكل أساسي لاستعادة العناصر / الجزيئات التي تمر خلال الدورة. بمجرد أن تبدأ الدورة ، ستعود في النهاية إلى موضع البداية ، وتكمل دورة ، ويعود العنصر / الجزيء إلى شكله الأصلي. إذا فصلنا الأسماء ، نجد أن الدورة الجيوكيميائية تتضمن عوامل بيولوجية وجيولوجية وكيميائية. دورة النيتروجين هي دورة بيوجيوكيميائية خاصة تسمى دورة المغذيات. ينقل هذا النوع من الدورات العناصر الأساسية بين الكائنات الحية وغير الحية. على سبيل المثال ، يستنشق حيوان النيتروجين ثم يطرده إلى البيئة ، حيث يدخل في النهاية حيوانًا آخر. سنبدأ رحلة النيتروجين في الغلاف الجوي ، لكن تذكر أن هذه دورة. يمكنك أن تبدأ أو تنتهي في أي وقت ، على الرغم من أن الجو قد يكون حيث تبدأ الدورة في البداية.

أين تحدث دورة النيتروجين

في كل مكان! تعد دورة النيتروجين جزءًا حيويًا من النظام البيئي في العالم ، ولا تقل أهمية عن دورات الأكسجين والكربون والفوسفور والماء. كدورة ، تتحرك في جميع أنحاء كل شيء تقريبًا على هذا الكوكب. يحدث ذلك في النباتات والحيوانات والبكتيريا والغلاف الجوي والماء في أي مكان تتخيله!

في الواقع ، تعد دورة الماء واحدة من الدورات القليلة التي تتضمن جزيءًا بدلاً من مجرد عنصر واحد.

نيتروجين الغلاف الجوي

خذ نفس عميق. تشعر بكل هذا الأكسجين يتدفق إلى رئتيك؟ حسنًا ، لا يجب عليك ذلك ، لأنه في الواقع ، حوالي 80٪ مما استنشقته للتو عبارة عن نيتروجين! هذا صحيح ، ما يقرب من 80٪ من الغلاف الجوي للعالم كله عبارة عن نيتروجين ، مما يجعله عنصرًا مهمًا جدًا ، أليس كذلك؟

النيتروجين ، الذي يأتي بشكل عام في أزواج ، ومن ثم “2” في N2 ، موجود كغاز في الغلاف الجوي. المشكلة هي أن معظم الكائنات الحية لا تستطيع في الواقع استخدام غاز النيتروجين في أي وظائف بيولوجية تجعلها على قيد الحياة! وماذا عن كل هذا النيتروجين الرائع الذي استنشقته للتو؟ حسنًا ، لقد خرج هذا فورًا عند الزفير. إذن كيف نحصل على النيتروجين؟ لكي يستخدم البشر وأي شيء آخر النيتروجين ، يجب تغييره إلى شكل مختلف.

Psst. لا تنس أنه في حين أن معظم الديازوتروفات عبارة عن بكتيريا ، فإن بعض أنواع العتائق تكون كذلك أيضًا! ما هو عتائق ، تسأل؟ تحقق من قائمة الشروط الواجب معرفتها في أسفل الصفحة!

تثبيت النيتروجين

من أجل استخدام النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي ، يجب على الكائنات الحية أولاً “إصلاحه” في شكل أكثر قابلية للاستخدام. ومن يمكننا أن نشكره لإصلاح النيتروجين المكسور؟ لماذا البكتيريا بالطبع!

ترسب الأمطار (المطر والثلج ، إلخ …) النيتروجين الجوي في التربة ، حيث تعمل البكتيريا المعروفة باسم الديازوتروفس بسحرها. تحتوي هذه الديازوتروف على إنزيم يسمى mo-nitrogenase الذي يسمح لها بدمج ذرة نيتروجين واحدة مع ثلاث أو أربع ذرات هيدروجين لتكوين الأمونيا (NH3) أو الأمونيوم (NH4 +). يمكن للديازوتروف ، الذي يمكنه العيش بحرية أو مع كائن حي آخر في علاقة تكافلية ، تحويل الأمونيا والأمونيوم إلى مركبات عضوية ضرورية لبقائهم على قيد الحياة. يخضع العديد من الديازوتروف لعلاقات تكافلية مع النباتات ، مثل البقوليات. هذا يسمح لهم باستبدال الأمونيا أو الأمونيوم بمغذيات النبات ، مثل الكربوهيدرات. بهذه الطريقة ، يتم تمرير النيتروجين القابل للاستخدام إلى النباتات.

تلميح: من الجيد أيضًا معرفة أن البرق يمكنه بالفعل إصلاح النيتروجين أيضًا. تكفي الطاقة الهائلة الناتجة عن الإضاءة لتقسيم زوج من ذرات النيتروجين ، مما يسمح للذرات بتكوين النيتريت. ومع ذلك ، فإن طريقة التثبيت هذه نادرة نسبيًا.

ماهي النترجة

النترجة هي عملية من خطوتين تقوم أولاً بتحويل الأمونيوم إلى نتريت (NO2-) ثم إلى نترات (NO3-) حتى تتمكن جذور النبات من امتصاص النيتروجين بسهولة. ستؤدي البكتيريا الأكثر فائدة ، مثل Nitrosomonas ، هذه العملية. تسمى هذه البكتيريا بكتيريا النترجة لأنها تستطيع إزالة أربعة هيدروجين أمونيوم واستبدالها بذرتين من الأكسجين ، وتحويل الأمونيوم إلى نتريت. تضيف البكتيريا الآزوتية الأخرى ، مثل البكتيريا الآزوتية ، نوعًا آخر من الأكسجين إلى النتريت لتكوين النترات. من المهم أن يصبح النتريت نترات لأن النتريت مادة سامة للنباتات. بالمناسبة ، تعيش معظم البكتيريا المحتوية على النيتروجين بحرية في التربة بدلاً من التعايش مع النباتات. لذلك ما هي النقطة؟ يعد الوصول إلى النيتروجين المتاح ضروريًا لبناء العديد من الهياكل البيولوجية ، بما في ذلك الأحماض الأمينية التي تصنع البروتينات و RNA و RNA. تفهم: الاستيعاب هو في الأساس النتيجة النهائية للنيتروجين المتاح في الكائنات الحية المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن للنباتات امتصاص الأمونيوم والنترات من خلال جذورها / ثم يمكن للنباتات استخراج النيتروجين من الأمونيوم والنترات واستيعاب النيتروجين المتاح في خلاياها للوظائف البيولوجية. تذكر الآن أن 80٪ من الهواء الذي نتنفسه عبارة عن نيتروجين ، لكن ألا يمكننا استخدام أي منها؟ حسنًا ، بسبب النباتات والبكتيريا ، يمكننا ذلك! يحصل البشر والحيوانات الأخرى أيضًا على النيتروجين من خلال الاستيعاب. الفرق هو أن النباتات تمتص الأمونيوم والنترات مباشرة من التربة ، بينما تحصل الحيوانات على النيتروجين عن طريق أكل النباتات. سلسلة الغذاء القياسية ، كما ترى! يمكن إرجاع كل النيتروجين في الحيوانات تقريبًا إلى تناول النباتات الغنية بالنيتروجين. الأمونيا عندما تطرد الحيوانات النيتروجين الذي تستهلكه أو تموت ، تستمر الدورة ، وتحول النترات إلى الأمونيوم ثم إلى الأمونيا. تفرز الحيوانات نيتروجينها على شكل نيتروجين عضوي من خلال البراز أو عندما تتحلل أجسامها بعد الموت. تقوم أنواع خاصة من الكائنات تسمى المُحلِّلات بتحليل هذا النيتروجين العضوي إلى أمونيوم ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك في عملية النترجة مرة أخرى. هذا يعني أن التحلل يمكن أن يحدث قبل أو بعد النترجة. العديد من المُحلِّلات عبارة عن فطريات ، مثل عيش الغراب والبكتيريا. نزع النتروجين الآن بعد أن تمتلئ النباتات والحيوانات والبكتيريا بالنيتروجين ، ماذا سيحدث للنترات المتبقية؟ كيف نصل إلى الدورة الكاملة للنيتروجين الجوي؟ الجواب بسيط ، أي أن النترات تعود إلى النيتروجين في الغلاف الجوي من خلال عملية نزع النتروجين. تتضمن هذه العملية بكتيريا نزع النتروجين المفيدة ، والتي تعكس إلى حد كبير العملية التي تمر بها البكتيريا الآزوتية ، وتحويل النترات إلى نيتروجين وإطلاقها في الغلاف الجوي ، وبالتالي إكمال الدورة. نصيحة: يحدث نزع النتروجين في ظل ظروف لاهوائية ، مما يعني أنه يمكن أن يحدث بدون أكسجين.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول