Хотя азот находиться в основном повсюду, он не очень распространен в земной коре, и живым существам невероятно трудно получить атмосферный азот и использовать его для своих целей.
«Азот является основной частью аминокислот, которые являются строительными блоками белков и нуклеиновых кислот, таких как ДНК», — говорит Джесси Моутс, кандидат философии в школе экологии Одума при Университете Джорджии. «Помимо того, что азот необходим растениям для получения белков, он является основным компонентом хлорофилла, что делает его крайне важным для фотосинтеза».
Азотный цикл.
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 поедаются животными, которые поедают других животных, которые умирают, разлагаются и высвобождают азот обратно в экосистему для обработки бактериями или растениями.
Шаг 1: фиксация азота.
Хотите верьте, хотите нет, но молния и бактерии в первую очередь ответственны за превращение атмосферного азота в азот, который живые существа могут использовать. Атмосферный азот (N2) очень стабилен, поэтому требуется невероятное количество энергии, чтобы преобразовать его в другую форму. Если вы когда-нибудь задумывались, почему ваши уличные растения кажутся более «счастливыми» после дождя, чем когда вы их поливаете, то для этого есть причина: молния электризует атмосферный азот (N2) и воду (H2O), превращая их в аммиак (NH3) и нитраты (NO3). Эти вещества падают на землю в виде дождя, где растения поглощают их и используют для своих биологических процессов.
С другой стороны, наиболее распространенный способ получения азота организмами — это когда атмосферный азот фиксируется бактериями, некоторые из которых живут свободно в почве, а другие находятся в симбиотических отношениях с определенными видами растений. Бобовые культуры, такие как горох, клевер и арахис, имеют небольшие клубеньки на своих корнях, которые привлекают бактерии, которые превращают упрямый атмосферный азот в аммиак или аммоний, которые затем могут быть использованы для питания растения.
Шаг 2: нитрификация.
Аммиак в почве может использоваться непосредственно растениями, но это также первый шаг в процессе нитрификации, благодаря которому специализированные бактерии и археи превращают аммиак в нитрит (NO2), а затем передают его совершенно другому набору прокариот, которые далее окисляют нитрит в нитрат (NO3). Этот процесс протекает медленно, но именно так строится азот в качестве питательного вещества в почве, водной и морской среде — например, наземные растения могут поглощать аммоний и нитрат через свои корневые волоски. Организмы, которые специализируются на нитрификации, также играют важную роль в очистке городских сточных вод.
Шаг 3: аммонификация.
Все живое в конце концов умирает, и азот, которым пользовался тот или иной организм, попадает в руки бактерий, которые превращают богатый азотом труп в аммоний, который может быть подобран растениями и использован снова.
Шаг 4: денитрификация.
Можно снова превратить биодоступный азот в атмосферный, и этот процесс называется денитрификацией. В случае денитрификации некоторые анаэробные бактерии, которым не нужен кислород, превращают нитрат в газообразный азот, который выпускается в атмосферу и труднодоступен, пока не появляется молния или хитрая азотфиксирующая бактерия и снова не втягивает его в азотный цикл.
0 Comments