Ciklus dušika je biogeokemijski ciklus kroz koji se dušik pretvara u različite kemijske oblike dok cirkulira među atmosferom, kopnenim i morskim ekosustavima. Pretvorba dušika može se provesti biološkim ili fizičkim procesima.
Važni procesi u ciklusu dušika uključuju nitrifikaciju, denitrifikaciju, fiksaciju i amonifikaciju. Većinu atmosfere Zemlje čini dušik. Čini 78% što ga čini vodećim izvorom dušika. Međutim, atmosferski dušik ima ograničenu dostupnost za biološku upotrebu. To dovodi do nestašice upotrebljivog dušika u mnogim vrstama ekosustava.
Ciklus dušika je od velikog interesa za ekologe jer dostupnost dušika može utjecati na brzinu važnih procesa ekosustava kao što su razgradnja i primarna proizvodnja. Ljudske aktivnosti poput izgaranja fosilnih goriva, korištenja umjetnih dušičnih gnojiva i ispuštanje dušika u otpadnim vodama uvelike su promijenile globalni ciklus dušika. Ljudska promjena globalnog ciklusa dušika može negativno utjecati na sustav prirodnog okoliša, ali i na ljudsko zdravlje.
PROCESI KRUŽENJA DUŠIKA
Dušik je dostupan u okolišu u različitim kemijskim oblicima kao što su organski dušik, nitrit (NO - 2 ), amonij (NH 4 + ), dušikov oksid (N 2 O), nitrat (NO 3 ), anorganski plinoviti dušik (N 2 ) ili dušikov oksid (NO).
Organski dušik može biti u obliku humusa, živog organizma ili međuproizvoda razgradnje organske tvari. Procesi ciklusa dušika su transformacija dušika iz jednog oblika u drugi. Mnoge od tih procesa provode mikrobi, u svom nastojanju da akumuliraju dušik ili pokupe energiju. Na primjer, dušični otpad u urinu životinja razgrađuju nitrificirajuće bakterije u tlu za korištenje u biljkama.
FIKSACIJA DUŠIKA
Pretvorba plinovitog dušika u nitrite i nitrate putem industrijskih, bioloških i atmosferskih procesa poznata je kao fiksacija dušika. Atmosferski dušik mora se (fiksirati) ili preraditi u upotrebljive oblike kako bi ga biljke mogle preuzeti. Fiksacija se može izvršiti udarima munje, ali većinu toga čine slobodnoživuće ili simbiotske bakterije koje se nazivaju diazotrofi. Većina biološke fiksacije dušika odvija se aktivnošću Mo-nitrogenaze koja se nalazi u velikom broju bakterija iu nekim arhejama. Primjer slobodnoživućih bakterija je Azotobacter. Simbiotske bakterije koje vežu dušik poput Rhizobiuma obično žive u korijenskim kvržicama mahunarki poput graška i lucerne. Zatim stvaraju međusobni odnos s biljkom, proizvodeći amonijak u zamjenu za ugljikohidrate.
ASIMILACIJA
Biljke mogu apsorbirati amonij ili nitrat iz tla preko korijenskih dlačica. U slučajevima kada se nitrat apsorbira, prvo se reducira u nitritne ione, a zatim u amonijeve ione za ugradnju u klorofil, aminokiseline i nukleinske kiseline.
AMONIFIKACIJA
Kada životinja ili biljka ugine ili životinja izluči otpad, početni oblik dušika je organski. Gljive ili bakterije pretvaraju organski dušik u ostacima natrag u amonij (NH 4 + ), proces poznat kao mineralizacija ili amonifikacija. Neki od uključenih enzima uključuju Gln sintetazu i Glu dehidrogenazu.
NITRIFIKACIJA
Pretvorbu amonijaka u nitrat obavljaju bakterije koje žive u tlu i druge nitrifikacijske bakterije. Bakterije poput vrste Nitrosomonas obavljaju primarni stupanj nitrifikacije, oksidaciju amonija. Ovo pretvara amonijak u nitrite. Ostale bakterijske vrste poput Nitrobacter provode oksidaciju nitrita (NO 2 ) u nitrate (NO - 3 ).
DENITRIFIKACIJA
Denitrifikacija se odnosi na redukciju nitrata natrag u dušik. Time se završava ciklus dušika. Ovaj proces provode bakterijske vrste kao što su Paracoccus i Pseudomonas u anaerobnim uvjetima.
OSTALI PROCESI
Unatoč tome što je fiksacija dušika primarni izvor dušika dostupnog biljkama u većini ekosustava, u područjima koja imaju podlogu bogatu dušikom, razgradnja ove stijene također služi kao izvor dušika.
