Cykl azotowy to cykl biogeochemiczny, w którym azot jest przekształcany w różne formy chemiczne, gdy krąży w atmosferze, ekosystemach lądowych i morskich. Konwersję azotu można przeprowadzić za pomocą procesów biologicznych lub fizycznych.
Do ważnych procesów w cyklu azotowym należą nitryfikacja, denitryfikacja, wiązanie i amonifikacja. Większość atmosfery ziemskiej to azot. Stanowi 78%, co czyni go wiodącym źródłem azotu. Jednak azot atmosferyczny ma ograniczoną dostępność do zastosowań biologicznych. Prowadzi to do niedoboru użytecznego azotu w wielu typach ekosystemów.
Cykl azotowy cieszy się dużym zainteresowaniem ekologów, ponieważ dostępność azotu może wpływać na tempo ważnych procesów ekosystemowych, takich jak rozkład i produkcja pierwotna. Działalność człowieka, taka jak spalanie paliw kopalnych, stosowanie sztucznych nawozów azotowych i uwalnianie azotu w ściekach, znacznie zmieniło globalny obieg azotu. Ludzkie zmiany globalnego obiegu azotu mogą negatywnie wpływać na system środowiska naturalnego, a także na zdrowie człowieka.
PROCESY CYKLU AZOTU
Azot jest dostępny w środowisku w różnych formach chemicznych, takich jak azot organiczny, azotyn (NO - 2 ), amon (NH 4 + ), podtlenek azotu (N 2 O), azotan (NO 3 ), azot nieorganiczny gazowy (N 2 ) lub tlenek azotu (NO).
Azot organiczny może występować w postaci próchnicy, żywego organizmu lub pośrednich produktów rozkładu materii organicznej. Procesy cyklu azotowego mają na celu przekształcenie azotu z jednej formy w drugą. Wiele z tych procesów jest przeprowadzanych przez drobnoustroje w celu gromadzenia azotu lub pozyskiwania energii. Na przykład odpady azotowe w moczu zwierząt są rozkładane przez bakterie nitryfikacyjne w glebie do wykorzystania przez rośliny.
WIĄZANIE AZOTU
Przemiana gazowego azotu w azotyny i azotany w procesach przemysłowych, biologicznych i atmosferycznych jest znana jako wiązanie azotu. Azot atmosferyczny musi być (związany) lub przetworzony do form użytkowych, aby mógł zostać pobrany przez rośliny. Utrwalanie może być dokonane przez uderzenie pioruna, ale większość z nich jest wykonywana przez wolno żyjące lub symbiotyczne bakterie zwane diazotrofami. Większość biologicznego wiązania azotu zachodzi dzięki aktywności azotu mo, który występuje w wielu różnych bakteriach i niektórych Archaea. Przykładem wolno żyjących bakterii jest Azotobacter. Symbiotyczne bakterie wiążące azot, takie jak Rhizobium, normalnie żyją w guzkach korzeni roślin strączkowych, takich jak groch i lucerna. Następnie tworzą wzajemny związek z rośliną, produkując amoniak w zamian za węglowodany.
ASYMILACJA
Rośliny mogą wchłaniać amon lub azotany z gleby przez włośniki. W przypadkach, gdy azotan jest wchłaniany, jest najpierw redukowany do jonów azotynowych, a następnie jonów amonowych w celu włączenia do chlorofilu, aminokwasów i kwasów nukleinowych.
AMONIFIKACJA
Kiedy zwierzę lub roślina umiera lub zwierzę wydala odpady, początkowa forma azotu jest organiczna. Grzyby lub bakterie przekształcają azot organiczny w szczątkach z powrotem w amon (NH 4 + ), w procesie znanym jako mineralizacja lub amonifikacja. Niektóre zaangażowane enzymy obejmują syntetazę Gln i dehydrogenazę Glu.
NITRYFIKACJA
Konwersja amonu do azotanu jest dokonywana przez bakterie żyjące w glebie i inne bakterie nitryfikacyjne. Bakterie, takie jak gatunek Nitrosomonas, przeprowadzają podstawowy etap nitryfikacji, utleniania amonu. Powoduje to przekształcenie amoniaku w azotyny. Inne gatunki bakterii, takie jak Nitrobacter, przeprowadzają utlenianie azotynów (NO 2 ) do azotanów (NO - 3 ).
DENITRYFIKACJA
Denitryfikacja odnosi się do redukcji azotanów z powrotem do gazowego azotu. To kończy cykl azotowy. Proces ten jest prowadzony przez gatunki bakterii, takie jak Paracoccus i Pseudomonas, w warunkach beztlenowych.
INNE PROCESY
Chociaż wiązanie azotu jest głównym źródłem azotu dostępnego dla roślin w większości ekosystemów, na obszarach, na których podłoże skalne jest bogate w azot, rozpad tej skały służy również jako źródło azotu.
