Kvävets kretslopp är ett biogeokemiskt kretslopp genom vilket kväve omvandlas till olika kemiska former när det cirkulerar bland atmosfären, terrestra och marina ekosystem. Kväveomvandling kan utföras genom biologiska eller fysikaliska processer.
De viktiga processerna i kvävets kretslopp inkluderar nitrifikation, denitrifikation, fixering och ammonifiering. Största delen av jordens atmosfär är kväve. Det står för 78% vilket gör det till den ledande kvävekällan. Atmosfäriskt kväve har dock begränsad tillgänglighet för biologiskt bruk. Detta leder till brist på det användbara kvävet i många typer av ekosystem.
Kvävets kretslopp är av stort intresse för ekologer eftersom tillgången på kväve kan påverka hastigheten för viktiga ekosystemprocesser som nedbrytning och primärproduktion. Mänskliga aktiviteter som förbränning av fossila bränslen, användning av konstgjorda kvävegödselmedel och utsläpp av kväve i avloppsvatten har i hög grad förändrat det globala kvävekretsloppet. Människans förändring av det globala kvävekretsloppet kan negativt påverka systemet i den naturliga miljön och även människors hälsa.
KVÄVENS CYKELPROCESSER
Kväve finns tillgängligt i miljön i olika kemiska former som organiskt kväve, nitrit (NO - 2 ), ammonium (NH 4 + ), dikväveoxid (N 2 O), nitrat (NO 3 ), oorganisk kvävgas (N 2 ) eller kväveoxid (NO).
Organiskt kväve kan vara i form av humus, en levande organism, eller mellanprodukter av nedbrytning av organiskt material. Kvävekretsloppsprocesser är att omvandla kväve från en form till en annan. Många av dessa processer utförs av mikrober, i deras försök att ackumulera kväve eller skörda energi. Till exempel bryts kvävehaltigt avfall i djurens urin ner av nitrifierande bakterier i jorden för att användas av växter.
KVÄVEFIXERING
Omvandlingen av kvävgas till nitriter och nitrater via industriella, biologiska och atmosfäriska processer kallas kvävefixering. Atmosfäriskt kväve måste (fixeras) eller bearbetas till användbara former för att det ska kunna tas upp av växter. Fixering kan göras genom blixtnedslag men det mesta görs av frilevande eller symbiotiska bakterier som kallas diazotrofer. Den mesta biologiska kvävefixeringen sker genom aktiviteten av Mo-nitrogenas som finns i en mängd olika bakterier och i vissa Archaea. Ett exempel på frilevande bakterier är Azotobacter. Symbiotiska kvävefixerande bakterier som Rhizobium lever normalt i rotknölarna på baljväxter som ärtor och alfalfa. De bildar sedan en ömsesidig relation med växten och producerar ammoniak i utbyte mot kolhydrater.
ASSIMILERING
Växter kan absorbera ammonium eller nitrat från jorden genom sina rothår. I de fall nitrat absorberas reduceras det först till nitritjoner och sedan ammoniumjoner för inkorporering i klorofyll, aminosyror och nukleinsyror.
AMMONIFIKATION
När ett djur eller en växt dör eller ett djur utsöndrar avfall är den ursprungliga formen av kväve organisk. Svampar eller bakterier omvandlar det organiska kvävet i resterna tillbaka till ammonium (NH 4 + ), en process som kallas mineralisering eller ammonifiering. Några av de involverade enzymerna inkluderar Gln-syntetas och Glu-dehydrogenas.
NITRIFIKATION
Omvandlingen av ammonium till nitrat görs av jordlevande bakterier och andra nitrifierande bakterier. Bakterier som Nitrosomonas-arterna utför det primära stadiet av nitrifikation, oxidationen av ammonium. Detta omvandlar ammoniak till nitriter. Andra bakteriearter som Nitrobacter utför oxidation av nitriter (NO 2 ) till nitrater (NO - 3 ).
DENITRIFIERING
Denitrifikation avser reduktion av nitrater tillbaka till kvävgas. Detta avslutar kvävecykeln. Denna process utförs av bakteriearter som Paracoccus och Pseudomonas under anaeroba förhållanden.
ANDRA PROCESSER
Trots att kvävefixering är den primära källan till växttillgängligt kväve i de flesta ekosystem, i områden som har berggrund rik på kväve, fungerar nedbrytningen av denna bergart också som en kvävekälla.
