Цикл азоту — це біогеохімічний цикл, за допомогою якого азот перетворюється в різні хімічні форми під час циркуляції в атмосфері, наземних і морських екосистемах. Перетворення азоту може здійснюватися за допомогою біологічних або фізичних процесів.
Важливі процеси в циклі азоту включають нітрифікацію, денітрифікацію, фіксацію та амоніфікацію. Більшу частину атмосфери Землі становить азот. На його частку припадає 78%, що робить його провідним джерелом азоту. Однак доступність атмосферного азоту для біологічного використання обмежена. Це призводить до дефіциту придатного для використання азоту в багатьох типах екосистем.
Цикл азоту становить великий інтерес для екологів, оскільки доступність азоту може впливати на швидкість важливих екосистемних процесів, таких як розкладання та первинне виробництво. Діяльність людини, як-от спалювання викопного палива, використання штучних азотних добрив і виділення азоту в стічні води, значно змінила глобальний кругообіг азоту. Зміна людиною глобального циклу азоту може негативно вплинути на систему природного середовища, а також на здоров'я людини.
ПРОЦЕСИ КРУГООБІГУ АЗОТУ
Азот доступний у навколишньому середовищі в різних хімічних формах, таких як органічний азот, нітрит (NO - 2 ), амоній (NH 4 + ), закис азоту (N 2 O), нітрат (NO 3 ), неорганічний газоподібний азот (N 2 ) або оксид азоту (NO).
Органічний азот може бути у вигляді гумусу, живого організму або проміжних продуктів розкладання органічної речовини. Процеси кругообігу азоту полягають у перетворенні азоту з однієї форми в іншу. Багато з цих процесів здійснюються мікробами, намагаючись накопичити азот або зібрати енергію. Наприклад, азотисті відходи в сечі тварин розщеплюються нітрифікуючими бактеріями в ґрунті для використання рослинами.
АЗОТФІКСАЦІЯ
Перетворення газоподібного азоту в нітрити та нітрати за допомогою промислових, біологічних і атмосферних процесів відоме як фіксація азоту. Атмосферний азот має бути (закріплений) або перероблений у придатні для використання форми, щоб він міг поглинатися рослинами. Фіксацію можна здійснити ударами блискавки, але більшу частину цього здійснюють вільноживучі або симбіотичні бактерії, які називаються діазотрофами. Більшість біологічної фіксації азоту відбувається за рахунок активності Мо-нітрогенази, яка зустрічається в багатьох бактеріях і в деяких археях. Прикладом вільноживучих бактерій є Azotobacter. Симбіотичні азотфіксуючі бактерії, такі як Rhizobium, зазвичай живуть у кореневих бульбочках бобових, таких як горох і люцерна. Потім вони формують взаємні відносини з рослиною, виробляючи аміак в обмін на вуглеводи.
АСИМІЛЯЦІЯ
Рослини можуть поглинати амоній або нітрати з ґрунту через кореневі волоски. У випадках, коли нітрат поглинається, він спочатку відновлюється до нітрит-іонів, а потім до іонів амонію для включення в хлорофіл, амінокислоти та нуклеїнові кислоти.
АМОНІФІКАЦІЯ
Коли тварина або рослина гине або тварина виділяє відходи, початкова форма азоту є органічною. Гриби або бактерії перетворюють органічний азот в останках назад в амоній (NH 4 + ), процес, відомий як мінералізація або амоніфікація. Деякі з залучених ферментів включають Gln-синтетазу та Glu-дегідрогеназу.
НІТРИФІКАЦІЯ
Перетворення амонію на нітрат здійснюється бактеріями, що живуть у ґрунті, та іншими нітрифікуючими бактеріями. Бактерії типу Nitrosomonas виконують первинну стадію нітрифікації, окислення амонію. Це перетворює аміак на нітрити. Інші види бактерій, такі як Nitrobacter, здійснюють окислення нітритів (NO 2 ) в нітрати (NO - 3 ).
ДЕНІТРИФІКАЦІЯ
Денітрифікація означає відновлення нітратів назад у газоподібний азот. На цьому цикл азоту завершується. Цей процес здійснюється такими бактеріями, як Paracoccus і Pseudomonas, в анаеробних умовах.
ІНШІ ПРОЦЕСИ
Незважаючи на те, що фіксація азоту є основним джерелом доступного для рослин азоту в більшості екосистем, у районах, де є корінні породи, багаті на азот, розпад цієї породи також служить джерелом азоту.
