Informácie

Cyklus dusíka

Cyklus dusíka


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Rastliny vyžadujú množstvo iných prvkov, ako sú tie, ktoré získavajú priamo z atmosféry (uhlík a kyslík vo forme oxidu uhličitého) az podzemných vôd (vodík a kyslík).

Všetky tieto prvky okrem jedného pochádzajú z rozpadu hornín a sú zachytené rastlinami zo zeme. Výnimkou je dusík, ktorý predstavuje 78% zemskej atmosféry.

horniny zemského povrchu Sú tiež primárnym zdrojom dusíka, ktorý preniká do pôdy nepriamo atmosférou a do pôdy, ktorá na ňu rastie.

Väčšina živých vecí nie je schopná používať atmosférický dusík na syntézu proteínov a iných organických látok. Na rozdiel od uhlíka a kyslíka je dusík veľmi chemicky nereaktívny a iba istý baktérie a modré riasy Majú vysoko špecializovanú schopnosť asimilovať dusík z atmosféry a premeniť ho na formu, ktorú môžu využívať bunky. Použiteľný nedostatok dusíka je často hlavným limitujúcim faktorom rastu rastlín.

Proces, ktorým dusík cirkuluje prostredníctvom rastlín a pôdy pôsobením živých organizmov, sa nazýva cyklus dusíka.

Amonifikace

Väčšina dusíka nachádzajúca sa v pôde pochádza z mŕtvych organických materiálov, ktoré existujú vo forme komplexných organických zlúčenín, ako sú proteíny, aminokyseliny, nukleové kyseliny a nukleotidy. Tieto dusíkaté zlúčeniny sa však v organizmoch žijúcich v pôde vo všeobecnosti rýchlo rozkladajú na jednoduchšie látky.

saprofytické baktérie a rôzne druhy húb sú primárne zodpovedné za rozklad mŕtvych organických materiálov. Tieto mikroorganizmy používajú proteíny a aminokyseliny ako zdroj pre svoje vlastné proteíny a uvoľňujú prebytočný dusík vo forme amoniak (NH4+), Tento proces sa nazýva amonifikace, Dusík môže byť dodávaný ako plynný amoniak (NH3), ale tento proces sa zvyčajne vyskytuje iba pri rozklade veľkého množstva materiálov bohatých na dusík, ako napríklad vo veľkej časti hnojiva alebo hnojiva. Všeobecne sa amoniak produkovaný amoniak rozpustí v pôdnej vode, kde sa kombinuje s protónmi za vzniku amónneho iónu.

Nitrifikácie

Niekoľko druhov baktérií, ktoré sa bežne vyskytujú v pôdach, je schopné oxidovať amoniak alebo amoniak. Oxidácia amoniaku, známa ako nitrifikácieje proces, ktorý produkuje energiu a uvoľnená energia sa týmito baktériami používa na zníženie oxidu uhličitého, rovnako ako autotrofné rastliny používajú na zníženie oxidu uhličitého svetelnú energiu. Takéto organizmy sú známe ako chemosyntetické autotrofné látky (na rozdiel od fotosyntetických autotrofov, ako sú rastliny a riasy). nitrifikačné baktérie chemosynthetic Nitrosomonas a Nitrosococcus oxiduje amoniak na dusitan (NO2-):

2 NH 3 + 302 --------> 2 NIE2- + 2 H+ + 2 H2

(plynný amoniak) (dusitan)

Dusitan je toxický pre vyššie rastliny, ale zriedka sa hromadí v pôde. Nitrobacter, iný rod baktérií oxiduje dusitany na dusičnany (NO3-), opäť s uvoľňovaním energie:

2 NIE2- + O2 ---------> 2 NIE3-

(dusitan) (dusičnan)

Dusičnan je forma, v ktorej sa takmer všetok dusík pohybuje z pôdy do koreňov.

Len málo druhov rastlín je schopných použiť živočíšny proteín ako zdroj dusíka. Tieto druhy, ktoré tvoria mäsožravé rastliny, majú špeciálne úpravy používané na prilákanie a odchyt malých zvierat. Trávia absorbovaním dusíkatých zlúčenín a iných organických a minerálnych zlúčenín, ako je draslík a fosfát. Väčšina mäsožravých rastlín sa nachádza v močiaroch, ktoré sú vo všeobecnosti silne kyslé, a preto sú nepriaznivé pre rast nitrifikačných baktérií.

Strata dusíka

Ako sme si všimli, dusíkaté zlúčeniny chlorofylátových rastlín sa vracajú do pôdy po ich smrti (alebo zvieratách, ktoré ich kŕmili), ktoré sa spracúvajú pôdnymi organizmami a mikroorganizmami a absorbujú korene vo forme dusičnanov rozpustených v pôdnej vode. prevedený na organické zlúčeniny. Počas tohto cyklu vždy dochádza k „strate“ určitého množstva dusíka, takže je pre rastlinu nepoužiteľný.

Jednou z hlavných príčin tejto straty dusíka je rastliny na odstraňovanie pôdy, Pestované pôdy často vykazujú stály pokles obsahu dusíka. Dusík sa môže stratiť aj vtedy, keď sa k nemu pristupuje erózia alebo ak je jeho povrch zničený požiarne, Dusík sa tiež odstraňuje pomocou lúhovanie; dusičnany a dusitany, ktoré sú aniónmi, sú zvlášť náchylné na lúhovanie vody cez pôdu. V niektorých pôdach denitrifikačné baktérie štiepia dusičnany a uvoľňujú dusík do vzduchu. Tento proces, ktorý dodáva baktérii kyslík potrebný na dýchanie, je nákladný z hľadiska energetických potrieb (tj.2 možno znížiť rýchlejšie ako NO3-) a vyskytuje sa vo veľkej miere iba v pôdach s nedostatkom kyslíka, to znamená v pôdach, ktoré sú zle odvodnené a preto zle vetrané.

Rastliny niekedy nemajú k dispozícii vysoký podiel dusíka v pôde. Táto imobilizácia nastáva, keď je prítomný nadbytok uhlíka. Ak sú organické látky bohaté na uhlík, ale chudobné na dusík, dobrým príkladom, ak sú v pôde hojné, mikroorganizmy, ktoré tieto látky napadajú, budú potrebovať viac dusíka, ako obsahujú, aby úplne využili prítomný uhlík. Výsledkom bude, že nebudú používať iba dusík prítomný v slame alebo podobnom materiáli, ale tiež všetky dostupné dusíkaté soli v pôde. Táto nerovnováha má preto tendenciu normalizovať sa, keď sa uhlík dodáva ako oxid uhličitý mikrobiálnym dýchaním a ako sa zvyšuje pomer dusíka k uhlíku v pôde.

Pokračuje po inzercii

Fixácia dusíka

Ako vidíme, keby sa všetok dusík, ktorý sa odstraňuje zo zeme, nepretržite doplňoval, prakticky by dalo život na tejto planéte nakoniec zmiznúť. Dusík je doplnený do pôdy pomocou fixácia dusíka. Fixácia dusíka je proces, pri ktorom sa plynný dusík vo vzduchu inkorporuje do dusíkatých organických zlúčenín a tým sa zavádza do cyklu dusíka. Fixácia tohto plynu, ktorú je možné do značnej miery vykonať len niekoľkými baktériami a modrými riasami, je proces, na ktorom všetky živé organizmy dnes závisia, rovnako ako všetky nakoniec závisia od fotosyntézy pre získavanie energie.

Biologické systémy každoročne pridávajú na zemský povrch jednu až dvesto miliónov metrických ton dusíka. Človek produkuje 28 miliónov metrických ton, z ktorých väčšina sa používa ako hnojivo; Tento proces sa však uskutočňuje s vysokými nákladmi na energiu, pokiaľ ide o fosílne palivá. Celkové množstvo energie potrebnej na výrobu amónnych hnojív sa v súčasnosti odhaduje na 2 milióny barelov ropy za deň. Odhaduje sa, že náklady na hnojenie dusíkom sa dostávajú do bodu klesajúcich ziskov. Tradičné plodiny v oblastiach, ako je India, nedosahujú významne zvýšené výnosy pomocou dusíkatých hnojív, ale majú nízke požiadavky na dusík, ale v súčasnosti sa nahrádzajú „zázračnými obilninami“ a inými plodinami, ktoré už ďalej nevyrábajú dusíkatým hnojením. - presne v čase, keď sa takéto ošetrenie stáva neúnosne drahým.

Z rôznych tried organizmov viažucich dusík sú symbiotické baktérie z hľadiska celkového množstva fixovaného dusíka zďaleka najdôležitejšie. Najbežnejšou baktériou viažucou dusík je Rhizobium, čo je druh baktérie, ktorá napadá korene strukovín (čeľaď obyčajná) Fabaceae alebo Leguminosae), ako je ďatelina, hrach, fazuľa, vika a lucerna.

Priaznivé účinky strukovín na pôdu sú také zrejmé, že boli uznané pred stovkami rokov. Theophrastus, ktorý žil v treťom storočí pred Kristom, napísal, že Gréci využívali na obohatenie pôdy fazuľové plodiny. Ak rastú strukoviny, určité množstvo „extra“ dusíka sa môže uvoľňovať do pôdy, kde je k dispozícii iným rastlinám. V modernom poľnohospodárstve je bežnou praxou striedať plodiny iné ako strukoviny, ako je kukurica, so strukovinami, ako je lucerna. Strukoviny sa potom zbierajú na seno, ktoré opúšťajú korene bohaté na dusík, alebo ešte lepšie, orané na poli. Dobrá úroda lucerny, ktorá sa premiestňuje na zem, môže poskytnúť 450 kilogramov dusíka na hektár. Aplikácia stopových prvkov kobaltu a molybdénu vyžadovaných symbiotickými baktériami značne zvyšuje produkciu dusíka, ak sú tieto prvky prítomné v obmedzených množstvách, ako vo väčšine z Austrálie.

Voľne žijúce mikroorganizmy viažuce dusík

Nes symbiotické baktérie rodov Azotobacter a Clostridium sú schopné fixovať dusík. Azotobacter je aeróbny, zatiaľ čo Clostridium je anaeróbne; Obidve sú bežné saprofytické baktérie nachádzajúce sa v pôde. Odhaduje sa, že pravdepodobne dodajú asi 7 kilogramov dusíka na hektár pôdy za rok. Ďalšou dôležitou skupinou je veľa fotosyntetických baktérií. Voľne žijúce modré riasy tiež hrajú dôležitú úlohu pri fixácii dusíka. Sú rozhodujúce pre pestovanie ryže, ktorá je hlavnou stravou viac ako polovice svetovej populácie. Modré riasy môžu tiež zohrávať dôležitú ekologickú úlohu pri fixácii dusíka v oceánoch.

Rozdiel medzi fixáciou dusíka voľne žijúcimi a symbiotickými organizmami nemusí byť taký prísny, ako sa tradične myslelo. Niektoré mikróby sa vyskytujú pravidelne v pôde okolo koreňov určitých rastlín, ktoré ochudobňujú uhľohydráty tým, že konzumujú tieto zlúčeniny a súčasne nepriamo dodávajú do rastlín dusík. Symbiotické súvislosti medzi bežne žijúcimi baktériami, ako sú Azotobactera vyššie rastlinné bunky v tkanivových kultúrach indukovali ich rast v umelom médiu zbavenom dusíka.

Ďalší obsah: Predpoveď počasia



Komentáre:

  1. Abd Al Matin

    Odborná SEO optimalizácia v krátkom čase. Ponúkame akékoľvek služby propagácie webových stránok. Poskytujeme platené konzultácie na riešenie problémov súvisiacich s vašou stránkou. Kontaktujte nás a prediskutujeme všetky vaše obavy.

  2. Efrayim

    I believe that you are making a mistake. I can defend my position. Email me at PM, we will discuss.

  3. Nigel

    zvláštne, sám som na to prišiel, až neskôr, súdiac podľa dátumu príspevku. ale aj tak dakujem.

  4. Macartan

    Máš úplnú pravdu. V tomto niečo je a je výborný nápad. Držím si ho.



Napíšte správu