Кръговрат на азота

Основни идеи

• Химичният елемент азот е важен за живота. Органични вещества като ДНК, РНК и белтъците съдържат азотни атоми.
• Най-голямо количество азот се съдържа в атмосферата, като газообразния азот ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_2$‍) съставлява около 78% от въздуха. Обаче растенията и животните не могат да използват газообразния азот. За да си набавят необходимия им азот, живите организми разчитат на кръговрата на азота.
• Кръговратът на азота представлява цикличното преминаване между различни химични форми на азота в живите организми и в околната среда. Етапите на кръговрата на азота са описани по-долу.
• Фиксиране на азот: В тази стъпка газообразният азот от атмосферата се фиксира, т.е. се преобразува във форма, която може да се използва от растенията и животните. По-голямата част от фиксацията на азота се осъществява чрез два основни процеса.
  • В атмосферата енергията на светкавиците води до протичане на реакция между газообразния азот и газообразния кислород ($\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$‍), при което се получават нитратни йони ($\mathrm{NO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$‍). Тези нитратни йони попадат на земната повърхност чрез валежите.
  • В почвата се намират азотфиксиращи бактерии, които с помощта на ензими предизвикват реакция на газообразния азот и газообразен водород ($\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$‍), при което се получава амоняк ($\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3$‍). Бактериите използват получения амоняк като хранителен източник или го преобразуват в амониеви йони ($\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}$‍).
  • Фиксираният азот може да бъде усвоен от растенията, които го включват в своите биологични молекули в растителните тъкани. По този начин азотът достига до хранителните вериги, тъй като растенията биват изяждани от животни, които на свой ред биват изяждани от други животни.
• Амонификация: Азотсъдържащите биологични молекули може да останат в тъканите на организмите или да бъдат разградени и отделени като отпадък. Тъй като мъртвите организми и отпадъците подлежат на разграждане, амонякът и амониевите йони се връщат обратно в околната среда чрез процеса амонификация. Този процес се осъществява от определени бактерии и гъби.
• Нитрификация: По време на процеса нитрификация групи от нитрифициращи бактерии превръщат продуктите от амонификацията в нитрити ($\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-}$‍) и след това нитрати.
• Денитрификация: По време на процеса на денитрификация денитрифициращите бактерии преобразуват нитрити и нитрати обратно в газообразен азот, който се връща в атмосферата.
• Кръговратът на азота се осъществява с по-голяма скорост в сравнение с циклите на другите основни елементи, тъй като много от химичните преобразувания на азота се осъществяват от живи, активни бактерии.