Otwórz menu główne

Zmiany

Usunięte 141 bajtów ,  10 lat temu
m
robot dodaje: eu:Nitrogenoaren zikloa; zmiany kosmetyczne
[[ImagePlik:Nitrogen Cycle-polish.png|thumb|400px|'''Cykl azotowy''' w [[przyroda|przyrodzie]]]]
'''Cykl azotowy, cykl nitryfikacyjny, obieg azotu w przyrodzie''' - [[cykl biogeochemiczny]], który opisuje cyrkulację [[azot|azotu]]u i jego [[związek chemiczny|związków chemicznych]] w [[biosfera|biosferze]].
 
Ziemska [[atmosfera|atmosfera]] składa się w 78% z azotu i stanowi zarówno pierwotne źródło tego [[pierwiastek chemiczny|pierwiastka]] dla biosfery, jak i jest miejscem, do którego jest on uwalniany. Azot, a dokładniej jego [[związki chemiczne]], uczestniczą we wszystkich ważniejszych procesach biochemicznych. Występuje on w [[aminokwas|aminokwasach]]ach tworzących [[białko|białka]], w [[Zasada azotowa nukleotydów|zasadach azotowych nukleotydów]] wchodzących w skład [[DNA]] i [[RNA]]. W roślinach znaczna część azotu jest wbudowana w [[chlorofil|chlorofil]] biorący udział w procesie [[fotosynteza|fotosyntezy]].
 
Pierwszym i kluczowym etapem przyswajania azotu z atmosfery jest przekształcanie gazowej jego formy w związki chemiczne, które mogą być dalej przetwarzane przez [[organizm żywy|organizmy żywe]]. Pewien niewielki procent azotu trafia do organizmów żywych w formie jonów azotanowych NO<sub>3</sub><sup>-</sup> generowanych na skutek rozmaitych procesów geologicznych i atmosferycznych. Większość azotu z atmosfery trafia do biosfery poprzez wolno żyjące [[bakterie azotowe]]. Należy do nich m.in. rodzaj [[Rhizobium]]. Bakterie te posiadają [[enzym]] [[nitrogenaza|nitrogenazę]], katalizujący reakcję gazowego azotu z [[wodór|wodorem]] pochodzącym z reakcji biochemicznych w wyniku czego powstaje [[amoniak]], a także aminokwas glutamina. Tego rodzaju bakterie żyją samodzielnie lub w symbiozie z [[rośliny|roślinami]]. Szczególnie dużo występuje ich w roślinach motylkowych, gdzie oddają one amoniak lub glutaminę w zamian za dokarmianie [[węglowodan|węglowodanami]]ami. Amoniak trafiający bezpośrednio do gleby może być też później przekształcany przez [[bakterie nitryfikacyjne]] do [[Azotany(III)|azotanów(III)]] i [[Azotany(V)|azotanów(V)]] (dawniej zwanych azotynami i azotanami) i dalej do [[związki organiczne|związków organicznych]] potrzebnych do dalszego funkcjonowania organizmów żywych.
 
Większość roślin pobiera azot poprzez systemy [[korzeń|korzeniowe]] w formie jonów azotynowych NO<sub>2</sub><sup>-</sup> lub [[azotan|azotanowych]]owych oraz [[kation amonowy|amonowych]] NH<sub>4</sub><sup>+</sup>. Związki te pojawiają się w ziemi w efekcie padania [[deszcz|deszczów]] oraz procesów [[gnicie|gnilnych]]. Ziemię, która zawiera odpowiednio wysokie stężenie tych związków nazywa się "bogatą" w azot. Przy zbyt małym stężeniu tych związków ziemię trzeba albo nawozić, albo okresowo uprawiać na niej rośliny żyjące w [[symbioza|symbiozie]] z bakteriami nitryfikacyjnymi i azotowymi.
 
Cały azot występujący w związkach chemicznych, z których są zbudowane zwierzęta pochodzi od roślin. Zwierzęta nie potrafią przekształcać azotu z atmosfery w związki potrzebne im do życia, generują natomiast amoniak, który jest uwalniany do otoczenia i utylizowany przez bakterie nitryfikacyjne, lub przekształcany w gazowy azot w procesie "Anammox".
=== Wchłanianie azotu z atmosfery ===
Gazowy azot z atmosfery przenika do biosfery na trzy sposoby:
*Pierwotne wchłanianie azotu przez [[bakterie azotowe|bakterie azotowe]]. Proces ten można skrótowo opisać następującym równaniem:
:N<sub>2</sub> + 8H<sup>+</sup> + 8e<sup>−</sup> + 16 ATP → 2NH<sub>3</sub> + H<sub>2</sub> + 16ADP + 16 [[fosforan|P<sub>i</sub>]]
Powstający [[amoniak]] jest dalej błyskawicznie przekształcany w jony amonowe (NH<sub>4</sub><sup>+</sup>), które są stosowane bezpośrednio do syntezy [[Kwas glutaminowy|kwasu glutaminowego]], który jest dalej przekształcany w [[glutamina|glutaminę]]. Wchłanianie to odbywa się częściowo przez wolno żyjące bakterie oraz częściowo przez [[bakterie brodawkowe]] żyjące w symbiozie z [[bobowate|roślinami motylkowymi]].
*Dostarczanie azotu w formie [[Nawozy|nawozów]] azotowych. Nawozy te produkuje się z amoniaku, który otrzymuje się w [[Metoda Habera i Boscha|procesie Habera-Boscha]]:
 
=== Wchłanianie azotanów z gleby i wody ===
Rośliny, które nie żyją w symbiozie z bakteriami azotowymi wchłaniają azot w postaci [[jon|jonów]] azotanowych i amonowych. Jony te są obecne w [[woda|wodzie]] i [[gleba|glebie]] na skutek procesów gnilnych, a także działania wolnożyjących bakterii azotowych. Rośliny te wchłaniają jony przez swoje systemy korzeniowe i następnie przekształcają je w [[aminokwas|aminokwasy]]y, z których są budowane [[białko|białka]].
 
=== Wtórne generowanie amoniaku ===
Amoniak jest wtórnie generowany w trakcie procesów [[gnicie|gnilnych]], które są realizowane przez wyspecjalizowane bakterie i [[Grzyby|grzyby]]. Jest też generowany przez zwierzęta w wyniku rozkładu [[mocznik|mocznika]]a, jednego z podstawowych produktów ich [[metabolizm|metabolizmu]]u. Powstający amoniak, a właściwie jony amonowe, mogą być od razu pożytkowane przez bakterie nitryfikacyjne lub są uwalniane do otoczenia. Gdy procesy gnilne są w równowadze z procesami nitryfikacji układ znajduje się w równowadze ekologicznej. Zbyt dużo jonów amonowych w środowisku powoduje, że staje się ono nadmiernie [[zasada|zasadowe]], co przyspiesza gnicie organizmów żywych, rozwój gnicia i dalszy wzrost zasadowości środowiska.
 
=== Nitryfikacja ===
 
== Cykl azotowy w akwariach ==
[[Akwarium|Akwaria]] są rodzajem sztucznego [[ekosystem|ekosystemu]]u, w którym nie sposób jest uniknąć obiegu azotu. Utrzymanie równowagi tego obiegu jest jednym z podstawowych warunków zachowania zdrowia hodowanych organizmów. Trudności wynikają głównie z faktu, że cykl azotowy w akwariach jest zawsze niepełny, gdyż akwaria są w zasadzie pozbawione organizmów zdolnych wchłaniać azot wprost z atmosfery, oraz bardzo często mają zbyt mało organizmów przekształcających [[jon]]y [[amoniak|amonowe]] w jony [[azotan|azotanowe]]owe.
 
=== Opis poprawnie działającego cyklu ===
[[GrafikaPlik:Aquarium-NitrogenCycle.png|thumb|350px|Cykl azotowy w [[akwarium]]: 1 - pokarm, 2 - wydalanie [[amoniak]]u, 3- bakterie ''[[Nitrosomonas]]'', 4 - bakterie ''[[Nitrosospira]]'', 5 - wymiana [[woda|wody]], 6 - światło, 7 - [[Gnicie|procesy gnilne]], 8 - [[tlen]], 9 - [[dwutlenek węgla]]]]
Źródłem azotu dla akwariów jest w zasadzie wyłącznie pokarm (1) dla [[ryba|ryb]] i innych zwierząt tworzących jego [[fauna|faunę]]. W ramach swojego [[metabolizm|metabolizmu]]u ryby wydalają do wody amoniak, a dokładniej jony amonowe, które zwiększają [[skala pH|pH]] wody (2). Drugim źródłem amoniaku są gnijące szczątki na ściankach i dnie akwarium (7).
<!--
Wzrost pH wody powyżej pewnej wartości, zależny od gatunku hodowanych zwierząt i temperatury wody, powoduje ich zatrucie, a nawet śmierć.
*[http://faq.thekrib.com/begin-cycling.html Thomas Narten, ''Beginner FAQ: The Nitrogen Cycle, and New Tank Syndrome'']
 
[[Kategoria:akwarystykaAkwarystyka]]
[[Kategoria:Biogeochemia]]
 
320 788

edycji