Dusíkový cyklus v přírodě: Klíčový biogeochemický proces

Koloběh dusíku je základní biogeochemický cyklus pro správné fungování života. Dusíkový cyklus je biogeochemický cyklus, který popisuje přeměnu dusíku a jeho sloučenin v přírodě. Existují různé typy biogeochemických cyklů, které zaručují příznivé podmínky prostředí pro vývoj života. Dusík je jeden z nejdůležitějších prvků v živých soustavách.

Nutriční cykly zahrnují pohyb prvků, jako je dusík a voda, biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou. Koloběh živin udržuje ekosystémy zdravé tím, že přenáší životně důležité prvky, jako je uhlík, dusík a kyslík, prostřednictvím vzduchu, vody, půdy a živých organismů. Koloběh uhlíku a dusíku zásobuje rostliny a živočichy nezbytnými živinami. Procesy, jako je fotosyntéza a rozklad, vrací tyto živiny zpět do životního prostředí.

Dusík jako biogenní prvek

Dusík je obsažen v aminokyselinách, DNA, proteinech a mnoha dalších organických látkách. Dusík je jeden z nejdůležitějších prvků v živých soustavách. Zejména tvoří podstatnou součást bílkovin a nukleotidů. Je základním prvkem pro produkci DNA, aminokyselin, bílkovin a nukleových kyselin.

Primární živiny, neboli makroživiny, jako je dusík (N), fosfor (P) a draslík (K), jsou nezbytné pro růst a metabolismus rostlin. Rostliny absorbují tyto živiny z půdy a vstupují do potravního řetězce prostřednictvím býložravců a masožravců. Sekundární živiny, jako je vápník (Ca), hořčík (Mg) a síra (S), jsou nezbytné pro zdravé ekosystémy, ale jsou potřebné v menším množství.

Procesy v dusíkovém cyklu

Dusík neustále prochází koloběhem. Dusík prochází, zejména díky organismům, na Zemi neustávajícím koloběhem. Velkou roli v koloběhu dusíku hrají organismy a zejména biologická fixace dusíku. Dusíkový cyklus není nic jiného než v soubor chemických a biologických procesů, které umožňují zásobovat živé bytosti dusíkem pro jejich vývoj, aby se živá bytost mohla vyvinout jako celek.

Čtěte také: Česká klimatická strategie

Fixace dusíku

Hlavním procesem přirozeného biogeochemického cyklu dusíku je fixace atmosférického dusíku do organických a anorganických sloučenin působením půdních bakterií a jiných mikroorganismů a v menší části v důsledku některých procesů v atmosféře, například blesku. Fixace dusíku přeměňuje inertní atmosférický dusík (N₂) na amoniak (NH₃) nebo příbuzné sloučeniny, které mohou rostliny využívat.

Při biologické fixaci neboli diazotrofii se rozbíjí trojná vazba vzdušného dusíku (N₂) pomocí enzymu nitrogenáza. Dusík se zabuduje do amonných iontů (NH₄+). Na biologické fixaci se podílí mnoho skupin prokaryotních organismů, ale zejména různé bakterie včetně aktinomycet a sinic. Tento proces provádějí bakterie fixující dusík, jako je Rhizobium v kořenových hlízách luštěnin a volně žijící bakterie, jako je Azotobacter. Dusík může fixovat také blesk, který přeměňuje N₂ na dusičnany. Tyto fixované formy dusíku se dostávají do půdy a podporují růst rostlin.

Symbiotičtí vazači dusíku (velmi často tzv. Rostliny přijímají dusík jako dusičnany, případně jako amonné ionty přímo z půdy. U rostlin, které přijímají amoniak díky hlízkovým bakteriím, je práce s dusitany a dusičnany zjednodušená.

Amonifikace

Amonifikace je přeměna dusíkatých organických látek zpět na amoniak. Amonifikaci uskutečňují tzv. rozkladači, tedy zejména bakterie a houby. Tento jev zprostředkovávají rozkladači, tedy zejména bakterie a houby. V období maximální tvorby amoniaku k bakteriím přistupují aktinomycety.

Nitrifikace

Nitrifikace a denitrifikace jsou základní půdní procesy v cyklu dusíku. Nitrifikace (neboli oxidace amoniaku) probíhá ve dvou krocích, nejdříve se tvoří dusitany(NO2−) - nitritace a dále pak dusičnany(NO3−) -nitratace.

Čtěte také: Výhody recyklace PET

• Nitritace - Nitritační bakterie převádějí amoniak na dusitany. Známá nitritační bakterie je Nitrosomonas.
• Nitratace - Nitratační bakterie převádí dusitany na dusičnany. Známá nitratační bakterie je Nitrobacter.

Nitrifikace přeměňuje amoniak na dusitany (NO₂⁻) a poté na dusičnany (NO₃⁻) pomocí nitrifikačních bakterií, jako jsou Nitrosomonas a Nitrobacter. Rostliny absorbují tyto dusičnany jako živiny.

Denitrifikace

Denitrifikace je přeměna dusičnanů na plynný dusík. Při nedostatku kyslíku ji využívají některé bakterie např. rodu Pseudomonas. Denitrifikace (denitrifikační bakterie, jako je Pseudomonas) přeměňuje dusičnany zpět na plyn N₂, který se uvolňuje do atmosféry. Probíhající v anaerobním prostředí je denitrifikace.

Význam dusíku pro rostliny

Dusík je nezbytný pro růst rostlin, protože je součástí aminokyselin, bílkovin a chlorofylu, které jsou zásadní pro fotosyntézu. Rostliny absorbují dusík z půdy ve formě amoniaku (NH₄⁺) a dusičnanů (NO₃⁻). Dostatečný přísun dusíku podporuje silný růst, zvyšuje výnosy a zlepšuje kvalitu plodin.

Vliv lidské činnosti na dusíkový cyklus

Člověk vyrábí dusíkatá hnojiva a pěstuje plodiny, na jejichž kořenech jsou bakterie fixující dusík. Těmito procesy je poutáno v globálním měřítku přibližně stejné množství dusíku jako procesy přirozenými. Lidské činnosti, jako je používání syntetických hnojiv, spalování fosilních paliv a průmyslové procesy, mají významný vliv na dusíkový cyklus.

Tyto činnosti zvyšují obsah dusíku v půdě a vodě, což způsobuje nerovnováhu živin, znečištění, eutrofizaci, rozkvět řas a vyčerpání kyslíku. Vázaný dusík se zejména ve formě dusičnanů rozptyluje atmosférickým a zejména vodním transportem. Sloučeniny dusíku jsou důležitým činitelem eutrofizace neboli obohacování živinami. Pokud jsou živinami obohaceny půdy, mění se výrazně složení přirozené vegetace, přibývá druhů, kterým svědčí vysoký obsah živin a specificky dusíku.

Čtěte také: Stanoviště Černý Most: Dopravní mapa

Jedním z globálních problémů, se kterým se v posledních desetiletích potýká většina ekosystémů, je nadmíra přijatelného dusíku. Nadbytek dusíku vyhovuje rostlinám, které ho umějí efektivně využít (kopřiva, vlaštovičník, netýkavka, bez, jasan), a naopak vytlačuje rostliny a organizmy, které se umějí vyrovnat s jeho nedostatkem (orchideje, brusinky, lišejníky). Proto jsme v posledních desetiletích svědky „zglajchšaltování“ biodiverzity naší krajiny.

Moderní začátek cesty dusíku ekosystémy se váže na hnojiva (v amonné i dusičnanové formě), na emise amoniaku při chovu dobytka, a především na spalování fosilních paliv, ať už při průmyslové výrobě, nebo v motorech automobilů. Touto cestou se do půdy dostává dusík ve formě dusičnanu. O takto obohacený tok dusíku v půdě se pak svádí boj na úrovni mikroorganizmů, hub a rostlin.

tags: #dusikovy #cyklus #v #prirode

Oblíbené příspěvky:

• Prevence majetkové kriminality
• Zjistěte více o Ikea vestavných odpadkových koších
• Informace o nebezpečném odpadu v Lysé
• Změny druhého řádu v pleistocénu
• Fakta a data o klimatických změnách