A nitrogén körforgása és az ember Flashcards
az anyagok körforgása (biogeokémiai ciklusok)
Az anyagok a földi rendszerben körforgásban vesznek részt, melynek
szabályozásában biológiai és geokémiai folyamatok játszanak közre (biogeokémiai ciklusok).
A körforgásban való részvétel minden elemre jellemző, ami az élőlények testének alkotásában
részt vesz, de közülük csak néhány, kivételesen fontos elem ciklusát szoktuk részletesen
elemezni.
géz- és üledékes ciklusok
A ciklusok között megkülönböztetünk gáz- és üledékes ciklusokat. A gázciklusok esetében a
körforgást végző elem a légkörbe jutva és ott tárolódva hosszabb időre kikerül a körforgásból, míg az üledékes ciklusoknál a fő tárolók a földkéreg kőzetei. Az egyes elemek körforgása természetesen egymással is összefügg, és a ciklusokat újabban az ember is nagymértékben befolyásolja.
nitrogénkötő prokarióták
A nitrogén fő raktára a levegő, melynek 78%-át alkotja. A molekuláris N2-t csak az olyan speciális nitrogénkötő (nitrogénfixáló) prokarióta egysejtűek tudják felhasználni,
mint a pillangósvirágúak gyökérgümőiben szimbiózisban élő Rhizobiumok (talajbaktérium), egyes (Anabaena,
Nostoc) kékbaktériumok, valamint a talajlakó Azotobacter és Clostridium baktériumfajok.
Mit csinálnak a mikroorganizmusok az N2-vel
E nitrogénkötő szervezetek az N2–t ammóniumionná (NH4+) alakítják, amely vízben jól oldódik, és a növények számára is hasznosítható. A talaj aerob nitrifikáló baktériumai azonban az ammóniumiont nitrit- (NO2-) és nitrátionná (NO3-) alakítják, amely a növények számára is tökéletesen megfelel. A felvett nitrogéntartalmú ionokat a növényi sejtek szerves vegyületekbe (aminosavakba, fehérjékbe, nukleotidokba, nukleinsavakba) építik be.
a nitrogén további útja a növényekből, visszakerülése a talajba
A növények szerves nitrogénje az elsődleges fogyasztó növényevőkbe, majd a táplálékhálózat további tagjaiba kerül, majd minden fogyasztó és csúcsragadozó a rá jellemző nitrogéntartalmú molekulákat hozza létre belőle. A vizelettel (karbamid, húgysav) és ürülékkel, illetve az élőlények elpusztulásával a N-tartalmú szerves vegyületek a talajba kerülnek, és a talaj szervesanyagkészletét gyarapítják.
szerves nitrogéntartalmú vegyületek a talajban
A szerves nitrogénvegyületeket az
ammonifikáló szaprofita baktériumok visszaásványosítják, vagyis a talajokban és vizekben lévő nitrogén tartalmú szerves anyagok mikrobiális lebontásával ammónia szabadul fel. Az ammóniumionok nitrit- és nitrátionokká alakulva folytatják a körforgást.
denitrifikáló baktériumok
A légkörből a talajba, ill. az élőlények testébe került nitrogén a denitrifikáló baktériumok
működése révén kerülhet vissza légnemű állapotba (N2, N2O). Anaerob körülmények között aktívak, így a szántás, illetve talajművelés (emberi tevékenység) során a talajba bekerülő oxigén jelentősen csökkenti a számukat. A nitrogén légkörbe kerülésének másik módja a növények elégése pl. erdő- vagy szavannatűz alkalmával.
hogyan befolyásolja az emberi tevékenység a nitrogén körforgását
Az élőlények számára elérhető nitrogén mennyiségének hirtelen megnövekedése is káros hatású. Az emberi tevékenység miatt a légköri nitrogén fixációja (a történelem előtti korhoz képest) kétszeres sebességgel megy végbe. Az ember tehát a lejelentősebb nitrogénmegkötő szervezet. A nitrogénműtrágyák (pétisó) ipari előállítása a nagyüzemi gyártás (1913) megkezdése óta exponenciális növekedést mutat. A műtrágyagyártás, a pillangósvirágúak nagyarányú vetése, valamint a rizstermesztés (a sekély vízben élő kékbaktériumok révén)
évente 140 millió tonna új N megkötését jelenti a légkörből.
a műtrágyázás hatásai
A túlzott műtrágyázás környezetszennyezést okoz, mert megbontja a természetes ökológiai egyensúlyt. Mielőtt a termesztett növények felvennék az ionokat, a vízben nagyon jól oldódó műtrágyák nagy része kimosódik a talajból. A nitritek és nitrátok emberi fogyasztásra alkalmatlanná tehetik a kutak vizét. A folyókba, tavakba kerülő foszfátok, nitritek és nitrátok pedig megnövelik a természetes vizek tápanyagtartalmát. Első pillanatra ez előnyösnek tűnhet, de nem az. A sok szerves tápanyag hatására elszaporodó növényzet a hely szűke, az egyre kevesebb fény miatt pusztulásnak indul (eutrofizáció). Az ilyen, úgynevezett eutróf vizekben felgyülemlő elpusztult növényzetet a lebontó élőlények képtelenek megfelelő sebességgel ásványi anyagokká alakítani. A szerves anyagokból mérgező gázok (H2S) szabadulnak fel, aminek következtében a természetes állatvilág is pusztulni kezd. Az eutrofizáció következtében a tó elmocsarasodik.
