27.9
Tüm proteinlerde ve DNA'da bulunan azot atomları, ekosistemin abiyotik ve biyotik bileşenleri arasında geri dönüştürülür. Bununla birlikte, yeryüzünde…
- [Eğitici] Azot döngüsü, ekosistemdeki azot atomlarının biyotik ve abiyotik bileşenler arasındaki hareketini içerir. Ekosistemdeki azotunun çoğu atmosferde gaz, yani N2 olarak depolanır. Ancak, yalnızca bakteriler azot gazını diğer organizmalar tarafından kullanılabilir bir forma dönüştürmek (azon fiksasyonu) için gerekli enzimlere sahiptir.
Bu nedenle azot ekosistemde çok az bulunan bir besindir. Topraktaki bakteriler gazı amonyağa dönüştürdükten sonra, bitkiler azotu proteine, DNA'ya ve herbivorlar tarafından tüketilen ve amino asitlere parçalanan diğer organik moleküllere dönüştürebilir. Bunlar, büyüme ve gelişme ve tüketicilerin beslenmesi için kullanılabilir proteinler halinde yeniden birleştirilebilir.
Aynı zamanda, otçular ve tüketiciler bir miktar azotu atık ürünler olarak toprağa geri döndürür. Hem ölü organizmalar hem de atık ürünler, protein, üre ve ürik asit formunda azot içerir. Bakteri ve mantar gibi ayrıştırıcı maddeler bu molekülleri parçalayarak toprağa amonyak salar, amonyak da bitkiler tarafından absorbe edilerek azotlayıcı bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülebilir.
Bu nitratlar ayrıca bitkiler tarafından absorbe edilebilir veya oksijenin yokluğunda azot giderici bakteriler tarafından azot gazına dönüştürülebilirler. İnsanlar ayrıca tarımsal gübre kullanımıyla ekosisteme azot verirler. Bununla birlikte, yanlış zamanda veya büyük miktarlarda kullanıldığında, fazla azot, akuatik ekosistemlere akabilir ve ötrofikasyon adı verilen süreçte bakteri, yosun ve su bitkilerinin büyümesini artırabilir.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: Why is nitrogen fixation essential in the nitrogen cycle?
Nitrogen fixation is essential because most atmospheric nitrogen exists as N2 gas, which most organisms cannot use directly. Only specialized bacteria possess the enzymes to convert N2 into ammonia, making nitrogen available for plants and other organisms. Without nitrogen fixation, nitrogen would remain locked in the atmosphere and unavailable to the biosphere.
Q2: How do plants obtain usable nitrogen from the soil?
Plants absorb nitrogen in two forms: ammonia produced by nitrogen-fixing bacteria, and nitrates created by nitrifying bacteria. These bacteria convert ammonia into nitrites and nitrates, which plants can directly absorb through their roots. This process makes nitrogen accessible for plant growth and protein synthesis.
Q3: What role do decomposers play in returning nitrogen to soil?
Decomposers like bacteria and fungi break down dead organisms and waste products containing nitrogen compounds such as proteins, urea, and uric acid. This decomposition releases ammonia back into the soil, which can be reabsorbed by plants or converted into nitrates by nitrifying bacteria, continuing the nitrogen cycle.
Q4: How does denitrification complete the nitrogen cycle?
Denitrifying bacteria convert nitrates back into nitrogen gas in anaerobic environments lacking oxygen. This process releases N2 back into the atmosphere, completing the cycle and returning nitrogen to its primary atmospheric reservoir where it remains until nitrogen-fixing bacteria convert it again.
Q5: What is eutrophication and how does agricultural fertilizer cause it?
Eutrophication occurs when excess nitrogen from agricultural fertilizers flows into aquatic ecosystems, stimulating rapid growth of bacteria, algae, and aquatic plants. This nutrient overload disrupts aquatic ecosystems and can create toxic algal blooms. Improper fertilizer timing or excessive quantities are primary causes of this environmental problem.
Q6: How do herbivores and consumers contribute to the nitrogen cycle?
Herbivores and consumers obtain nitrogen by eating plants, converting plant proteins into amino acids. They reassemble these amino acids into usable proteins for growth and development. Simultaneously, they return nitrogen to soil through waste products like urine and feces, which decomposers then break down to release ammonia.
Q7: Where is nitrogen stored long-term in ecosystems?
The primary long-term nitrogen reservoir is nitrogen gas in the atmosphere, comprising about 78% of air. Secondary sinks include swamps, marine sediments, and sedimentary rock, where nitrogen compounds can be stored for extended periods. Weathering of sedimentary rock can release stored nitrogen back into the ecosystem.