Cykle biogeochemiczne
Obieg azotu:
Azot jest zawarty w wolnej postaci w atmosferze, w litosferze występuje w solach mineralnych, głównie w azotanach, azotynach i solach amonowych. W organizmach azot stanowi ważny składnik białek. Największą zawartość azotu (około 78%) ma powietrze. Organiczne szczątki są rozkładane przez reducentów. Produktem rozkładu są między innymi związki: azotany III ( azotyny ), azotany V ( azotany ) i siarkowodór. Powstały w procesie amonifikacji amoniak wchodzi w cykl nitryfikacyjny. Olbrzymim rezerwuarem azotu jest powietrze. Gazowy azot może być zamieniony na przyswajalne azotany i sole amonowe podczas wyładowań atmosferycznych. Tą drogą do gleby w ciągu roku dostaje się 4-10 kg/ha. Dużą część wolnego azotu wiążą mikroorganizmy ( bakterie, glony ), wprowadzając do gleby przyswajalne azotany w ilości ok.25 kg/ha/rok oraz symbiotyczne bakterie brodawkowe, które mogą dostarczyć aż 150-400 kg azotu przyswajalnego na 1 ha w ciągu roku. Dlatego urodzajność pól uprawnych podwyższa się przez wprowadzenie do zmianowania roślin motylkowych. Ilość związanego azotu pochodzenia atmosferycznego wynosi średnio dla całej biosfery 140-700 mg/cm/rok. W zbiornikach wodnych odbywa się wiązanie dużych ilości tego pierwiastka przez sinice. Dzięki burzą możliwe jest przechodzenie wolnego azotu ze zbiornika, jaki stanowi atmosfera do produktywnego obiegu, ponieważ energia wyzwalająca się podczas wyładowań atmosferycznych umożliwia utlenianie się części azotu gazowego. Obieg azotu wykazuje częściowo sedymentacyjny charakter, ponieważ część tego pierwiastka może wypadać z obiegu na skutek opadania oraz gromadzenia się w głębinach oceanów i na dnie zeutrofizowanych jezior, gdzie na skutek braku tlenu osady denne nie ulegają mineralizacji i kumulują się. Warunki beztlenowe panujące przy dnie sprzyjają procesowi denitryfikacji, co dodatkowo zmniejsza ilość dostępnego, przyswajalnego azotu. Część azotu zostaje przed przedostaniem się w głębiny wyłapywana przez plankton i wchodzi w łańcuch pokarmowy ryb a potem ptaków i ssaków morskich. Dzięki ptakom znaczna część azotu i fosforu oraz potasu zostaje przeniesiona wraz z odchodami na ląd, gdzie częściowo osadza się w postaci guana.
W obiegu azotu można wyróżnić cztery oddzielne procesy:
1. Wiązanie azotu polega na przekształcaniu azotu cząsteczkowego N2 z atmosfery, który wraz z opadami atmosferycznymi przedostaje się do gleby i wody, tworząc jony amonowe, azotynowe i azotanowe, w amoniak przez pewne rodzaje bakterii (gł. Azotobacter i Clostridium) i sinic (Nostoc).
2. Przyswajanie azotu w postaci azotanów i amoniaku (jonów azotanowych i amonowych) przez rośliny zielone następuje po wprowadzeniu ich w aminokwasy i białka roślinne. Rośliny motylkowate wykorzystują azot atmosferyczny przy współudziale bakterii nitryfikacyjnych (nitryfikatory).
3. Azot w postaci białek roślinnych wykorzystywany jest następnie przez konsumentów, czyli pobierany przez zwierzęta roślinożerne. Zwierzęta drapieżne pobierają go z białkami innych zwierząt. Po obumarciu roślin i zwierząt zawarte w nich białka są rozkładane do jonów amonowych (amonifikacja) lub utleniane w procesie nitryfikacji przez bakterie nitryfikujące do przyswajalnych przez rośliny azotanów. Taki sam proces ma miejsce w przypadku mocznika lub kwasu moczowego, wydalanych przez zwierzęta w wyniku przemiany białek. Powstałe jony amonowe są ponownie wykorzystywane przez rośliny oraz bakterie nitryfikacyjne i wracają do obiegu azotu.
4. Azotany nie wykorzystane przez rośliny mogą gromadzić się w glebie (np. złoża saletry chilijskiej) albo ulec denitryfikacji, polegającej na przekształceniu przez bakterie denitryfikacyjne, w beztlenowym procesie oddychania, jonów azotanowych w jony amonowe (zostające w glebie) i wolny azot, który wraca do atmosfery.
Azot jest zawarty w wolnej postaci w atmosferze, w litosferze występuje w solach mineralnych, głównie w azotanach, azotynach i solach amonowych. W organizmach azot stanowi ważny składnik białek. Największą zawartość azotu (około 78%) ma powietrze. Organiczne szczątki są rozkładane przez reducentów. Produktem rozkładu są między innymi związki: azotany III ( azotyny ), azotany V ( azotany ) i siarkowodór. Powstały w procesie amonifikacji amoniak wchodzi w cykl nitryfikacyjny. Olbrzymim rezerwuarem azotu jest powietrze. Gazowy azot może być zamieniony na przyswajalne azotany i sole amonowe podczas wyładowań atmosferycznych. Tą drogą do gleby w ciągu roku dostaje się 4-10 kg/ha. Dużą część wolnego azotu wiążą mikroorganizmy ( bakterie, glony ), wprowadzając do gleby przyswajalne azotany w ilości ok.25 kg/ha/rok oraz symbiotyczne bakterie brodawkowe, które mogą dostarczyć aż 150-400 kg azotu przyswajalnego na 1 ha w ciągu roku. Dlatego urodzajność pól uprawnych podwyższa się przez wprowadzenie do zmianowania roślin motylkowych. Ilość związanego azotu pochodzenia atmosferycznego wynosi średnio dla całej biosfery 140-700 mg/cm/rok. W zbiornikach wodnych odbywa się wiązanie dużych ilości tego pierwiastka przez sinice. Dzięki burzą możliwe jest przechodzenie wolnego azotu ze zbiornika, jaki stanowi atmosfera do produktywnego obiegu, ponieważ energia wyzwalająca się podczas wyładowań atmosferycznych umożliwia utlenianie się części azotu gazowego. Obieg azotu wykazuje częściowo sedymentacyjny charakter, ponieważ część tego pierwiastka może wypadać z obiegu na skutek opadania oraz gromadzenia się w głębinach oceanów i na dnie zeutrofizowanych jezior, gdzie na skutek braku tlenu osady denne nie ulegają mineralizacji i kumulują się. Warunki beztlenowe panujące przy dnie sprzyjają procesowi denitryfikacji, co dodatkowo zmniejsza ilość dostępnego, przyswajalnego azotu. Część azotu zostaje przed przedostaniem się w głębiny wyłapywana przez plankton i wchodzi w łańcuch pokarmowy ryb a potem ptaków i ssaków morskich. Dzięki ptakom znaczna część azotu i fosforu oraz potasu zostaje przeniesiona wraz z odchodami na ląd, gdzie częściowo osadza się w postaci guana.
W obiegu azotu można wyróżnić cztery oddzielne procesy:
1. Wiązanie azotu polega na przekształcaniu azotu cząsteczkowego N2 z atmosfery, który wraz z opadami atmosferycznymi przedostaje się do gleby i wody, tworząc jony amonowe, azotynowe i azotanowe, w amoniak przez pewne rodzaje bakterii (gł. Azotobacter i Clostridium) i sinic (Nostoc).
2. Przyswajanie azotu w postaci azotanów i amoniaku (jonów azotanowych i amonowych) przez rośliny zielone następuje po wprowadzeniu ich w aminokwasy i białka roślinne. Rośliny motylkowate wykorzystują azot atmosferyczny przy współudziale bakterii nitryfikacyjnych (nitryfikatory).
3. Azot w postaci białek roślinnych wykorzystywany jest następnie przez konsumentów, czyli pobierany przez zwierzęta roślinożerne. Zwierzęta drapieżne pobierają go z białkami innych zwierząt. Po obumarciu roślin i zwierząt zawarte w nich białka są rozkładane do jonów amonowych (amonifikacja) lub utleniane w procesie nitryfikacji przez bakterie nitryfikujące do przyswajalnych przez rośliny azotanów. Taki sam proces ma miejsce w przypadku mocznika lub kwasu moczowego, wydalanych przez zwierzęta w wyniku przemiany białek. Powstałe jony amonowe są ponownie wykorzystywane przez rośliny oraz bakterie nitryfikacyjne i wracają do obiegu azotu.
4. Azotany nie wykorzystane przez rośliny mogą gromadzić się w glebie (np. złoża saletry chilijskiej) albo ulec denitryfikacji, polegającej na przekształceniu przez bakterie denitryfikacyjne, w beztlenowym procesie oddychania, jonów azotanowych w jony amonowe (zostające w glebie) i wolny azot, który wraca do atmosfery.
• Obieg siarki w przyrodzie można zaliczyć do cykli biochemicznych przebiegających małym zakresie. Pierwotnym źródłem siarki znajdującej się w glebie są wietrzejące skały macierzyste. .
• Siarkę z gleby pobierają korzenie roślin, które włączają ją w skład niektórych aminokwasów. Siarka wraca do gleby po obumarciu roślin. Powrót jest wynikiem działania licznych mikroorganizmów, z których jedne redukują siarkę organiczną do H2S lub do siarki mineralnej, a inne utleniają te produkty rozkładu do siarczanów. Siarczany te są ponownie pobierane przez korzenie roślin, co zapewnia ciągłość obiegu siarki. Oprócz siarki pochodzenia organicznego rośliny mogą wprowadzić do obiegu znaczne ilości siarki dostającej się do atmosfery i wody deszczowej w obszarach uprzemysłowionych. W procesie obiegu siarki w przyrodzie aktywną rolę odgrywają bakterie siarkowe, wiążące dwutlenek węgla.
