Kvælstofkredsløb
Kvælstofkredsløbet er den måde, hvorpå kvælstof i naturen omdannes til mange forskellige former, som bruges af levende organismer.
Luft består af ca. 78 % nitrogen. Kvælstofkemikalier er nødvendige for livet. Kvælstof er en nødvendig del af proteiner, DNA og RNA. I planter er kvælstof nødvendigt for fotosyntese og vækst. Men levende væsener kan ikke bruge luftens elementære kvælstof til disse ting. Kvælstoffiksering er nødvendig for at ændre luftens kvælstof (N2) til former, der kan bruges af liv. Det meste kvælstoffiksering foretages af mikroorganismer, der kaldes bakterier. Disse bakterier har et enzym, der kombinerer N2 med brintgas (H2) for at danne ammoniak (NH3).
Nogle af disse bakterier lever i planternes rødder (for det meste bælgfrugter). I disse rødder producerer de ammoniak til planten, og planten giver dem kulhydrater. Andre planter optager kvælstofforbindelser fra jorden gennem deres rødder. Alt kvælstof i dyr kommer fra at spise planter.
Ammonium (NH4) i jorden dannes af kvælstoffikserende bakterier og nedbrydere, bakterier og svampe, der nedbryder dødt liv i dets bestanddele. Denne proces kaldes ammonificering. Ammonium har en positiv ladning. Det binder sig let til ler og humus i jorden. Ammoniak og ammonium er giftige for fisk og andre dyr. Spildevand og andet spildevand måles regelmæssigt på grund af dette. Hvis ammoniakniveauet er for højt, skal der ske nitrifikation.
Nitrifikation er bakteriers oxidation af ammoniak og ammonium til nitrit (NO2-) og derefter til nitrat ( NO3-). Da nitrit og nitrat har en negativ ladning, binder de sig ikke let til jorden og vil blive skyllet ud af jorden under regn og vanding. Høje nitratniveauer i drikkevand er skadelige for spædbørn og kan forårsage det blå babysyndrom. Et højt nitratindhold kan også forårsage for stor algevækst i søer og bassiner. Denne eutrofiering kan være skadelig for fisk og andre vanddyr. Brugen af gødning kontrolleres på grund af dette.
Hvor der ikke er ilt, vil nogle bakterier omdanne nitrat til nitrogengas (N2) for at udvinde energi. Herved starter kvælstofkredsløbet forfra igen. Denne proces kaldes denitrifikation.
Kvælstofkredsløbet
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er nitrogencyklusen?
A: Kvælstofkredsløbet er den proces, hvorved kvælstof i naturen ændres til forskellige former, der kan bruges af levende organismer.
Spørgsmål: Hvor meget af luften består af nitrogen?
A: Luft består af ca. 78 % kvælstof.
Sp: Hvilken rolle spiller kvælstof i levende væsener?
Svar: Kvælstof spiller en vigtig rolle i proteiner, DNA og RNA samt fotosyntese og vækst i planter.
Sp: Hvordan bliver elementært kvælstof anvendeligt til liv?
Svar: Elementært kvælstof skal gennemgå en proces kaldet nitrogenfiksering for at blive omdannet til former, der er anvendelige for liv. Denne proces involverer typisk bakterier med et enzym, der kombinerer N2 med brintgas (H2) for at danne ammoniak (NH3).
Spørgsmål: Hvordan får planter deres nødvendige forsyning af kvælstof?
A: Planter får deres nødvendige kvælstofforsyning enten fra bakterier, der lever i deres rødder, eller fra forbindelser, der tages ud af jorden gennem rødderne. Alle dyr får deres forsyning af nitrogren ved at spise planter.
Spørgsmål: Hvilke processer finder sted, når ammoniumniveauet er for højt?
A: Når ammoniumniveauet er for højt, skal der ske en proces kaldet nitrifikation, som indebærer bakteriers oxidation af ammoniak og ammonium til nitrit (NO2-) og derefter til nitrat ( NO3-). Høje nitratniveauer kan forårsage blue-baby-syndromet, hvis de forekommer i drikkevand, og for meget algevækst, hvis de forekommer i søer eller bassiner.
Spørgsmål: Hvordan starter denitrifikation cyklussen forfra igen?
A: Denitrifikation sker, når nogle bakterier omdanner nitrat til kvælstofgas (N2) og frigiver energi under denne proces, hvorved kredsløbet starter forfra igen.
