Koloběh dusíku

Autor: Leandro Alegsa Datum vytvoření: 20. května 2021

Koloběh dusíku je způsob, jakým se dusík v přírodě mění na mnoho různých forem, které jsou využívány živými organismy.

Vzduch obsahuje přibližně 78 % dusíku. Chemické látky obsahující dusík jsou nezbytné pro život. Dusík je nezbytnou součástí bílkovin, DNA a RNA. U rostlin je dusík potřebný pro fotosyntézu a růst. Živé organismy však elementární dusík obsažený ve vzduchu k těmto účelům využívat nemohou. K přeměně dusíku ve vzduchu (N2) na formy využitelné pro život je nutná fixace dusíku. Většinu fixace dusíku provádějí mikroorganismy zvané bakterie. Tyto bakterie mají enzym, který spojuje N2 s plynným vodíkem (_{H2) za} vzniku amoniaku (NH3).

Některé z těchto bakterií žijí v kořenech rostlin (především luštěnin). V těchto kořenech vytvářejí pro rostlinu amoniak a rostlina jim za to poskytuje sacharidy. Jiné rostliny odebírají dusíkaté sloučeniny z půdy prostřednictvím svých kořenů. Veškerý dusík u živočichů pochází z konzumace rostlin.

Amonium (NH4) v půdě vytvářejí bakterie vázající dusík a rozkladači, tedy bakterie a houby, které rozkládají odumřelý život na jeho části. Tento proces se nazývá amonifikace. Amonium má kladný náboj. Snadno se v půdě spojuje s jílem a humusem. Amoniak a amonium jsou jedovaté pro ryby a další živočichy. Splaškové a jiné odpadní vody se kvůli tomu pravidelně měří. Pokud je hladina amoniaku příliš vysoká, musí dojít k nitrifikaci.

Nitrifikace je oxidace amoniaku a amoniaku na dusitany (NO2-) a následně na dusičnany (NO3-) bakteriemi^. Protože dusitany a dusičnany mají záporný náboj, nesnadno se spojují s půdou a při dešti a zavlažování se z půdy vyplavují. Vysoký obsah dusičnanů v pitné vodě je pro děti škodlivý a může způsobit syndrom modrého dítěte. Vysoké hladiny dusičnanů mohou také způsobit nadměrný růst řas v jezerech a bazénech. Tato eutrofizace může být škodlivá pro ryby a další vodní živočichy. Používání hnojiv je z tohoto důvodu kontrolováno.

Tam, kde není k dispozici kyslík, některé bakterie přeměňují dusičnany na plynný dusík (N2), aby získaly energii. Tím se znovu spustí koloběh dusíku. Tento proces se nazývá denitrifikace.

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to dusíkový cyklus?

Odpověď: Koloběh dusíku je proces, při kterém se dusík v přírodě mění na různé formy, které mohou využívat živé organismy.

Otázka: Kolik procent vzduchu tvoří dusík?

Odpověď: Vzduch se skládá přibližně ze 78 % z dusíku.

Otázka: Jakou roli hraje dusík v živých organismech?

Odpověď: Dusík hraje důležitou roli v bílkovinách, DNA a RNA a také ve fotosyntéze a růstu rostlin.

Otázka: Jak se elementární dusík stává použitelným pro život?

Odpověď: Elementární dusík musí projít procesem zvaným fixace dusíku, aby se přeměnil na formy využitelné pro život. Tento proces obvykle zahrnuje bakterie s enzymem, který spojuje N2 s plynným vodíkem (H2) za vzniku amoniaku (NH3).

Otázka: Jak rostliny získávají potřebný přísun dusíku?

Odpověď: Rostliny získávají nezbytný přísun dusíku buď z bakterií žijících v jejich kořenech, nebo ze sloučenin odebraných z půdy prostřednictvím kořenů. Všichni živočichové získávají dusík z rostlin.

Otázka: Jaké procesy probíhají, když je hladina amoniaku příliš vysoká?

Odpověď: Když je hladina amoniaku příliš vysoká, musí proběhnout proces zvaný nitrifikace, který zahrnuje oxidaci amoniaku a amoniaku na dusitany (NO2-) a poté na dusičnany ( NO3-) bakteriemi. Vysoké hladiny dusičnanů mohou způsobit syndrom modrého dítěte, pokud jsou přítomny v pitné vodě, a příliš velký růst řas, pokud jsou přítomny v jezerech nebo bazénech.

Otázka: Jak denitrifikace spustí cyklus znovu?

Odpověď: Denitrifikace probíhá tak, že některé bakterie přeměňují dusičnany na plynný dusík (N2), přičemž se při tomto procesu uvolňuje energie, a cyklus se tak znovu rozbíhá.