Kvävecykeln är det system genom vilket kväve omvandlas till olika kemiska former, vissa användbara för människor och djur och andra inte, när den cirkulerar bland atmosfären, landet och haven. Encyclopaedia Britannica/Getty Images/HowStuffWorks Alla behöver kväve, men så långt det inte är förhandlingsbart, livsuppehållande element går, det är lurigt. Levande saker kräver kväve för att deras celler ska fungera och, vidare, vi tränger nästan in i grejerna eftersom vår atmosfär består av 78 procent kvävgas. Dock, det finns en hake:Det är ett "vatten, vatten överallt, men inte en droppe att dricka "situation.
Även om kväve lurar i princip överallt, det är inte särskilt rikligt i jordskorpan, och det är otroligt svårt för levande saker att fånga upp atmosfäriskt kväve och använda det för sina syften. Det är som att ha en ficka isländska kronor i Minneapolis, där du inte kan spendera det.
"Kväve är en viktig del av aminosyror, som är byggstenarna för proteiner och nukleinsyror, såsom DNA, säger Jessie Motes, en doktorsexamen kandidat vid Odum School of Ecology vid University of Georgia, i ett mejl. "Förutom att behöva kväve för proteiner i växter, det är en huvudkomponent i klorofyll, vilket gör det avgörande för fotosyntesen. "
Eftersom kväve är en begränsad resurs på denna planet, en kväveatom lägger inte mycket tid på att inte göra någonting när den är i en form som levande saker kan använda - forskare kallar detta kväve "fixat". Fast kväve tas upp av växter, som äts av djur, som äter andra djur, som dör och sönderdelar och släpper ut kväve tillbaka till ekosystemet för att bearbetas av bakterier eller växter. Detta är cykeln för en kväveatom på jorden, och resan börjar antingen väldigt tyst eller med en enorm smäll.
Tro det eller ej, blixtnedslag och bakterier är främst ansvariga för att förvandla atmosfäriskt kväve till kväve som levande saker kan använda. Atmosfäriskt kväve (N2) är mycket stabilt, så det tar otroligt mycket energi att omvandla den till en annan form. Om du någonsin undrat varför dina utomhusväxter verkar lyckligare efter ett regn än de gör när du vänder på en sprinkler på dem, det finns en anledning till det:Blixten elektrifierar atmosfäriskt kväve (N2) och vatten (H2O) för att omkonfigurera dem till ammoniak (NH3) och nitrater (NO3). Detta faller till marken som regn, där växter slurpar upp det och använder det för sina biologiska processer.
I andra änden av spektrumet, det vanligaste sättet kväve görs tillgängligt för organismer är när kväve i atmosfären fixeras av bakterier, varav några lever fritt i jorden och andra som har ett symbiotiskt förhållande med vissa växtarter. Baljväxter som ärtor, klöver och jordnötter har små knölar på sina rötter som lockar bakterier som omvandlar envis atmosfäriskt kväve till ammoniak eller ammonium, som sedan kan användas för att driva anläggningen.
Ammoniak i jorden kan användas direkt av växter, men det är också det första steget i nitrifikationsprocessen, genom vilken specialiserade bakterier och archaea omvandlar ammoniak till nitrit (NO2), och sedan överföra det till en helt annan uppsättning prokaryoter som ytterligare oxiderar nitrit till nitrat (NO3-). Denna process är långsam, men det är så att kväve byggs som näringsämne i mark och vatten- och marina miljöer - markväxter, till exempel, kan absorbera ammonium och nitrat genom sina rothår. De organismer som är specialiserade på nitrifikation är också viktiga vid behandling av kommunalt avloppsvatten.
Allt levande dör så småningom, och kvävet som en viss organism använde när den krokade tas till hands av bakterier som gör det kväverika liket till ammonium, som kan plockas upp av växter och användas igen.
Det är möjligt att omvandla biotillgängligt kväve till atmosfäriskt kväve igen, och den processen kallas denitrifikation. Nitrifikation utförs av bakterier och archaea som tål syre - det kan inte alla prokaryoter. Vid denitrifikation, vissa anaeroba bakterier som inte behöver syre omvandlar nitrat till kvävgas, som flyter upp i atmosfären och spelar svårt att få tills någon blixt eller en häftig kvävefixerande bakterie kommer med och repar in den i kvävecykeln igen.
"Liksom de flesta naturliga processer, antropogena aktiviteter stör kvävecykeln genom kväveutfällning, "säger Motes." För mycket kväve kan leda till ökade utsläpp av växthusgasen kväveoxid, liksom övergödning, vilket är kväveföroreningar av vattenkällor. "
Nu är det intressantEn del kväve fixeras genom förbränning av fossila bränslen.
