Цикл азота в биосфере

Для производства белков и ДНК всем растениям и животным нужен азот. Большинство организмов не могут получить азот из воздуха в чистом виде и поэтому полагаются на цикл обмена азота, который обеспечивает живые организмы пригодной для потребления формой.

Азот важен для всего живого, и от него зависит пищевая цепочка. Проблема в том, что хотя этот элемент присутствует в природе в изобилии, его газообразная форма очень инертна, поэтому он не может быть использован напрямую. Животные получают необходимое, когда едят растения, поглощающие азот в виде нитратов (NO₃) и других соединений из почвы. Но как эти вещества вообще попадают туда? Большой прорыв в понимании названных процессов сделал голландский микробиолог Мартин Бейеринк в 1885 г., выделив азотфиксирующие бактерии. Эти прокариоты, живущие в почве, берут газообразный азот из воздуха и преобразуют так, чтобы им могли пользоваться растения.

Растения впитывают азот через корни и с его помощью производят аминокислоты, строительный материал для белков, и сырье для многих других важных соединений, таких как хлорофилл. Животные, которые едят растения, получают из пищи соединения азота вместе с другими питательными веществами. Кроме того, нитраты получаются при ударе молнии. Сильный разряд запускает в воздухе реакцию азота с кислородом, и возникают оксиды азота. Они растворяются в дождевой воде и формируют нитраты, которые попадают в почву.

Система переработки

Испражнения и моча животных содержат азотистые питательные вещества. Их расщепляют деструкторы, в частности грибы и бактерии, и азот возвращается в почву в виде аммиака (NH₃). Кроме того, деструкторы, в число которых входит множество беспозвоночных животных, перерабатывают умершие растения и животных, опять же возвращая азотистые соединения в почву. Там уже другие бактерии превращают их в полезные нитраты. Уровень азота в воздухе не меняется, так как денитрифицирующие бактерии преобразуют нитраты обратно в газообразный азот, который возвращается в атмосферу.