De stikstofkringloop is het systeem waardoor stikstof wordt omgezet in verschillende chemische vormen, sommige bruikbaar voor mens en dier en sommige niet, terwijl het door de atmosfeer circuleert, het land en de oceanen. Encyclopedie Britannica/Getty Images/HowStuffWorks

Iedereen heeft stikstof nodig, maar voor zover niet onderhandelbaar, levensondersteunende elementen gaan, het is lastig. Levende wezens hebben stikstof nodig om hun cellen te laten functioneren en, verder, we zijn praktisch aan het onderdompelen in het spul, omdat onze atmosfeer voor 78 procent uit stikstofgas bestaat. Echter, er is een addertje onder het gras:het is een "water, overal water, maar geen druppel om te drinken" situatie.

Hoewel stikstof eigenlijk overal op de loer ligt, het is niet erg overvloedig in de aardkorst, en het is ongelooflijk moeilijk voor levende wezens om atmosferische stikstof op te vangen en voor hun doeleinden te gebruiken. Het is alsof je een zak vol IJslandse kronen hebt in Minneapolis, waar je het niet kunt uitgeven.

"Stikstof is een belangrijk onderdeel van aminozuren, die de bouwstenen zijn van eiwitten en nucleïnezuren zoals DNA, " zegt Jessie Motes, een doctoraat kandidaat in de Odum School of Ecology aan de Universiteit van Georgia, in een e-mail. "Naast stikstof nodig voor eiwitten in planten, het is een hoofdbestanddeel van chlorofyl, wat het cruciaal maakt voor fotosynthese."

De stikstofcyclus

Aangezien stikstof een beperkte hulpbron is op deze planeet, een stikstofatoom besteedt niet veel tijd aan niets doen als het zich in een vorm bevindt die levende wezens kunnen gebruiken - wetenschappers noemen dit stikstof 'vast'. Vaste stikstof wordt opgenomen door planten, die door dieren worden gegeten, die andere dieren eten, die afsterven en ontleden en stikstof terug in het ecosysteem afgeven waar bacteriën of planten aan werken. Dit is de cyclus van een stikstofatoom op aarde, en zijn reis begint ofwel heel rustig of met een gigantische knal.

Stap 1:Stikstoffixatie

Geloof het of niet, bliksem en bacteriën zijn in de eerste plaats verantwoordelijk voor het omzetten van stikstof uit de lucht in stikstof die levende wezens kunnen gebruiken. Atmosferische stikstof (N2) is zeer stabiel, dus het kost ongelooflijk veel energie om het in een andere vorm om te zetten. Als je je ooit hebt afgevraagd waarom je buitenplanten na een regenbui gelukkiger lijken dan wanneer je een sproeier erop zet, daar is een reden voor:bliksem elektriseert atmosferische stikstof (N2) en water (H2O) om ze te herconfigureren in ammoniak (NH3) en nitraten (NO3). Dit valt op de grond als regen, waar planten het opslurpen en gebruiken voor hun biologische processen.

Aan de andere kant van het spectrum, de meest voorkomende manier waarop stikstof beschikbaar wordt gemaakt voor organismen is wanneer stikstof uit de lucht wordt gefixeerd door bacteriën, waarvan sommige vrij in de grond leven en andere een symbiotische relatie hebben met bepaalde plantensoorten. Peulvruchten zoals erwten, klaver en pinda's hebben kleine knobbeltjes op hun wortels die bacteriën aantrekken die hardnekkige stikstof uit de lucht omzetten in ammoniak of ammonium, die vervolgens kan worden gebruikt om de plant van stroom te voorzien.

Stap 2:Nitrificatie

Ammoniak in de bodem kan direct worden gebruikt door planten, maar het is ook de eerste stap in het proces van nitrificatie, waardoor gespecialiseerde bacteriën en archaea ammoniak omzetten in nitriet (NO2), en geef het dan door aan een geheel andere reeks prokaryoten die het nitriet verder oxideren tot nitraat (NO3-). Dit proces is traag, maar het is de manier waarop stikstof wordt opgebouwd als voedingsstof in de bodem en in het aquatische en mariene milieu - terrestrische planten, bijvoorbeeld, kunnen ammonium en nitraat opnemen via hun wortelharen. De organismen die gespecialiseerd zijn in nitrificatie zijn ook belangrijk bij de behandeling van gemeentelijk afvalwater.

Stap 3:Ammonificatie

Alles wat leeft sterft uiteindelijk, en de stikstof die een bepaald organisme gebruikte toen het kwaakte, wordt ter hand genomen door bacteriën die het stikstofrijke lijk in ammonium veranderen, die weer door planten kunnen worden opgepakt en opnieuw kunnen worden gebruikt.

Stap 4:Denitrificatie

Het is mogelijk om biologisch beschikbare stikstof weer om te zetten in atmosferische stikstof, en dat proces wordt denitrificatie genoemd. Nitrificatie wordt uitgevoerd door bacteriën en archaea die zuurstof kunnen verdragen - niet alle prokaryoten kunnen dat. In het geval van denitrificatie, bepaalde anaërobe bacteriën die geen zuurstof nodig hebben, zetten nitraat om in stikstofgas, die in de atmosfeer zweeft en hard to get speelt totdat een bliksemflits of een sluwe stikstofbindende bacterie langskomt en hem weer in de stikstofcyclus brengt.

Mensen en de stikstofcyclus

"Zoals de meeste natuurlijke processen, antropogene activiteiten verstoren de stikstofkringloop door stikstofdepositie, ", zegt Motes. "Te veel stikstof kan leiden tot een verhoogde uitstoot van het broeikasgas lachgas, evenals eutrofiëring, dat is stikstofvervuiling van waterbronnen."

Dat is nu interessant

Een deel van de stikstof wordt vastgelegd door de verbranding van fossiele brandstoffen.