วัฏจักรไนโตรเจน: ความหมาย กระบวนการ รูปแบบ และตัวอย่าง

วัฏจักรไนโตรเจน: ความหมาย กระบวนการ รูปแบบ และตัวอย่าง – วัฏจักรไนโตรเจนคืออะไร ในโอกาสนี้ เกี่ยวกับ ความรู้.co.id จะพูดถึงมันและแน่นอนเกี่ยวกับสิ่งอื่น ๆ ที่ครอบคลุมด้วย ลองดูการอภิปรายร่วมกันในบทความด้านล่างเพื่อทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้น

---

วัฏจักรไนโตรเจน: ความหมาย กระบวนการ รูปแบบ และตัวอย่าง

---

ไนโตรเจนหรือ N เป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในบรรยากาศ ซึ่งประมาณ 78% ของก๊าซในบรรยากาศเป็นไนโตรเจน

แต่การใช้ไนโตรเจนในด้านชีวภาพนั้นน้อยมาก ไนโตรเจนเป็นธาตุชนิดหนึ่งที่ไม่เกิดปฏิกิริยาเนื่องจากทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นได้ยาก ดังนั้น การใช้ธาตุนี้จึงเปรียบเสมือน ในสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องมีกระบวนการต่าง ๆ กระบวนการเหล่านี้รวมถึง: การตรึงไนโตรเจน, การทำให้เป็นแร่, ไนตริฟิเคชัน, การทำให้บริสุทธิ์

พืชต้องการไนโตรเจนในปริมาณมาก และนี่เป็นปัจจัยจำกัดปัจจัยหนึ่งของดินที่ไม่ได้รับปุ๋ย

รูปแบบอยู่ในรูปของกรดอะมิโน ได้แก่ เอไมด์และเอมีนซึ่งมีหน้าที่เป็นกรอบหรือ โครงสร้างและสารประกอบขั้นกลางในรูปของโปรตีน คลอโรฟิลล์ และกรด นิวเคลียส โปรตีนหรือเอนไซม์จะควบคุมปฏิกิริยาทางชีวเคมี

ไนโตรเจนเป็นส่วนที่สมบูรณ์ของโครงสร้างคลอโรฟิลล์ การมีธาตุไนโตรเจนส่งผลกระทบต่อระดับระบบนิเวศอย่างแน่นอน ซึ่งรวมถึงผลผลิตขั้นปฐมภูมิและกระบวนการย่อยสลาย

กิจกรรมต่างๆ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงและการใช้ปุ๋ยไนโตรเจน ตลอดจนการปล่อยไนโตรเจนลงในน้ำเสียสามารถเปลี่ยนแปลงวัฏจักรไนโตรเจนโดยรวมหรือทั่วโลก

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์ทั้งหมดเพื่อความต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตบนโลก ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของกรดอะมิโนและโปรตีน เบสที่ได้จากกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยไนโตรเจน เช่น DNA และ RNA

ในขณะที่ในพืช โมเลกุลของคลอโรฟิลล์จะใช้ไนโตรเจนในปริมาณที่มากพอในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

วัฏจักรไนโตรเจนเป็นกระบวนการเปลี่ยนสารประกอบที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบซึ่งจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบทางเคมีอื่นๆ

---

กระบวนการวัฏจักรไนโตรเจน

ไนโตรเจนแพร่กระจายในรูปแบบต่างๆ เช่น ไนโตรเจนอินทรีย์และแอมโมเนียม ไนโตรเจนออกไซด์และไนเตรต ไนตริกออกไซด์และไนไตรต์หรือก๊าซไนโตรเจนอนินทรีย์

ไนโตรเจนในรูปสารอินทรีย์สามารถใช้เป็นเซลล์ที่มีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิต / ฮิวมัส / ในรูปของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการย่อยสลายสารอินทรีย์

กระบวนการของวัฏจักรไนโตรเจนจะเปลี่ยนไนโตรเจนจากรูปแบบธาตุหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง ควรสังเกตว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่ดำเนินการโดยจุลินทรีย์

ขั้นตอน วัฏจักรไนโตรเจนมีหลายขั้นตอน ได้แก่ :

• การตรึงไนโตรเจน

กระบวนการตรึงไนโตรเจนเป็นกระบวนการเปลี่ยนไนโตรเจนในบรรยากาศให้เป็นแอมโมเนีย กระบวนการนี้ดำเนินการโดยแบคทีเรียที่อยู่ในรากของพืชตระกูลถั่ว

กระบวนการนี้เป็นการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียผ่านขั้นตอนการตรึงทางชีวภาพ แบคทีเรียขนาดเล็กหลายกลุ่ม เช่น ไรโซเบียมและไซยาโนแบคทีเรียใช้เอนไซม์ไนโตรเจนเนสที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย

• ไนตริฟิเคชัน

ไนตริฟิเคชันคือปฏิกิริยาออกซิเดชันทางชีวภาพของแอมโมเนียกับออกซิเจนเป็นแอมโมเนียมและไนไตรต์ ซึ่งตามด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันของไนไตรต์กับไนเตรตนี้ การย่อยสลายแอมโมเนียเป็นไนไตรต์เรียกว่าไนตริฟิเคชัน

นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญในวงจรธาตุอาหารของดิน กระบวนการนี้ดำเนินการโดยแบคทีเรีย autotrophic ที่มีแบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนียหลายชนิด ได้แก่ ß-Proteobacteria และ gammaproteobacteria และ ammonia-oxidizing bacteria of the genera nitrosomonas และยัง ไนโตรคอคคัส

• การดูดซึม

การดูดซึมไนโตรเจนคือการก่อตัวของสารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น กรดอะมิโนจากสารประกอบไนโตรเจนอนินทรีย์ที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม

หลังจากผ่านกระบวนการไนตริฟิเคชันโดยแบคทีเรียแล้ว พืชจะดูดซับไนโตรเจนในรูปของไนเตรต จากนั้นไนเตรตโปรตอนขนย้ายเกรเดียนต์จะดูดซับไนเตรตไปยังพืช จากนั้นไนเตรตจะถูกส่งผ่านจากรากไปยังยอดผ่านไซเล็ม

การลดปริมาณไนโตรเจนที่เกิดขึ้นในหน่อจะดำเนินการใน 2 ขั้นตอน คือ ไนเตรตจะถูกรีดิวซ์เป็นไนไตรท์ โดยรีดักเตสไนเตรตในไซโตซอลและไนไตรต์ในคลอโรพลาสต์จะถูกรีดักเตสเป็นแอมโมเนียโดยรีดักเตส ไนไตรท์

• แอมโมนิฟิเคชั่น

แอมโมนิฟิเคชันเป็นขั้นตอนในวัฏจักรไนโตรเจนที่ซึ่งกากพืชและของเสียถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์เพื่อผลิตแอมโมเนีย

จุลินทรีย์ในดินจะกินอินทรียวัตถุที่ตายแล้วซึ่งจะกลายเป็นพลังงานและจะได้เป็น ผลิตแอมโมเนียและสารประกอบพื้นฐานอื่น ๆ ซึ่งจะเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญของหยาง เกิดขึ้น. แอมโมเนียนี้จะถูกกักเก็บไว้ในดินในรูปของแอมโมเนียมไอออน

• เดไนตริฟิเคชัน

เดไนตริฟิเคชันเป็นกระบวนการลดไนเตรตให้เป็นก๊าซไนโตรเจนเฉื่อยซึ่งจะทำให้วัฏจักรไนโตรเจนสมบูรณ์ การทำดีไนตริฟิเคชันมักดำเนินการโดยแบคทีเรีย เช่น Pseudomonas และ Clostridium ภายใต้สภาวะไร้อากาศ

ในระหว่างกระบวนการหายใจ แบคทีเรียจะใช้ไนเตรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน แบคทีเรียที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนคือแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน

---

รูปแบบของวัฏจักรไนโตรเจนในธรรมชาติ

กระบวนการของวัฏจักรไนโตรเจนจะแปลงไนโตรเจนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบทางเคมีอื่น กระบวนการหลายอย่างที่ดำเนินการโดยจุลินทรีย์มีทั้งเพื่อผลิตพลังงานหรือเก็บไนโตรเจนในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต แผนภาพด้านล่างแสดงกระบวนการในวัฏจักรไนโตรเจน

ไนโตรเจนในสิ่งแวดล้อมมีอยู่ในรูปแบบทางเคมีต่างๆ รวมถึงไนโตรเจนอินทรีย์ แอมโมเนียม (NH4+) ไนไตรต์ (NO2-) ไนเตรต (NO3-) และก๊าซไนโตรเจน (N2) ไนโตรเจนอินทรีย์สามารถอยู่ในรูปของสิ่งมีชีวิตหรือฮิวมัส และในผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการสลายตัวของอินทรียวัตถุหรือฮิวมัสที่สร้างขึ้น กระบวนการของวัฏจักรไนโตรเจนจะแปลงไนโตรเจนจากรูปแบบทางเคมีหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง กระบวนการหลายอย่างที่ดำเนินการโดยจุลินทรีย์มีทั้งเพื่อผลิตพลังงานหรือเก็บไนโตรเจนในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต

• แอมโมเนีย

แอมโมเนียและเกลือของแอมโมเนียสามารถละลายน้ำได้ง่าย แหล่งที่มาของแอมโมเนียในน้ำคือการสลายไนโตรเจนอินทรีย์ (โปรตีนและยูเรีย) และไนโตรเจนอนินทรีย์ พบได้ในดินและน้ำซึ่งเกิดจากการย่อยสลายอินทรียวัตถุโดยจุลินทรีย์และเชื้อรา (แอมโมนิฟิเคชั่น).

แหล่งที่มาของแอมโมเนียคือการลดลงของก๊าซไนโตรเจนที่เกิดจากกระบวนการแพร่กระจายของอากาศในบรรยากาศ ของเสียจากอุตสาหกรรมและในประเทศ แอมโมเนียที่มีอยู่ในแร่ธาตุเข้าสู่แหล่งน้ำผ่านการพังทลายของดิน นอกจากจะมีสถานะเป็นก๊าซแล้ว แอมโมเนียยังเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีไอออนของโลหะหลายชนิด

แอมโมเนียยังสามารถถูกดูดซึมเข้าสู่สารแขวนลอยและคอลลอยด์เพื่อให้ตกตะกอนลงสู่ก้นน้ำ แอมโมเนียในน้ำสามารถหายไปได้ผ่านกระบวนการระเหย เนื่องจากความดันบางส่วนของแอมโมเนียในสารละลายเพิ่มขึ้นตามค่า pH ที่เพิ่มขึ้น

• ไนไตรท์

แหล่งที่มาของไนไตรท์อาจอยู่ในรูปของขยะอุตสาหกรรมและขยะในประเทศ ระดับของไนไตรต์ในน้ำนั้นสัมพันธ์กันเพราะมันจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนเตรตทันที น้ำธรรมชาติมีไนไตรต์ประมาณ 0.001 มก./ลิตร ในน้ำจะพบไนไตรต์ในปริมาณที่น้อยมาก น้อยกว่าไนเตรต เนื่องจากไม่เสถียรเมื่อมีออกซิเจน ไนไตรต์เป็นรูปแบบขั้นกลางระหว่างแอมโมเนียกับไนเตรต (ไนตริฟิเคชัน) และระหว่างไนเตรตกับก๊าซไนโตรเจน (ดีไนตริฟิเคชัน) ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้สภาวะไร้อากาศ

• ไนเตรต

ไนเตรตเป็นแหล่งไนโตรเจนหลักในน้ำ แต่พืชต้องการแอมโมเนียมมากกว่า ระดับไนเตรตในน้ำที่ไม่มีมลพิษมักจะสูงกว่าระดับแอมโมเนียม ระดับไนเตรตที่มากกว่า 5 มก./ลิตร แสดงให้เห็นถึงการเกิดขึ้นของมลภาวะต่อมนุษย์ที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์และอุจจาระของสัตว์

ระดับไนโตรเจนที่มากกว่า 0.2 มก./ลิตร บ่งชี้ถึงภาวะขาดออกซิเจนในน้ำ ไนเตรตเป็นรูปแบบหนึ่งของไนโตรเจนซึ่งเป็นธาตุอาหารหลักในการเจริญเติบโตของพืชและสาหร่าย ไนเตรตไนโตรเจนละลายได้ดีในน้ำและมีความเสถียร สารประกอบนี้ผลิตจากกระบวนการออกซิเดชั่นที่สมบูรณ์ในน้ำ

---

ตัวอย่างวัฏจักรไนโตรเจน

ตัวอย่างของวัฏจักรไนโตรเจน ได้แก่ :

พืชต้องการไนโตรเจนจากดินโดยการดูดซับผ่านทางราก ไนโตรเจนมาในรูปของไนโตรเจนไอออน เมื่อพืชดูดซึมไนโตรเจน จะถูกรีดิวซ์เป็นไนไตรต์ไอออน จากนั้นจะกลายเป็นแอมโมเนียมไอออนซึ่งสามารถรวมเข้ากับกรดอะมิโนหรือกรดนิวคลีอิกและคลอโรฟิลล์ได้

เมื่อพืชตายหรือสัตว์ตาย หรือเมื่อโรงงานหรือระบบบำบัดน้ำเสียไล่สัตว์ออก ไนโตรเจนอินทรีย์จะถูกปลดปล่อยออกมา แบคทีเรียสามารถเปลี่ยนไนโตรเจนอินทรีย์นี้เป็นแอมโมเนียม สิ่งนี้ทำผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการทำให้เป็นแร่

ไนโตรเจนเข้าสู่มหาสมุทรเนื่องจากการไหลบ่าจากน้ำใต้ดินหรือเมื่อฝนตก ไนโตรเจนยังสามารถออกสู่ทะเลได้จากการตกตะกอนของ "ฝน" ไนโตรเจนในน้ำจะผ่านการตรึงซึ่งโดยทั่วไปจะอำนวยความสะดวกโดยแบคทีเรียที่เรียกว่าไซโนแบคทีเรีย หลังจากการตรึงแล้ว สามารถใช้ไนโตรเจนในรูปแบบที่มีอยู่ทางชีวภาพในแพลงก์ตอนพืชในทะเลได้

แพลงก์ตอนจะหลั่งยูเรียและแอมโมเนียออกมาในน้ำ แพลงก์ตอนพืชและของเสียสามารถจมลงสู่ก้นบ่อ ทำให้เกิดแอมโมเนียที่ความลึกเข้าไปในโซนยูโอโฟติก แอมโมเนียจากของเสียนี้จะถูกขับออกจากโซนยูโฟติก และแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใต้โซนยูโฟติกสามารถเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนเตรตได้

การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในเขต euphotic ที่ไม่มีแสงเนื่องจากแบคทีเรียที่ดำเนินการแปลงจะถูกยับยั้งโดยแสง กระบวนการแปลงสภาพนี้เรียกว่าแอมโมนิฟิเคชันหรือการทำให้เป็นแร่

หลังจากเปลี่ยนแอมโมเนียแล้ว ไนตริฟิเคชันจะเกิดขึ้น และแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นไนไตรต์และไนเตรต และเกิดการผสมกันของอนุภาค การอัพเวลล์สามารถนำพาไนเตรตขึ้นไปได้ จากนั้นโฟโต้แพลงก์ตอนสามารถนำไปใช้ต่อได้ รอบ

ดังนั้นการทบทวนจาก เกี่ยวกับ ความรู้.co.id เกี่ยวกับ วัฏจักรไนโตรเจน: ความหมาย กระบวนการ รูปแบบ และตัวอย่าง, หวังว่าจะสามารถเพิ่มความเข้าใจและความรู้ของคุณ ขอบคุณที่เข้ามาเยี่ยมชมและอย่าลืมอ่านบทความอื่นๆ