الذي – التي العملية التي تقوم بها البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات عملية مهمة للغاية ، حيث أن دورة النيتروجين في الطبيعة مهمة لتوفير المواد النيتروجينية ، وفي هذه المقالة سنتحدث بالتفصيل عن دورة النيتروجين في النظم البيئية.
العملية التي تقوم بها البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات
العملية التي تقوم بها البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات عملية تثبيت النيتروجين (باللغة الإنجليزية: تثبيت النيتروجين) ، وهي عملية يتم من خلالها تحويل النيتروجين الجزيئي في الهواء إلى أمونيا ، وفي الواقع يكون النيتروجين في الغلاف الجوي عبارة عن ثنائي نيتروجين جزيئي ، وهو جزيء غير نشط نسبيًا وعديم الفائدة من الناحية الأيضية لجميع الكائنات الحية الدقيقة باستثناء عدد قليل منها. مدى الحياة ، لأن مركبات النيتروجين غير العضوية الثابتة ضرورية للتخليق الحيوي لجميع المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين ، مثل الأحماض الأمينية والبروتينات والنيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات والأحماض النووية.
يتم إجراء تثبيت النيتروجين بشكل طبيعي في التربة بواسطة كائنات دقيقة تسمى ديازوتروف ، والتي تشمل بكتيريا مثل الآزوتوباكتر والعتائق. تمتلك بعض البكتيريا المثبتة للنيتروجين أيضًا علاقات تكافلية مع مجموعات النباتات ، وخاصة البقوليات. غالبًا ما يشار إلى العلاقات غير التكافلية بين الديازوتروف والنباتات كعلاقة ارتباطية ، ويتم تحفيز جميع التفاعلات البيولوجية التي تنطوي على عملية تثبيت النيتروجين بواسطة إنزيمات تسمى نيتروجينازات. تحتوي هذه الإنزيمات على الحديد ، وغالبًا ما يكون مع الحديد معدنًا ثانيًا ، مثل الموليبدينوم وأحيانًا الفاناديوم.
أنظر أيضا: ما هو المصدر الرئيسي للدبال في التربة؟
عمليات تثبيت النيتروجين
تثبيت النيتروجين هو أي عملية طبيعية أو صناعية تؤدي إلى إنتاج نيتروجين حر. النيتروجين الحر غاز خامل نسبيًا موجود في الهواء. يتحد كيميائيًا مع عناصر أخرى لتكوين مركبات نيتروجين أكثر تفاعلًا ، مثل الأمونيا أو النترات أو النتريت. هناك نوعان من عمليات التثبيت. النيتروجين وهي كالتالي:
تثبيت النيتروجين في الطبيعة
يتم تثبيت كميات أكبر من النيتروجين ، مثل الأمونيا والنتريت والنترات ، بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة. تم تحديد نوعين من الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين في الطبيعة ، وهما بكتيريا تكافلية وبكتيريا تكافلية ، حيث تغزو البكتيريا التكافلية المثبتة للنيتروجين شعيرات جذور النباتات المضيفة. تتكاثر هذه البكتيريا وتحفز تكوين العقيدات الجذرية ، وتحول البكتيريا النيتروجين الحر إلى أمونيا ، والتي يستخدمها النبات المضيف لتنميتها.
تثبيت النيتروجين الصناعي
لطالما استخدمت المواد النيتروجينية في الزراعة كأسمدة. في الماضي ، كانت الأمونيا المنبعثة في صناعة الكوك تستخرج من الفحم وتستخدم كسماد للزراعة. خلال العقد الأول من القرن العشرين ، تم تطوير العديد من عمليات تثبيت النيتروجين التجارية ، وكانت الطرق الثلاثة الأكثر إنتاجية كما يلي:
- مزيج مباشر من النيتروجين والأكسجين: عندما يتم تسخين الهواء أو أي خليط آخر غير مرتبط من الأكسجين والنيتروجين إلى درجة حرارة عالية جدًا ، يتفاعل جزء صغير من الخليط لتكوين غاز أكسيد النيتريك ، ثم يتم تحويل أكسيد النيتريك كيميائيًا إلى نترات لاستخدامه كسماد.
- تفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم: حيث يتفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم عند درجات حرارة عالية لتكوين سياناميد الكالسيوم الذي يتحلل إلى أمونيا ويوريا.
- مزيج مباشر من النيتروجين والهيدروجين: إنها عملية تثبيت النيتروجين الأسهل والأقل تكلفة ، حيث يمكن دمج النيتروجين الموجود في الهواء مع الهيدروجين تحت ضغوط عالية ودرجات حرارة عالية بشكل معتدل ، مع محفز نشط لإنتاج نسبة عالية من الأمونيا.
دورة النيتروجين في النظم البيئية
دورة النيتروجين هي عملية بيوجيوكيميائية تقوم بتحويل النيتروجين الخامل الموجود في الغلاف الجوي إلى شكل أكثر قابلية للاستخدام للكائنات الحية ، حيث ينتقل النيتروجين في دورته الطبيعية من الغلاف الجوي إلى التربة إلى الكائن الحي والعودة إلى الغلاف الجوي ، وهذه الدورة تشمل العديد من العمليات مثل عملية تثبيت النيتروجين ، وعملية النترجة ، وعملية نزع النتروجين ، وعملية الاضمحلال والانحلال ، ويمكن تلخيص أهمية هذه الدورة على النحو التالي:
- تساعد النباتات في تصنيع الكلوروفيل من مركبات النيتروجين.
- إنها تساعد في تحويل غاز النيتروجين الخامل إلى شكل قابل للاستخدام للنباتات من خلال عملية كيميائية حيوية.
- في عملية التحلل ، تساعد البكتيريا في تحلل المواد الحيوانية والنباتية ، مما يساعد بشكل غير مباشر في تنظيف البيئة.
- يتم إطلاق النترات والنتريت في التربة ، مما يساعد على تزويد التربة بالمغذيات اللازمة للزراعة.
- النيتروجين هو جزء لا يتجزأ من الخلية ويشكل العديد من المركبات الحيوية والجزيئات الحيوية الهامة.
أنظر أيضا: يسمى تحويل بخار الماء إلى سائل بدورة الماء
في ختام هذا المقال ، عرفنا ذلك العملية التي تقوم بها البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات التثبيت بالنيتروجين كما أوضحنا ما هي عمليات وطرق تثبيت النيتروجين ، وذكرنا لمحة عامة عن دورة النيتروجين في الطبيعة ، إضافة إلى ذكر أهمية هذه الدورة.