دورة النيتروجين

دورة النيتـروجـينقد يكون النيتروجين حوالي 78% من الغلاف الجوي للأرض. ولكن كثيرًا من الكائنات الحية لا يمكنها استخدام النيتروجين في حالته الغازية. ولكن البكتيريا المثبتة للنيتروجين تستطيع تحويل النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي إلى حالة تستطيع فيها الأنواع الأخرى من الكائنات الحية استخدامه. وبعد تثبيت النيتروجين بوساطة البكتيريا فإنه يدور بين الكائنات والتربة عدة مرات. وتساعد البكتيريا النازعة للنيتروجين على تنظيم كمية النيتروجين في الدورة البيولوجية، وذلك بتحويل النيتروجين المثبت إلى غاز النيتروجين مرة أخرى.

تمثيل تخطيطي لسريان النيتروجين في البيئة. أهمية البكتريا في الدورة يمكن التعهد عليها فوراً كعنصر أساسي في الدورة، لمنحها صيغ مختلفة من مركبات النيتروجين يمكن للعضيات الأعلى حتى تستهلكها.

دورة النيتروجين هي دوران النيتروجين بين الجووالتربة والماء ونباتات الأرض وحيواناتها. وتحتاج جميع الكائنات الحية إلي النيتروجين، ولكن أغلب الأحياء لاتستطيع استعمال النيتروجين الغازي N2 والذي يشكل 78% من الهواء، إذ يجب حتى تحصل على نيتروجين متحد مع عناصر أخرى لتكوّن مركبات. ولكن إمداد هذا النيتروجين الثابت محدود، لذا توجد أساليب معقدة في الطبيعة لإعادة دوران النيتروجين.

بعد موت النباتات والحيوانات، تتعرض للتحلل بوساطة بكتيريا وفطريات معينة. وتنتج هذه الأحياء الدقيقة النشادر NH3 من مركبات النيتروجين في المادة العضوية الميتة وفي مخلفات الأجسام التي تفرزها الحيوانات. ثم تمتص النباتات بعض النشادر وتستخدمه لصنع البروتينات والمواد الأخرى الضرورية للحياة. ويتحول النشادر الذي لاتمتصه النباتات إلى نترات (مركبات NO3) بوساطة بكتيريا النترتة، وهناك نوعان من بكتيريا النترتة، بكتيريا النيتريت التي تحول النشادر إلى نتريتات (مركباتNO2 ) وبكتيريا النترات، التي تحول النتريتات إلى نترات. تمتص النباتات معظم النترات وتستخدمها بنفس الطريقة مثل النشادر. أما الحيوانات فإنها تحصل على النيتروجين من أكل النباتات أوالحيوانات الأخرى التي تأكل النباتات.

تثبيت النيتروجين

تضع عملية تدعى تثبيت النيتروجين، مزيدًا من النيتروجين في الدورة البيولوجية. وتحصل بكتيريا تثبيت النيتروجين والطحلب على النيتروجين من الهواء وتحُوِّلها إلى نشادر. وتمتص النباتات معظم النشادر لكن بعضها يتبدد في الجو.

وعلى الرغم من حتى تثبيت النيتروجين يأخذ النيتروجين من الجو، إلا حتى هناك عملية معاكسة تُسمّى إعادة النيتروجين ترجع كمية مماثلة تقريبًا من النيتروجين إلى الهواء. وتحول بكتيريا إعادة النيتروجين بعض النترات في التربة إلى نيتروجين غازي أوأكسيد نيتروز N2O إلا حتى النيتروجين الثابت قد يدور عدة مرات بين الأحياء والتربة قبل حتى ترجعه إعادة النيتروجين إلى الجو.

النترتة Nitrification

إزالة النترتة Denitrification

الأكسدة اللاهوائية للأمونيا

التأثير البشري على دورة النيتروجين

وتعوق بعض الأنشطة البشرية دورة النيتروجين. فمثلا، تأخذ الصناعة كميات كبيرة من النيتروجين لإنتاج الأسمدة. وتوفر الأسمدة فوائد جمة، ولكن الكميات الزائدة يتم جرفها من الأرض الزراعية إلى المجاري المائية، ملوثة بذلك الماء. وإضافة لهذا، فإن احتراق البنزين وبعض المحروقات الأخرى ينتج مركبات النيتروجين التي تساهم في تلوث النبات.