العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي

العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي

تعتبر 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 هي

إن العملية التي تقوم بها البكتيريا والبرق بتحويل النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي تثبيت النيتروجين ، وهي عملية يتم من خلالها تحويل النيتروجين الجزيئي في الهواء إلى أمونيا ، وفي الواقع يكون النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي هو ثنائي النيتروجين الجزيئي ، وهو جزيء. غير متفاعل نسبيًا وغير مفيد من الناحية الأيضية لجميع الكائنات الحية الدقيقة باستثناء القليل منها ، يعد تثبيت النيتروجين ضروريًا للحياة ، لأن مركبات النيتروجين غير العضوية الثابتة مطلوبة للتخليق الحيوي لجميع المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين ، مثل الأحماض الأمينية والبروتينات ، و nucleosides triphosphates ، و nucleic acids.

يتم تثبيت النيتروجين بشكل طبيعي في التربة عن طريق كائنات دقيقة تسمى ديازوتروف ، والتي تشمل البكتيريا مثل البكتريا الآزوتية والبكتيريا القديمة ، وبعض البكتيريا المثبتة للنيتروجين لها علاقات تكافلية مع مجموعات من النباتات ، وخاصة البقوليات ، وغالبًا ما يشار إلى العلاقات التكافلية غير المتكافئة بين الديازوتروف كما النباتات كعلاقة ترابط ، وجميع التفاعلات البيولوجية التي تنطوي على تثبيت النيتروجين يتم تحفيزها بواسطة إنزيمات تسمى إنزيمات النيتروجين ، حيث تحتوي هذه الإنزيمات على الحديد ، وغالبًا مع الحديد معدن ثانٍ ، مثل الموليبدينوم وأحيانًا الفاناديوم. [1]

عمليات تثبيت النيتروجين

تثبيت النيتروجين هو أي عملية طبيعية أو صناعية تؤدي إلى إنتاج نيتروجين حر ، والنيتروجين الحر عبارة عن غاز خامل نسبيًا موجود في الهواء ، حيث يتحد كيميائيًا مع عناصر أخرى لتشكيل مركبات نيتروجين أكثر تفاعلية ، مثل الأمونيا والنترات أو النيتريت وهناك نوعان من عمليات التثبيت النيتروجين وهما كالتالي: [2]

تثبيت النيتروجين في الطبيعة

يتم إصلاح كميات أكبر من النيتروجين ، مثل الأمونيا والنتريت والنترات ، بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، وقد تم تحديد نوعين من الكائنات الدقيقة المثبتة للنيتروجين في الطبيعة ، وهما البكتيريا المتكافئة والبكتيريا التكافلية ، حيث تغزو البكتيريا التكافلية المثبتة للنيتروجين شعيرات الجذر من 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 العصور القديمة ، تم استخراج انبعاثات الأمونيا في صناعة الكوك من الفحم واستخدامها كسماد للزراعة. خلال العقد الأول من القرن العشرين ، تم تطوير العديد من عمليات تثبيت النيتروجين التجارية ، وكانت الطرق الثلاثة الأكثر إنتاجية هي:

مزيج مباشر من النيتروجين والأكسجين: حيث يتم تسخين الهواء أو أي خليط آخر غير متصل من الأكسجين والنيتروجين إلى درجة حرارة عالية جدًا ، ويتفاعل جزء صغير من الخليط لتكوين غاز أكسيد النيتريك ، ثم يتم تحويل أكسيد النيتريك كيميائيًا إلى نترات لاستخدامها كسماد.

تفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم: حيث يتفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم عند درجات حرارة عالية لتكوين سياناميد الكالسيوم ، والذي يتحلل إلى أمونيا ويوريا.

التركيبة المباشرة للنيتروجين والهيدروجين: هي أسهل وأقل تكلفة لتثبيت النيتروجين ، حيث يمكن دمج النيتروجين في الهواء مع الهيدروجين تحت ضغوط عالية ودرجات حرارة مرتفعة بشكل معتدل ، مع محفز نشط لإنتاج نسبة عالية من الأمونيا.

دورة النيتروجين في النظم البيئية

دورة النيتروجين هي عملية بيوجيوكيميائية تحول النيتروجين الخامل في الغلاف الجوي إلى شكل أكثر قابلية للاستخدام للكائنات الحية ، حيث ينتقل النيتروجين في دورته الطبيعية من الغلاف الجوي إلى التربة إلى الكائن الحي ويعود إلى الغلاف الجوي ، وهذا تتضمن الدورة العديد من العمليات مثل تثبيت النيتروجين ، وعملية النترجة ، ونزع النتروجين ، وعملية الاضمحلال ، ويمكن تلخيص أهمية هذه الدورة على النحو التالي: [3]

تساعد النباتات في تصنيع الكلوروفيل من مركبات النيتروجين.

يساعد في تحويل غاز النيتروجين الخامل إلى شكل قابل للاستخدام للنباتات من خلال عملية الكيمياء الحيوية.

في عملية التحلل ، تساعد البكتيريا في تحلل المواد الحيوانية والنباتية ، مما يساعد بشكل غير مباشر على تنظيف البيئة.

يتم إطلاق النترات والنتريت في التربة ، مما يساعد في تزويد التربة بالمغذيات اللازمة للزراعة.

النيتروجين جزء لا يتجزأ من الخلية ويشكل العديد من المركبات الحيوية والجزيئات الحيوية المهمة.a