يتم إعادة تدوير ذرات النيتروجين ، الموجودة في جميع البروتينات والحمض النووي ، بين المكونات اللاأحيائية والحيوية للنظام البيئي. ومع ذلك ، فإن الشكل الأساسي للنيتروجين على الأرض هو غاز النيتروجين ، والذي لا يمكن استخدامه من قبل معظم الحيوانات والنباتات. وبالتالي ، يجب أولاً تحويل غاز النيتروجين إلى شكل قابل للاستخدام بواسطة البكتيريا المثبتة للنيتروجين قبل أن يتم تدويره عبر الكائنات الحية الأخرى. لقد أثر استخدام الأسمدة المحتوية على النيتروجين وفضلات الحيوانات في الزراعة البشرية بشكل كبير على دورة النيتروجين الطبيعية.

دورة النيتروجين البيولوجي

حوالي ٧٨٪ من الهواء الذي نتنفسه عبارة عن غاز نيتروجين. ومع ذلك ، في هذا الشكل ، N₂ ، قليل من الكائنات الحية قادرة على استخدامه. يشكل النيتروجين الجزيئات الأساسية في جميع الكائنات الحية ، مثل البروتينات والحمض النووي. معظم الكائنات الحية غير قادرة على استخدام النيتروجين بشكله الموجود في الغلاف الجوي ، لذا تستخدم المنتجات الثانوية لمثبتات النيتروجين وبدائيات النترجة. يحول تثبيت النيتروجين غاز النيتروجين (N₂)إلى الأمونيا (NH₃) ، بينما تحول النترجة NH₃ إلى نتريت (NO₂^-) و نترات (NO₃^-). يمكن للنباتات استخدام الأمونيا والنترات بشكل مباشر ، وتحصل الكائنات الآكلة للنبات على النيتروجين عن طريق تناول النباتات. عندما تموت هذه الكائنات الحية ، تكون البكتيريا الموجودة في التربة قادرة على تحويل النيتروجين العضوي إلى أمونيا في عملية تسمى الأمونة. من خلال نزع النتروجين ، يمكن للبكتيريا الهوائية تحويل الأمونيا إلى غاز نيتروجين يتم إطلاقه مرة أخرى في الغلاف الجوي ، لإكمال الدورة.

أحواض النيتروجين

الخزان الأساسي للتخزين طويل الأمد للنيتروجين هو غاز النيتروجين في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، هناك أحواض نيتروجين أخرى أصغر في النظام البيئي. يمكن ربط النيتروجين لفترات طويلة نسبياً في المستنقعات والرواسب البحرية والصخور الرسوبية. ومع ذلك ، نظراً لأن مركبات النيتروجين شديدة الذوبان في الماء ، فإن التجوية في الصخور الرسوبية يمكن أن تطلق النيتروجين مرة أخرى في النظام البيئي.

التأثيرات البشرية على دورة النيتروجين

نظراً لأن النيتروجين غالباً ما يكون عاملاً مقيداً لنمو النباتات في البيئات الطبيعية ، يضيف المزارعون النيتروجين إلى التربة كسماد لزيادة العائد الزراعي. الصرف الزراعي في النظم البيئية المائية يمكن أن يؤدي إلى الإثراء الغذائي والنمو السريع بشكل غير طبيعي لأنواع الطحالب السامة. يمكن أن تؤدي تربية أعداد كبيرة من الماشية أيضاً إلى زيادة كمية نفايات النيتريك في التربة وفي مصادر المياه المحلية.