گیاهان و نیتروژن

اهداف:

• آشنایی با اهمیت نیتروژن در زندگی گیاه
• آشنایی با انواع منابع نیتروژن
• آشنایی با فرایند کلی تثبیت نیتروژن

شرح درس:

از جمله یون های مهم برای ادامه حیات گیاه، می توان به نیتروژن اشاره کرد. براساس وزن خشک، نیتروژن چهارمین عنصر اصلی تشکیل دهنده ی گیاهان محسوب می شود. نیتروژن جزء ضروری پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، هورمون ها، کلروفیل و انواع دیگری از مواد تشکیل دهنده ی اولیه و ثانویه گیاهان است. بیشتر گیاهان عمده ی نیتروژن مورد نیاز خود را به صورت نیترات یا آمونیوم از خاک تامین می کنند.

چرخه ی نیتروژن

نیتروژن موجود در جهان به طور کلی بین سه منبع اصلی توزیع شده است:

• منبع نیتروژن در جو
• منبع نیتروژن در خاک و آب های زیر زمینی
• منبع نیتروژنی که در بدن موجودات زنده وجود دارد.

الگوی پیچیده ای را که در تبادل نیتروژن بین این سه منبع وجود دارد، چرخه ی نیتروژن می گویند.

نیتروژن موجود در خاک پس از آنکه عمدتاً به صورت نیترات توسط گیاهان و میکروارگانیسم ها جذب شد، وارد بدن موجودات زنده می شود. نیتروژن نیتراتی، پس از تغییراتی به نیتروژن آلی و به اسیدهای آمینه و سایر واحدهای ساختمانی پروتئین ها و دیگر مولکول های بزرگ تبدیل می شود. با مصرف گیاهان توسط حیوانات، نیتروژن به مرحله ی بالاتری از زنجیره ی غذایی راه می یابد. نیتروژن به صورت فضولات حیوانی و یا در اثر مرگ و تجزیه ی بدن تمام موجودات زنده به خاک برگردانده می شود.

آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون

طی فرایند تجزیه، نیتروژن آلی توسط انواعی از میکروارگانیسم ها به آمونیاک تبدیل می شود. به این فرایند آمونیفیکاسیونAmonification گفته می شود. ضمن اینکه بخشی از این آمونیاک ممکن است به صورت گاز به جو برگردد، ولی بخش اعظم آن توسط باکتری های خاک به نیترات تبدیل می شود.

اولین مرحله در تشکیل نیترات یعنی اکسیداسیون آمونیاک به نیتریت توسط باکتری هایی از جنس نیتروزوموناس nitrosomonas یا نیتروکوکوسnitrococcus صورت می گیرد. نیتریت توسط باکتری های جنس نیتروباکترnitrobacter به نیترات اکسیده می شود. به این دو گروه باکتری، باکتری نیترات کننده و به حاصل عمل آن ها نیتریفیکاسیون nitrification می گویند. این باکتری ها در اصطلاح، شیمی – اتوتروف chemoautotrophs اند،به عبارت دیگر از انرژی حاصل از اکسیداسیون آمونیوم و نیتریت برای تبدیل دی اکسید کربن به کربن آلی استفاده می شود.

گیاهان برای جذب نیترات از خاک باید با باکتری های دنیترات کننده denitrifiers رقابت کنند. این باکتری طی فرایند دنیتریفیکاسیون، نیترات را به نیتروژن مولکولی احیا می کنند که متعاقباً به جو برگردانده می شود. تخمین زده می شود که سالانه 93 تا 190 تن نیتروژن در نتیجه ی دنیتریفیکاسیون از منبع خاک وارد جو می شود.

گیاهان و نیتروژن

توضیح فیلم:

نیتروژن از طریق واکنش های در جو وارد خاک شده و توسط ریشه جذب می گردد. این نیتروژن توسط گیاه مصرف شده و خود گیاه نیز مورد استفاده قرار می گیرد. سپس حیوان مصرف کننده نیز بعد از مرگ نیتروژن مصرفی را به خاک پس می دهد و این سیکل ادامه می یابد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی
تنظیم: مریم فروزان کیا