Typen kierto luonnossa
Typpikierto on tapa, jolla typpi muuttuu luonnossa moniksi eri muodoiksi, joita elävät organismit käyttävät.
Ilma sisältää noin 78 % typpeä. Typpikemikaaleja tarvitaan elämälle. Typpi on välttämätön osa proteiineja, DNA:ta ja RNA:ta. Kasveissa typpeä tarvitaan fotosynteesiin ja kasvuun. Elävät olennot eivät kuitenkaan voi käyttää ilman alkuainetyppeä näihin asioihin. Typen sidontaa tarvitaan, jotta ilman typpi (N2) voidaan muuttaa elämän käyttökelpoiseksi. Useimmat typen sidonnasta vastaavat bakteereiksi kutsutut mikro-organismit. Näillä bakteereilla on entsyymi, joka yhdistää N2:n vetykaasun (H2) kanssa ammoniakiksi (NH3).
Osa näistä bakteereista elää kasvien (lähinnä palkokasvien) juurissa. Näissä juurissa ne tuottavat ammoniakkia kasville, ja kasvi antaa niille hiilihydraatteja. Muut kasvit ottavat typpiyhdisteitä maaperästä juuriensa kautta. Eläinten kaikki typpi on peräisin kasvien syömisestä.
Ammoniumia (NH4) maaperässä tuottavat typpeä sitovat bakteerit ja hajottajat, bakteerit ja sienet, jotka hajottavat kuolleen elämän osiin. Tätä prosessia kutsutaan ammonifikaatioksi. Ammoniumilla on positiivinen varaus. Se liittyy helposti maaperän saveen ja humukseen. Ammoniakki ja ammonium ovat myrkyllisiä kaloille ja muille eläimille. Jätevesiä ja muita jätevesiä mitataan säännöllisesti tämän vuoksi. Jos ammoniakkipitoisuus on liian korkea, nitrifikaation on tapahduttava.
Nitrifikaatio on ammoniakin ja ammoniumin hapettumista nitriitiksi (NO2-) ja sitten nitraatiksi ( NO3-) bakteerien toimesta. Koska nitriitillä ja nitraatilla on negatiivinen varaus, ne eivät liity helposti maaperään, ja ne huuhtoutuvat pois maaperästä sateen ja kastelun aikana. Juomaveden korkeat nitraattipitoisuudet ovat haitallisia vauvoille, ja ne voivat aiheuttaa sinivauvasyndrooman. Korkeat nitraattipitoisuudet voivat myös aiheuttaa liikaa leväkasvua järvissä ja uima-altaissa. Tämä rehevöityminen voi olla haitallista kaloille ja muille vesieläimille. Lannoitteiden käyttöä valvotaan tämän vuoksi.
Kun happea ei ole, jotkin bakteerit tekevät nitraatista typpikaasua (N2) saadakseen energiaa. Tämä käynnistää typen kierron uudelleen. Tätä prosessia kutsutaan denitrifikaatioksi.
Typpikierto
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on typen kiertokulku?
V: Typpikierto on prosessi, jossa luonnossa oleva typpi muuttuu eri muodoiksi, joita elävät organismit voivat käyttää.
K: Kuinka suuri osa ilmasta koostuu typestä?
A: Ilma koostuu noin 78-prosenttisesti typestä.
K: Mikä on typen rooli elävissä olennoissa?
V: Typellä on tärkeä rooli proteiineissa, DNA:ssa ja RNA:ssa sekä fotosynteesissä ja kasvien kasvussa.
K: Miten alkuainetyppi muuttuu käyttökelpoiseksi elämälle?
V: Alkuaineena olevan typen on käytävä läpi prosessi, jota kutsutaan typen sitomiseksi, jotta se muuttuu elämän kannalta käyttökelpoiseksi. Tähän prosessiin osallistuu yleensä bakteereja, joissa on entsyymi, joka yhdistää N2:n vetykaasun (H2) kanssa ammoniakiksi (NH3).
K: Miten kasvit saavat tarvitsemansa typen?
V: Kasvit saavat tarvitsemansa typen joko niiden juurissa elävistä bakteereista tai juurten kautta maaperästä otetuista yhdisteistä. Kaikki eläimet saavat tarvitsemansa typen syömällä kasveja.
K: Mitä prosesseja tapahtuu, kun ammoniumpitoisuus on liian korkea?
V: Kun ammoniumpitoisuudet ovat liian korkeat, on tapahduttava nitrifikaatioksi kutsuttu prosessi, jossa bakteerit hapettavat ammoniakin ja ammoniumin nitriitiksi (NO2-) ja sitten nitraatiksi ( NO3-). Korkeat nitraattipitoisuudet voivat aiheuttaa sinileväoireyhtymää, jos niitä esiintyy juomavedessä, ja liikaa leväkasvua, jos niitä esiintyy järvissä tai altaissa.
Kysymys: Miten denitrifikaatio käynnistää kierron uudelleen?
V Denitrifikaatio tapahtuu, kun jotkin bakteerit muuttavat nitraatin typpikaasuksi (N2) ja vapauttavat prosessin aikana energiaa, jolloin kiertokulku käynnistyy uudelleen.
