Typen sidonta

Biologinen

Mikro-organismit, jotka sitovat typpeä (diatsotrofiset).

• syanobakteerit, esimerkiksi erittäin merkittävä Trichodesmium-lajike
• Vihreät rikkibakteerit
• Azotobacteraceae
• Rhizobia
• Frankia Grampositiiviset maaperän bakteerit aiheuttavat typpeä sitovia kyhmyjä aktinoritsakasveissa.

Syanobakteereja on useimmissa maapallon ympäristöissä. Niillä on keskeinen rooli biosfäärin hiilen ja typen kierrossa. Syanobakteerit käyttävät monia yhdistetyn typen lähteitä, kuten nitraattia, nitriittiä, ammoniumia, ureaa tai joitakin aminohappoja.

Useat syanobakteerit ovat myös diatsotrofeja, jotka voivat sitoa typpeä ilmasta. Tämä kyky on saattanut esiintyä niiden viimeisessä yhteisessä esi-isässä arkeanissa. Koralliriuttojen syanobakteerit voivat sitoa kaksi kertaa enemmän typpeä kuin maalla - noin 1,8 kiloa typpeä sidotaan hehtaaria kohti päivässä. Koloniaalinen merellinen syanobakteeri Trichodesmium voi sitoa typpeä siinä määrin, että sen osuus on lähes puolet merijärjestelmien typen sidonnasta maailmanlaajuisesti.

Juurikäävän symbioosit

Palkokasvien suku

Typen sitomista edistäviin kasveihin kuuluu palkokasvien heimoon (Fabaceae) kuuluvia kasveja, kuten kudzu, apilat, soijapavut, sinimailanen, lupiinit, maapähkinät ja rooibos. Niiden juuristossa olevissa kyhmyissä on symbioottisia bakteereja, joita kutsutaan Rhizobioiksi, jotka tuottavat typpiyhdisteitä, jotka auttavat kasvia kasvamaan ja kilpailemaan muiden kasvien kanssa. Kun kasvi kuolee, sitoutunut typpi vapautuu, jolloin se on muiden kasvien käytettävissä, ja tämä auttaa lannoittamaan maaperää. Useimmilla palkokasveilla on tämä yhteys, mutta muutamilla suvuilla (esim. Styphnolobium) ei. Perinteisessä viljelykäytännössä pelloilla viljellään vuoroviljelyssä erityyppisiä kasveja, joihin yleensä kuuluu yksi pääasiassa tai kokonaan apilasta tai tattarista (ei-palkokasvien suku Polygonaceae) koostuva viljelykasvi, jota kutsutaan usein "viherlannoitteeksi".

Muut kuin palkokasvit

Vaikka useimmat kasvit, jotka pystyvät muodostamaan typpeä sitovia juurikääviä, kuuluvat palkokasvien heimoon Fabaceae, on olemassa muutamia poikkeuksia:

• Parasponia, trooppinen Cannabaceae-suku, joka pystyy myös vuorovaikutukseen rhizobioiden kanssa ja muodostamaan typpeä sitovia kyhmyjä.

• Myös aktinoritsakasvit, kuten leppä ja laakerinmarja, voivat muodostaa typpeä sitovia kyhmyjä symbioosin Frankia-bakteerien kanssa. Nämä kasvit kuuluvat 25 sukuun kahdeksassa kasvisperheessä. Näistä suvuista kaikki eivät voi sitoa typpeä. Esimerkiksi ruusukasveihin kuuluvista 122 suvusta vain 4 sukua pystyy sitomaan typpeä.

Kaikki nämä suvut kuuluvat Cucurbitales-, Fagales- ja Rosales-luokkiin, jotka yhdessä Fabales-luokkien kanssa muodostavat kladin. Tässä kladissa Fabales oli ensimmäinen suku, joka haarautui, ja näin ollen kyky sitoa typpeä hävisi useimmilta alkuperäisen typpeä sitovan kasvin jälkeläisiltä.

Biologisen typensidonnan löysivät Hermann Hellnegel (1831-1895) ja Martinus Beijerinck (1851-1931).

 

Kokonainen leppäpuun juurikääpä.  


Leikattu leppäpuun juurikääpä.  

Ei-biologiset

• Salama. Typpikaasusta peräisin oleva typpioksidi (NO} ja valon ja salaman aiheuttama happikaasu ovat tärkeitä ilman kemialle, mutta liian pieniä ollakseen tärkeitä elämälle.
• Haber-prosessin avulla. Typpikaasu yhdistetään vetykaasun kanssa ammoniakiksi, jota käytetään lannoitteissa ja räjähdysaineissa.
• Polttaminen.