تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية

يعتبر تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النيتروجين عملية … تأخذنا القمة في رحلة علمية بسيطة لمعرفة كيفية تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية يمكن أن تمتصها التربة وفوائدها النباتات والكائنات الحية الأخرى.

يتم تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النيتروجين عملي

يعتبر تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية بواسطة البكتيريا في دورة النيتروجين عملية تثبيت النيتروجينوهي إحدى العمليات الأساسية لاستمرار الحياة.

نظرًا لأن عنصر النيتروجين هو أساس الحياة ، فهو ليس فقط العنصر الأكثر توفرًا في الغلاف الجوي ، ولكنه أيضًا العنصر الأكثر استخدامًا في مجموعة الكائنات البشرية وغير البشرية ، وخاصة النباتات ، التي تتأثر بنسبة النيتروجين الموجود في التربة ، حيث يؤدي نقصه إلى انخفاض محصول هذه النباتات ، تؤدي زيادته إلى تسمم التربة.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن للنباتات الاستفادة من الشكل الغازي للنيتروجين N2 ، إلا بعد تحويله إلى مواد يمكنها امتصاصه ثم استخدامه بشكل صحيح ، وتعرف عملية التحويل هذه علميًا باسم تثبيت النيتروجين.

عملية تثبيت النيتروجين

كما ذكرنا سابقًا ، في دورة النيتروجين ، يتم تحويل غاز النيتروجين إلى شكل يمكن للنباتات الاستفادة منه ، والمعروفة باسم عملية تثبيت النيتروجين ، وتتم هذه العملية من خلال مسارات طبيعية وبشرية مختلفة ، نوضح كل منها على النحو التالي:

1 تثبيت النيتروجين بالبكتيريا

يوجد نوعان من البكتيريا في التربة ، الأول هو البكتيريا الحرة “غير التكافلية” مثل البكتيريا الزرقاء والطحالب الخضراء المزرقة ، وهذا النوع لا يحتاج إلى إقامة علاقة تكافلية مع النبات لإكمال عملية التثبيت.

النوع الثاني هو البكتيريا التكافلية المثبتة للنيتروجين في العقيدات الجذرية للنباتات مما يخلق علاقة تكافلية بينها وبين جذور النباتات بحيث يوفر كل منهما الاحتياجات للآخر النباتات التي توفر الطاقة اللازمة للبكتيريا لتنفيذ عملية التمثيل الضوئي ، وتستخدم البكتيريا بعض هذه الطاقة لإصلاح النيتروجين.

كلا النوعين من البكتيريا يحولان النيتروجين الجوي من صورته الغازية N2 إلى سلسلة من مركبات الأمونيا NH3 والأمونيوم NH4 ، والتي يتم تحويلها إلى مركب النتريت NO2 بواسطة بكتيريا “الآزوت”.

لذلك تستمر عملية التحويل بواسطة نفس البكتيريا حتى تتشكل النترات NO3 ، والتي بدورها تنتقل عبر الجذور إلى باقي أجزاء النبات لتستخدم في نمو أنسجة النبات وباقي العمليات الحيوية مثل صنع البروتينات.

مما سبق ، فإن تحويل غاز النيتروجين إلى مواد تحتوي على النيتروجين بواسطة البكتيريا في دورة النيتروجين هي عملية تثبيت النيتروجين من النوع الأول ، والتي تم ذكرها بالتفصيل.

2 تثبيت النيتروجين عن طريق تحلل الكائنات الحية

الآن بعد أن علمنا أن عملية تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية بواسطة البكتيريا في دورة النيتروجين هي عملية تثبيت النيتروجين ، دعنا ننتقل إلى نوع آخر من تثبيت النيتروجين الذي تقوم به البكتيريا التي تكسر النيتروجين العضوي.

حيث يوجد شكل آخر من أشكال النيتروجين في الطبيعة ، وهو الشكل العضوي الناتج من فضلات الحيوانات وبقايا الكائنات الميتة ، يتم امتصاص هذا النيتروجين العضوي بواسطة البكتيريا والفطريات التي تتخصص في تفتيته إلى مركبات الأمونيا والأمونيوم ، والتي يتم تحليلها. بفعل البكتيريا النيتروجينية في النتريت ثم النترات التي تمتصها التربة.

3 تثبيت النيتروجين بالصواعق

يمكن تثبيت النيتروجين عن طريق نشاط البرق لأنه يخلق طاقة تسمح له بالتفاعل مع الأكسجين والنيتروجين الجوي لإنتاج أكسيد النيتريك NO وثاني أكسيد النيتروجين NO2 ، والتي تدخل التربة على شكل نترات ، وهو شكل النيتروجين الذي تربة التربة يحتوي على يمكن أن تمتص.

4 التثبيت الصناعي للنيتروجين

بعد التعرف على الطرق الطبيعية لتثبيت النيتروجين ، سنشرح كيف يتم تثبيت النيتروجين صناعياً ، والذي يتم من خلال عملية تسميد التربة الزراعية ، ويمكن أن يكون هذا السماد في شكلين: الأول هو الإضافة المباشرة للنترات إلى أرضية.

والثاني هو تكوين الأسمدة عن طريق الجمع بين النيتروجين والهيدروجين تحت ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة ، بحيث تكون النتيجة هي الأمونيا NH3 ، والتي يمكن معالجتها إلى نترات الأمونيوم NH4NO3 ، وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن هذا هو الحال. مع هذه المركبات السابقة عند إضافة المركبات إلى التربة ، يتم تحليلها لإنتاج نترات يمكن امتصاصها.

البكتيريا المثبتة للنيتروجين

فيما يتعلق بمناقشة تحويل غاز النيتروجين إلى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النيتروجين ، تم شرح عملية تثبيت النيتروجين بالتفصيل. نذكر الآن الأنواع المختلفة من البكتيريا التي تقوم بهذه العملية. على النحو التالي:

تعتبر عملية تثبيت النيتروجين بواسطة البكتيريا من أهم العمليات على كوكب الأرض ، والتي بدونها لن يتم الحصول على النيتروجين ، وهو العنصر الأساسي لإنتاج البروتينات في الكائنات الحية ، والعديد من الفوائد التي لا غنى عنها.