Chapter 27: Ecosystems

Back to chapter

27.9:

De stikstofcyclus

JoVE Core
Biologia

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Biologia

The Nitrogen Cycle

Vídeo Anterior
27.8: The Carbon Cycle

Próximo Vídeo
27.10: The Phosphorus Cycle

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

– [Verteller] De stikstofkringloop houdt de verplaatsing in van stikstofatomen tussen biotische en abiotische onderdelen in het ecosysteem. Het grootste deel van de stikstof in het ecosysteem wordt in de atmosfeer bewaard als het gas N2, maar alleen bacteriën bevatten de benodigde enzymen om stikstofgas tot een vorm te converteren bruikbaar voor andere organismen, stikstofbinding genoemd. Daarom is stikstof een hele beperkte voedingsstof in het ecosysteem. Nadat de bodembacteriën het gas in ammoniak omgezet hebben, kunnen planten de stikstof omzetten in proteïnen, DNA en andere organische moleculen, die worden geconsumeerd door herbivoren en worden afgebroken tot aminozuren. Deze kunnen worden samengesteld tot bruikbare proteïnen om te groeien en ontwikkelen, en voeding voor consumenten. Tegelijkertijd reïntroduceren herbivoren en consumenten wat stikstof terug in de bodem als afvalproducten. Zowel dode organismen en afvalproducten bevatten stikstof in de vorm van proteïnen, ureum en urinezuur. Reducenten, zoals bacteriën en schimmels kunnen deze moleculen afbreken, waarbij ze ammoniak in de bodem herintroduceren, wat door planten kan worden opgenomen of worden omgevormd tot nitraten door nitrificerende bacteriën. Deze nitraten kunnen ook worden opgenomen door planten, of bij gebrek aan zuurstof, worden omgevormd tot stikstof door denitrificerende bacteriën. Mensen introduceren ook stikstof in het ecosysteem door kunstmatige meststoffen te gebruiken. Bij gebruik op het verkeerde moment of in grote hoeveelheden kan overtollig stikstof aquatische ecosystemen binnenstromen en de groei van bacteriën, algen en waterplanten bevorderen, een proces dat eutrofiëring wordt genoemd.

27.9:

De stikstofcyclus

Stikstofatomen zijn aanwezig in alle eiwitten en DNA en worden gerecycled tussen abiotische en biotische componenten van het ecosysteem. De primaire vorm van stikstof op aarde is echter stikstofgas, dat door de meeste dieren en planten niet kan worden gebruikt. Stikstofgas moet dus eerst worden omgezet in een bruikbare vorm door stikstofbindende bacteriën voordat het door andere levende organismen kan worden gecirculeerd. Het gebruik van stikstofhoudende meststoffen en dierlijke afvalproducten in de menselijke landbouw heeft de natuurlijke stikstofcyclus sterk beïnvloed.

Biologische stikstofcyclus

Ongeveer 78% van de lucht die we inademen is stikstofgas. In deze vorm, N ₂ , zijn er echter maar weinig organismen die het kunnen gebruiken. Stikstof vormt in alle organismen essentiële moleculen, zoals eiwitten en DNA. Omdat ze de atmosferische vorm van stikstof niet kunnen gebruiken, gebruiken de meeste organismen de bijproducten van stikstofbindende en nitrificerende prokaryoten. Stikstoffixatie zet stikstofgas (N ₂ ) om in ammoniak (NH ₃ ), terwijl nitrificatie NH ₃ omzet in nitrieten (NO ₂ ^– ) en nitraten (NO ₃ ^– ). Planten kunnen de ammoniak en nitraten direct gebruiken, en plantenetende organismen verkrijgen stikstof door planten op te nemen. Wanneer deze organismen afsterven, kunnen bacteriën in de bodem de organische stikstof omzetten in ammoniak in een proces dat ammonificatie wordt genoemd. Door denitrificatie kunnen aërobe bacteriën ammoniak vervolgens omzetten in stikstofgas dat weer in de atmosfeer vrijkomt en de cyclus beëindigd.

Stikstof zinkt

Het primaire reservoir voor langdurige opslag van stikstof is stikstofgas in de atmosfeer. Er zijn echter andere, kleinere stikstofputten in het ecosysteem. Stikstof kan relatief lang worden vastgehouden in moerassen, zeesedimenten en sedimentair gesteente. Omdat stikstofverbindingen echter zeer oplosbaar zijn in water, kan door verwering van sedimentair gesteente stikstof weer in het ecosysteem vrijkomen.

Menselijke effecten op de stikstofcyclus

Omdat stikstof vaak een beperkende factor is voor plantengroei in natuurlijke omgevingen, voegen boeren stikstof aan de bodem toe als meststof om de landbouwopbrengst te verhogen. Afvloeiing van landbouwproducten naar aquatische ecosystemen kan leiden tot eutrofiëring en een onnatuurlijk snelle groei van giftige algensoorten. Door grote aantallen vee te fokken, kan ook de hoeveelheid stikstofafval in de bodem en in lokale waterbronnen toenemen.

Leitura Sugerida

Ramakrishnan VV, Ghaly AE. “Nitrogen Sources and Cycling in the Ecosystem and Its Role in Air, Water and Soil Pollution: A Critical Review.” Journal of Pollution Effects & Control 03, no. 02 (2015). [Source]