氮循环
氮循环是指自然界中的氮气变化成许多不同形式的氮气被生物体利用的方式。
空气中大约有78%的氮气。生命需要氮化物。氮是蛋白质、DNA和RNA的必要组成部分。在植物中,光合作用和生长都需要氮。然而,生物不能利用空气中的氮元素来做这些事情。需要固氮,将空气中的氮(N2)改变成可以被生命利用的形式。大多数固氮是由称为细菌的微生物完成的。这些细菌有一种酶,能将N2与氢气(H2)结合,生成氨(NH3)。
其中一些细菌生活在植物(主要是豆类)的根部。在这些根部,它们为植物制造氨,植物给它们提供碳水化合物。其他植物通过根部从土壤中取出氮化合物。动物体内所有的氮都来自于吃植物。
土壤中的铵(NH4)是由固氮菌和分解者--细菌和真菌将死亡的生命分解为其部分而产生的。这一过程称为氨化作用。铵具有正电荷。它很容易与土壤中的粘土和腐殖质结合。氨和铵对鱼和其他动物是有毒的。污水和其他废水因此要定期测量。如果氨含量过高,就必须进行硝化作用。
硝化作用是指氨和铵在细菌的作用下氧化成亚硝酸盐(NO2-),再氧化成硝酸盐(NO3-)。由于亚硝酸盐和硝酸盐带有负电荷,它们不容易与土壤结合,会在下雨和灌溉时冲出土壤。饮用水中硝酸盐含量过高对婴儿有害,可引起蓝婴综合症。硝酸盐含量高还会导致湖泊和池塘中藻类生长过多。这种富营养化会对鱼类和其他水生动物造成危害。因此要控制化肥的使用。
在没有氧气的地方,一些细菌会将硝酸盐制造成氮气(N2)来提取能量。这又重新开始了氮循环。这个过程叫做反硝化。
氮循环
问题和答案
问:什么是氮气循环?答:氮气循环是指自然界中的氮气转变为可被生物体利用的不同形式的过程。
问:空气中有多少是由氮构成的?
答:空气大约由78%的氮组成。
问:氮气在生物体内起什么作用?
答:氮在蛋白质、DNA和RNA以及植物的光合作用和生长中起着重要作用。
问:元素氮如何成为可用于生命的物质?
答:元素氮必须经过一个称为固氮的过程,才能转化为对生命可用的形式。这个过程通常涉及带有一种酶的细菌,这种酶将N2与氢气(H2)结合起来,制成氨(NH3)。
问:植物如何获得其必要的氮供应?
答:植物从生活在其根部的细菌或通过其根部从土壤中取出的化合物中获得其必要的氮供应。所有动物都从食用植物中获得氮的供应。
问:当铵含量过高时,会发生哪些过程?
答:当铵含量过高时,必须发生一个称为硝化作用的过程,其中包括氨和铵被细菌氧化成亚硝酸盐(NO2-),然后变成硝酸盐(NO3-)。如果饮用水中存在高浓度的硝酸盐,会导致蓝婴综合症;如果湖泊或水池中存在过多的藻类生长,会导致蓝婴综合症。
问:反硝化作用是如何重新开始循环的?
答 反硝化作用是指一些细菌将硝酸盐转化为氮气(N2),在此过程中释放能量,从而重新开始循环。