Wat is de stikstofcyclus?
De stikstofcyclus is een proces waarbij stikstof uit de atmosfeer wordt omgezet in een vorm die kan worden gebruikt door planten en dieren. Dit gebeurt door de werking van bacteriën, en vanaf het begin van de 20e eeuw, menselijke activiteit. Wanneer stikstof wordt omgezet in zijn bruikbare vorm, wordt gezegd dat het gefixeerd is, en planten en algen nemen de stikstof op in aminozuren, eiwitten en deoxyribonucleïnezuur (DNA). Dieren verkrijgen stikstofhoudende verbindingen uit planten, waardoor de stikstofcyclus essentieel is voor al het leven op aarde. Wanneer levende wezens sterven, geven andere soorten bacteriën de stikstof in deze stoffen weer af in de atmosfeer, waardoor de cyclus wordt voltooid.
In de vorm N 2 vormt stikstof ongeveer 80 procent van de atmosfeer van de aarde. Deze vorm van stikstof kan niet worden gebruikt door planten of de dieren die erop vertrouwen. Bacteriën zijn vereist om de N 2 om te zetten in ammoniak (NH 3 ) en ammoniumionen (NH 4 +). In een proces dat nitrificatie wordt genoemd, zetten bodembacteriën ammoniak om in het nitraation (NH 3 ). Dit deel van de stikstofcyclus, bekend als stikstofbinding, stelt planten in staat om de aminozuren en andere stikstofhoudende verbindingen te produceren waarvan al het dierenleven afhankelijk is. Jaarlijks wordt een zeer kleine hoeveelheid vaste stikstof gegenereerd door blikseminslag en enkele niet-levende chemische processen.
Om de stikstofcyclus te voltooien, wordt de organische stof van dode planten en dieren afgebroken door een andere klasse bacteriën. Dit proces, waarbij de vaste stikstof vrijkomt, wordt denitrificatie genoemd. De stikstof komt opnieuw in de atmosfeer in de oorspronkelijke vorm van N2, of als ammoniak.
Vanwege een belangrijke wetenschappelijke ontdekking hoeven mensen niet langer te vertrouwen op de beschikbare stikstof geproduceerd door bacteriën. Dit resulteerde in synthetische meststoffen op basis van stikstof, die in de landbouw zwaar worden gebruikt om een aanzienlijk aantal mensen ter wereld te voeden. Op deze manier zijn mensen een belangrijk onderdeel van de stikstofcyclus geworden. Er is geschat dat maar liefst 50 procent van de vaste stikstof in het milieu aanwezig is als gevolg van menselijke activiteit.
Sommige planten en dieren hebben een speciale relatie met stikstofbindende bacteriën. De wortels van sommige planten, met name peulvruchten, hebben knobbeltjes op hun wortels waar bacteriën stikstof genereren die direct door de plant kan worden gebruikt. In ruil daarvoor krijgen de bacteriën organische stoffen van de planten, die ze als voedsel gebruiken. Sommige dieren zoals koeien en buffels herbergen ook stikstofbindende bacteriën in hun spijsverteringskanalen, die een aanzienlijke hoeveelheid stikstof bevattende verbindingen produceren die de dieren nodig hebben.