Vad är kvävecykeln?

Kvävecykeln är en process där kväve från atmosfären omvandlas till en form som kan användas av växter och djur. Detta händer genom att bakterier verkar, och från början på 1900-talet, människans aktivitet. När kväve omvandlas till dess användbara form sägs det vara fixerat och växter och alger införlivar kvävet i aminosyror, proteiner och deoxiribonukleinsyra (DNA). Djur får kväveinnehållande föreningar från växter, vilket gör kvävecykeln nödvändig för allt liv på jorden. När levande varelser dör släpper andra typer av bakterier kvävet i dessa ämnen tillbaka i atmosfären och slutför cykeln.

I form N2 utgör kväve cirka 80 procent av jordens atmosfär. Denna form av kväve kan inte användas av växter eller djur som förlitar sig på dem. Bakterier krävs för att omvandla N2 till ammoniak (NH3) och ammoniumjoner (NH4 +). I en process som kallas nitrifikation omvandlar jordbakterier ammoniak till nitratjonen (NH3). Denna del av kvävecykeln, känd som kvävefixering, gör att växter kan producera aminosyrorna och andra kväveinnehållande föreningar som allt djurliv beror på. En mycket liten mängd fast kväve genereras årligen av blixtnedslag och vissa kemiska processer som inte är levande.

För att slutföra kvävecykeln bryts det organiska materialet från döda växter och djur ned av en annan bakterieklass. Denna process, som frisätter det fasta kvävet, kallas denitrifikation. Kvävet kommer in igen i atmosfären i den ursprungliga formen av N2, eller som ammoniak.

På grund av en viktig vetenskaplig upptäckt behöver människor inte längre förlita sig på det tillgängliga kväve som produceras av bakterier. Detta resulterade i syntetiskt kvävebaserat gödningsmedel, som är starkt förlitat i jordbruket för att mata ett betydande antal av världens människor. På detta sätt har människor blivit en viktig del av kvävcykeln. Det har uppskattats att så mycket som 50 procent av det fasta kväve som finns i miljön existerar på grund av mänsklig aktivitet.

Vissa växter och djur har en speciell relation med kvävefixerande bakterier. Växternas rötter, särskilt baljväxter, har knölar på sina rötter där bakterier genererar kväve som kan användas direkt av växten. I gengäld hämtar bakterierna organiska ämnen från växterna, som de använder som mat. Vissa djur som kor och bufflar är också värd för kvävefixerande bakterier i sina matsmältningskanaler, som producerar en betydande mängd av de kväveinnehållande föreningar som djuren behöver.