تدوير المواد الغذائية وتثبيت النيتروجين:
أ)- المحللات أو (ملتهمة المواد العضوية):
هي المخلوقات التي (تتغذى) تحصل على الطاقة من المخلوقات الميتة ومن المحللات (البكتيريا).
وظائف المحللات ملتهمة المواد العضوية:
تعمل المحللات على:
1- إعادة مواد غذائية إلى التربة.
2- تثبيت النيتروجين في التربة.
1- إعادة مواد غذائية إلى التربة.
2- تثبيت النيتروجين في التربة.
إذا لم يتم ذلك سوف تُستهلك المواد من التربة وبالتالي يلزمنا استخدام المزيد من الأسمدة.
ب)- تثبيت النيتروجين:
هو تحويل غاز النيتروجين N2 إلى مركبات نيتروجينية يستفيد منها النبات (حيث تقوم بذلك البكتيريا التي تعيش في العقد النيتروجينية للنباتات البقولية).
تثبيت النيتروجين هو عملية كيميائية من خلالها النيتروجين الجزيئي، مع رابطة تساهمية ثلاثية قوية، يتم تحويل الهواء إلى الأمونيا (NH). أو المركبات النيتروجينية ذات الصلة، عادة في التربة أو الأنظمة المائية ولكن أيضًا في الصناعة.
النيتروجين في الغلاف الجوي هو الدينتروجين الجزيئي، وهو جزيء غير نشط نسبيًا لا جدوى من الناحية الأيضية للجميع باستثناء عدد قليل من الكائنات الحية الدقيقة.
وظائف تثبيت النيتروجين:
يعد تثبيت النيتروجين البيولوجي أو الديازوتوتات عملية توسعة ميكروبات مهمة تقوم بتحويل غاز Dinitrogen (N2) إلى الأمونيا (NH3) باستخدام مجمع بروتين النيتروجين (NIF).
يعد تثبيت النيتروجين أمرًا ضروريًا للحياة لأن مركبات النيتروجين غير العضوية الثابتة مطلوبة للتخليق الحيوي لجميع المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين، مثل الأحماض الأمينية والبروتينات، ثلاثي الفوسفات النوكليوسيد والأحماض النووية.
كجزء من دورة النيتروجين، من الضروري للزراعة وتصنيع الأسمدة.
كما أنه، بشكل غير مباشر، وثيق الصلة بتصنيع جميع المركبات الكيميائية للنيتروجين، والتي تشمل بعض المتفجرات والمستحضرات الصيدلانية والأصباغ.
كيفية تثبيت النيتروجين:
يتم تثبيت النيتروجين بشكل طبيعي في التربة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة التي تسمى الديازوتروفيات التي تشمل البكتيريا، مثل Azotobacter، و Archaea.
بعض بكتيريا تثبيت النيتروجين لها علاقات تكافلية مع مجموعات النبات، وخاصة البقوليات.
غالبًا ما يشار إلى العلاقات غير المتجانسة بين الديازوتروفيات والنباتات على أنها تربية، كما هو موضح في تثبيت النيتروجين على جذور الأرز.
يحدث تثبيت النيتروجين بين بعض النمل الأبيض والفطريات.
يحدث بشكل طبيعي في الهواء عن طريق إنتاج أكاسيد النيتروجين عن طريق البرق.
يتم تحفيز جميع التفاعلات البيولوجية التي تنطوي على عملية تثبيت النيتروجين بواسطة الإنزيمات التي تسمى النيتروجين.
تحتوي هذه الإنزيمات على الحديد، غالبًا مع معدن ثانٍ، وعادة ما يكون الموليبدينوم ولكن في بعض الأحيان الفاناديوم.
تم اكتشاف تثبيت النيتروجين البيولوجي من قبل جان بابتيست بوسنجولت في عام 1838.
في وقت لاحق، في عام 1880، تم اكتشاف العملية التي تحدث بها من قبل عالم الزراعة الألماني هيرمان هيلريجل وهيرمان ويلفارث ووصفه عالم الميكروبات الهولندي مارتينوس بيجرينك.
"التحقيقات المطولة للعلاقة بين النباتات بالاستحواذ على النيتروجين التي بدأها سوسور، فيل، لوك، وجيلبرت وآخرون توجوا باكتشاف التثبيت التكافلي من قبل هيلريجل وويلفارث في عام 1887."
"التجارب التي أجراها Bossingault في عام 1855 و Pugh، وقد أظهرت Gilbert & Lawes في عام 1887 أن النيتروجين لم يدخل النبات مباشرة.
النيتروجين والبكتيريا:
إن اكتشاف دور البكتيريا التي تحدد النيتروجين من قبل هيرمان هيلريجل وهيرمان ويلفارث في 1886-188 سيفتح عصرًا جديدًا من علوم التربة ".
في عام 1901، أظهر Beijerinck أن Azotobacter Chroococcum كان قادرًا على إصلاح النيتروجين في الغلاف الجوي.
كان هذا هو النوع الأول من جنس Azotobacter، الذي أطلق عليه اسمه. إنه أيضًا أول ديازوتروف معروف، الأنواع التي تستخدم النيتروجين الدياتومي كخطوة في دورة النيتروجين الكاملة.
أهمية النيتروجين:
لا يمكن الوصول إلى النيتروجين في الغلاف الجوي لمعظم الكائنات الحية، لأن رابطة التساهمية الثلاثية قوية للغاية.
الحياة تأخذ النيتروجين الثابتة بطرق مختلفة.
بالنظر إلى اكتساب ATOM، لكل 100 ذرة من الكربون، يتم استيعاب ما يقرب من 2 إلى 20 ذرات النيتروجين.
النسبة الذرية للكربون (C): النيتروجين (N): تم وصف الفوسفور (P) الذي لوحظ في المتوسط في الكتلة الحيوية العوالق في الأصل بواسطة ألفريد ريدفيلد.
نسبة Redfield، العلاقة المتكافئة بين C: N: P ، هي 106: 16: 1.
