العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي

العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي

إن العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي عملية مهمة جداً، حيث تعد دورة النيتروجين في الطبيعة مهمة لتوفير المواد النيتروجينية، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن دورة النيتروجين في النظم البيئية.

العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي

إن العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي عملية تثبيت النيتروجين (بالإنجليزية: Nitrogen Fixation)، وهي عملية يتم من خلالها تحويل النيتروجين الجزيئي في الهواء إلى أمونيا، وفي الواقع إن النيتروجين في الغلاف الجوي هو ثنائي النيتروجين الجزيئي، وهو جزيء غير تفاعلي نسبياً وغير مفيد من الناحية الأيضية لجميع الكائنات الحية الدقيقة بإستثناء عدد قليل منها، ويعد تثبيت النيتروجين ضرورياً للحياة، وذلك لأن مركبات النيتروجين غير العضوية الثابتة مطلوبة للتخليق الحيوي لجميع المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين، مثل الأحماض الأمينية، والبروتينات، والنيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات، والأحماض النووية.

يتم إجراء تثبيت النيتروجين بشكل طبيعي في التربة بواسطة كائنات دقيقة تسمى ديازوتروف، والتي تشمل بكتيريا مثل أزوتوباكتر والبكتيريا العتيقة، كما وإن بعض البكتيريا المثبتة للنيتروجين يكون لها علاقات تكافلية مع مجموعات النباتات، وخاصة البقوليات، وغالباً ما يشار إلى العلاقات غير التكافلية غير المتكافئة بين الديازوتروف والنباتات على أنها علاقة ترابطية، ويتم تحفيز جميع التفاعلات البيولوجية التي تنطوي على عملية تثبيت النيتروجين بواسطة إنزيمات تسمى إنزيمات النيتروجين، حيث تحتوي هذه الإنزيمات على الحديد، وغالباً ما يكون مع الحديد معدن ثاني، مثل الموليبدينوم وأحياناً معدن الفاناديوم.[1]

شاهد ايضاً: ما المصدر الرئيس لمادة الدبال في التربة

عمليات تثبيت النيتروجين

إن تثبيت النيتروجين هو أي عملية طبيعية أو صناعية تؤدي إلى إنتاج نيتروجين حر، وإن النيتروجين الحر هو غاز خامل نسبياً ومتواجد في الهواء، حيث يتحد كيميائياً مع عناصر أخرى لتكوين مركبات نيتروجين أكثر تفاعلاً، مثل الأمونيا أو النترات أو النيتريت، وهناك نوعين من عمليات تثبيت النيتروجين وهما كالأتي:[2]

تثبيت النيتروجين في الطبيعة

يتم إصلاح كميات أكبر من النيتروجين مثل الأمونيا والنتريت والنترات، بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة، ولقد تم التعرف على نوعين من الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين في الطبيعة، وهما البكتيريا المتكافئة، والبكتيريا التكافلية، حيث تغزو البكتيريا التكافلية المثبتة للنيتروجين الشعيرات الجذرية للنباتات المضيفة، وتتكاثر هذه البكتيريا وتحفز تكوين العقيدات الجذرية، وتحول البكتيريا النيتروجين الحر إلى أمونيا، والتي يستخدمها النبات المضيف لتنميتها.

تثبيت النيتروجين الصناعي

لطالما تم إستخدام المواد النيتروجينية في الزراعة كأسمدة، حيث كان قديماً يتم إستخلاص الأمونيا المنبعثة في صناعة فحم الكوك من الفحم وإستخدامها مثل سماد للزراعة، وفي خلال العقد الأول من القرن العشرين، تم تطوير العديد من عمليات تثبيت النيتروجين التجارية، وكانت الأساليب الثلاثة الأكثر إنتاجية هي كالأتي:

  • الجمع المباشر بين النيتروجين والأكسجين: حيث يتم تسخين الهواء أو أي خليط آخر غير مرتبط من الأكسجين والنيتروجين إلى درجة حرارة عالية جداً، ويتفاعل جزء صغير من الخليط لتكوين غاز أكسيد النيتريك، ثم يتم تحويل أكسيد النيتريك كيميائياً إلى نترات لإستخدامه كأسمدة.
  • تفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم: حيث يتم تفاعل النيتروجين مع كربيد الكالسيوم عند درجات حرارة عالية لتكوين سياناميد الكالسيوم، والذي يتحلل إلى الأمونيا واليوريا.
  • الجمع المباشر بين النيتروجين والهيدروجين: هي أسهل عمليات تثبيت النيتروجين وأقلها كلفة، حيث إن أن النيتروجين الموجود في الهواء يمكن دمجه مع الهيدروجين تحت ضغوط عالية ودرجات حرارة مرتفعة بشكل معتدل، مع وجود محفز نشط لإنتاج نسبة عالية من الأمونيا.

دورة النيتروجين في النظم البيئية

دورة النيتروجين (بالإنجليزية: Nitrogen Cycle)، هي عملية بيوجيوكيميائية تحول النيتروجين الخامل الموجود في الغلاف الجوي إلى شكل أكثر قابلية للإستخدام للكائنات الحية، حيث ينتقل النيتروجين في دورته الطبيعية من الغلاف الجوي إلى التربة إلى الكائن الحي ويعود إلى الغلاف الجوي، وتتضمن هذه الدورة العديد من العمليات مثل عملية تثبيت النيتروجين، وعملية النترجة، وعملية نزع النتروجين، وعملية الإضمحلال والتعفن، ويمكن تلخيص أهمية هذه الدورة على النحو الأتي:[3]

  • تساعد النباتات على تخليق الكلوروفيل من مركبات النيتروجين.
  • تساعد في تحويل غاز النيتروجين الخامل إلى شكل قابل للإستخدام للنباتات من خلال العملية البيوكيميائية.
  • في عملية التحلل تساعد البكتيريا في تحلل المادة الحيوانية والنباتية، مما يساعد بشكل غير مباشر على تنظيف البيئة.
  • يتم إطلاق النترات والنتريت في التربة، مما يساعد في تزويد التربة بالمغذيات اللازمة للزراعة.
  • إن النيتروجين هو جزء لا يتجزأ من الخلية، ويشكل العديد من المركبات الحيوية والجزيئات الحيوية الهامة.

شاهد ايضاً: يسمى تحول بخار الماء الى سائل في دورة الماء

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا أن العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات هي تثبيت النيتروجين، كما ووضحنا ما هي عمليات وطرق تثبيت النيتروجين، وذكرنا نبذة عن دورة النيتروجين في الطبيعة، بالإضافة إلى ذكر مدى أهمية هذه الدورة.

المراجع

  1. ^britannica.com , Nitrogen fixation , 7/2/2021
  2. ^nature.com , Biological Nitrogen Fixation , 7/2/2021
  3. ^byjus.com , Nitrogen Cycle , 7/2/2021

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

موقع محتويات