تحول البكتيريا المثبتة للنيتروجين في التربة غاز النيتروجين إلى
امونيا .
تثبيت النيتروجين هو العملية التي يتم من خلالها تحويل الأمونيوم المتاح في الجو، والذي يرمز له كيميائيا بالرمز N2 ويعد عنصرا خاملا، إلى مركبات جديدة، حيث يمكن التعامل معها بطرق مختلفة. وتختلف العمليات المستخدمة في التثبيت تبعا للسبب أو الأعراض
غاز النيتروجين موجود في الجو بشكل عام من حولنا، وبالتالي يمثل حوالي 78% من تكوين الغاز في الغلاف الجوي. هذا يعني أنه المكون الرئيسي للهواء، وليس الأكسجين كما يعتقد البعض، ومع ذلك، لا يمكن التعامل مباشرة مع غاز النيتروجين بطرق مفيدة سواء للإنسان أو الحيوان حيث لا تتوفر وسائل لتحويله إلى عناصر قابلة للاستخدام.
لذلك، تعتمد دورة النيتروجين في الطبيعة بشكل أساسي على عملية تثبيت النيتروجين التي تحدث في الغلاف الجوي الذي يحيط بنا، وتحدث هذه العملية بمساعدة الطحالب التي تستخدم مغذيات النباتات التي تحتوي على غاز النيتروجين
هناك بكتيريا في الجو تقوم بتثبيت النيتروجين الموجود في التربة ليصبح متاحا للنباتات، وتعيش هذه البكتيريا في التربة على شكل مركب نيتروجيني، وتثبت النيتروجين في جذور النباتات البقولية، وتلعب البكتيريا دورا هاما في النمو النباتي .
انواع البكتيريا المثبتة للنيتروجين
- الأزوتوباكتر
- كلوستريديوم
- ريزوبيوم
الأزوتوباكتر : هذا النوع يعرف أيضا باسم الآزوتية، وهو أحد أنواع البكتيريا التي تعيش في التربة، وتستطيع تحويل النيتروجين الجوي (الآزوت) من حالة الغاز إلى حالة الذوبان، ويمكن للنباتات استخدامها عن طريق عملية التثبيت التي تحدث
تنتمي الأزوتوباكتر إلى فئة البكتيريا السالبة لصبغة الغرام وتُعد جزءًا من البكتيريا المثبتة للأزوت الحر في بيئتها، وتعيش هذه البكتيريا في تربة متعادلة في الماء وذات درجة حموضة قليلة.
تقوم البكتيريا بعمل رئيسي حيث تساعد في تثبيت الآزوت الموجود في الهواء، لأن النباتات تجد صعوبة في استخدام الآزوت في شكله الغازي، لذلك تحولها البكتيريا إلى شكل شوار أمونيوم في التربة، ويقوم البشر بعد ذلك باستخدامها في المنتجاتالزراعية والمغذيات.
كلوستريديوم : وهي بكتريا حرة توجد في البحار.
ريزوبيوم : بكتيريا الرايزوبيوم هي إحدى أصناف البكتيريا التي تتبع لتصنيف المستجذرة من ذات الرتبات المستجذريات، وتوجد بجانب النبات من فصيلة البقوليات بطريقة التعايش، حيث تقوم بتثبيت النيتروجين وتوفيره للنبات، بينما تحصل بدورها على الكربوهيدرات للبقاء نشطة. تقوم هذه البكتيريا بإنشاء واكتشاف ما يسمى بالعقد على السطح الخارجي للجذر، وتقوم بتثبيت النيتروجين في الداخل، وبذلك تشارك في الدورة النيتروجينية
ما هو النيتروجين
النيتروجين هو عنصر كيميائي ينتمي لمجموعة لافلز، ويتواجد في الحياة الطبيعية على شكل غازي ولا يمتلك لونا أو مذاقا أو رائحة
يتألف الجو فيه من النيتروجين فقط بنسبة تزيد عن خمس وسبعين من تكوين الهواء، وعلى الرغم من وفرة وجود النيتروجين في الكون، فإنه لا يوجد استخدام واضح له للبشر والحيوانات الأخرى.
يحتاج النيتروجين إلى الوجود في شكل أمونيا حتى يتمكن الكائن الحي من استخدامه، وعندئذ يدخل في حالة تسمح له بالتثبيت، وهي جزء ضروري من دورة النيتروجين. وإذا لم يكن النيتروجين متاحًا في هذا الشكل، فلن يتمكن الكائن الحي الذي يحتاج إلى النيتروجين من استخدامه.
مراحل دورة النيتروجين
تعد أهمية النيتروجين في أنه لازم جدا لإنشاء البروتين، وتلك أهميتها في قدرتها على البناء لجزء هام ألا وهو العضل، حيث تحتاج له بشدة الحمض النووي والانزيم ، و غيره من الهرمون، وهو يعد جزء أساسي من الخلية فيما يخص بروتوبلازم ذاتها ، و يدخل في تكوينات الانسان والحيوان في المساعدة على تكون شعر و صوف تلك المخلوقات ، كذلك فإنه مهم في تصنيع الأمونيا الثلاثية الهيدروجين أو الأمونياك ، ويساهم في الصناعات الخاصة بالاستانلس.
يتم تداول غاز النيتروجين في الجو والتربة والماء والنباتات والحيوانات الموجودة في الأرض في دورة مستمرة، وتتبع تلك الدورة العملية التالية:
يحث التثبيت للنيتروجين المتوافر في الجو وتربة الأرض ، ثم تقوم النباتات بعملية امتصاص النيتروجين عن طريق الجذر الموجود في التربة، مما يجعل الحيوانات تعيش على التغذية من ذلك النبات، وعند موت أي من الحيوان أو النبات و يحدث له عملية تحلل، وهذا يحدث عن طريق البكتيريا في الهواء ، وينطلق الغاز والمعني هنا النيتروجين في دورة حياة مرة أخرى إلى الهواء.
تقومبكتيريا موجودة في جذر بعض أصناف البقوليات، مثل الفول والحمص، وتسمى بعقدية، بتغيير غاز النيتروجين وتحويله إلى أيون الأمونيوم.
يتم تحويل الأيونات الموجودة في بكتيريا من أيون الأمونيوم إلى أيونات أخرى عن طريق الاندماج بين الأمونيا والأكسجين، ويتم تحويل بكتيريا من أيونات النتريت إلى نترات.
تعتمد النباتات على مواد معينة من الأرض من خلال الجذور وتستخدمها في تركيب المركبات النيتروجينية العضوية.
هي عملية تحول البكتيريا والنتروجين الجوي إلى مركبات مفيدة للنباتات، حيث يتم استخدام الطاقة المخزنة في روابط النتروجين لإحداث تغيير فيه، مما يؤدي إلى تحوله إلى ثاني أكسيد النتروجين الذي يتحول بعد ذلك إلى نترات تصل إلى التربة عن طريق المطر، ويتم نقل الفوائد بذلك إلى النباتات
تعد كمية النيتروجين التي يتم تثبيتها بهذه الطريقة مهمة، عندما يتم مقارنتها بالتثبيت الحيوي الذي يحدث بشكل طبيعي.
عملية تثبيت النيتروجين بالأسلوب الصناعي ، تلك الأسلوب يخص السماد الكيميائي، فهو يتم انتاجه صناعيا ، وتستخدم في تلك العملية مركب أمونيوم ، مع نترات مصنعة، حتى ينتفع النبات به عن طريق سماد مما يجعل من أهمية دورة النيتروجين ذو قيمة في البيئة وفي وجود نظام متزن،حتى يتم البناء المطلوب للنيتروجين والذي يعد ضروري ، حتى تستطيع النباتات والحيوانات والإنسان حصول على الغذاء ، ويحدث له بناية للخلايا، وبقاء الناحية الخاصة بالوراثة ، ومما يقلل من احتمالية حدوث حريق.