تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية

تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية…، سيأخذنا موقع القمة في رحلة علمية بسيطة للتعرف على كيفية تحول غاز النتروجين إلى مواد نيتروجينية يمكن امتصاصها من قِبل التربة لتستفيد منها النباتات وباقي الكائنات الحية.

تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية

إن تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية تثبيت النتروجين، وهي أحد العمليات الأساسية لاستمرار الحياة.

إذ يُعد عنصر النتروجين هو أساس الحياة، فبالإضافة إلى أنه أكثر عنصر متوفر في الغلاف الجوي، فهو أكثر العناصر المستخدمة في سلسلة الكائنات الحية البشرية وغير البشرية خاصةً النباتات التي تتأثر بنسبة النتروجين الموجود في التربة، حيث أن قلته تؤدي إلى قلة المحصود من تلك الزراعات، وزيادته تؤدي إلى تسمم التربة.

بالإضافة إلى ما سبق فإن النباتات لا تستطيع الاستفادة من الصورة الغازية للنتروجين N2 إلا بعد تحويله إلى مواد تستطيع امتصاصها، ومن ثم الاستفادة الصحيحة منه، وعملية التحويل تلك تُسمى علميًا بتثبيت النتروجين.

عملية تثبيت النتروجين

كما سبق الذكر أن في دورة النتروجين يتم تحويل غاز النتروجين إلى صورة يمكن للنباتات الاستفادة منها والتي تعرف بعملية تثبيت النتروجين، وتتم هذه العملية بعدة طرق طبيعية وبشرية، نشرح كلًا منها على النحو التالي:

1- تثبيت النتروجين عن طريق البكتيريا

يوجد في التربة نوعان من البكتيريا، أولاهما البكتيريا الحرة “غير التكافلية” مثل البكتيريا الزرقاء، والطحالب الخضراء المزرقة، وهذا النوع لا يحتاج لبناء علاقة تكافلية مع النبات لإتمام عملية التثبيت.

النوع الثاني هي البكتيريا التكافلية المثبتة للنتروجين في العقد الجذرية للنباتات – التي تقوم بعمل علاقة تكافلية بينها وبين جذور النباتات فيقوم كلٌ منهما بتوفير حاجة للآخر- حيث توفر النباتات الطاقة اللازمة للبكتيريا من خلال عملية البناء الضوئي، وتقوم البكتيريا باستخدام جزءًا من تلك الطاقة لتثبيت النتروجين.

كلا النوعان من البكتيريا تقوم بتحويل النتروجين الموجود في الغلاف الجوي من صورته الغازية N2 إلى سلسلة من مركبات الأمونيا NH3 والأمونيوم   NH4اللذان يتم تحويلهما إلى مركب النتريت NO2 بفعل بكتيريا النتروجين “الأزوتية”.

لتستمر عملية التحويل بفعل نفس البكتيريا حتى تتكون النترات -NO3 والتي تنتقل بدورها إلى باقي أجزاء النبات عن طريق الجذور لتُستخدم في نمو الأنسجة النباتية، وباقي العمليات الحيوية مثل صنع البروتينات.

بناءً على ما سبق فإن تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية تثبيت النتروجين من النوع الأول التي تم ذكرها بالتفصيل.

اقرأ أيضًا: هل تعلم عن مادة العلوم

2- تثبيت النتروجين بفعل الكائنات المُحلِلة

بعد معرفة أن عملية تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية تثبيت النتروجين، ننتقل إلى نوع آخر من تثبيت النتروجين، والذي يتم عن طريق البكتيريا المُحلِلة للنتروجين العضوي.

حيث توجد صورة أخرى للنتروجين في الطبيعة وهي الصورة العضوية الناتجة عن فضلات الحيوانات، وبقايا الكائنات الميتة، وهذا النتروجين العضوي تستقبله البكتيريا والفطريات المتخصصة في تحليله إلى مركبات الأمونيا والأمونيوم، التي يتم تحليلهم بفعل البكتيريا الأزوتية إلى النتريت ثم النترات الذي تمتصه التربة.

3- تثبيت النتروجين بفعل البرق

يمكن تثبيت النتروجين عن طريق نشاط البرق حيث ينتج عنه طاقة تسمح بحدوث تفاعل بينه وبين الأكسجين والنتروجين الجوي ليتم إنتاج أكسيد النتروجين NO وثاني أكسيد النتروجين NO2 اللذان يدخلان إلى التربة على هيئة نترات، وهي صورة النتروجين التي يمكن للتربة امتصاصها.

4- تثبيت النتروجين صناعيًا

بعد الإلمام بطرق تثبيت النتروجين الطبيعية، نوضح كيفية تثبيت النتروجين صناعيًا، والذي يتم من خلال عملية تسميد التربة الزراعية، وهذا السماد قد يكون على صورتين الأولى هي إضافة النترات بصورة مباشرة للتربة.

أما الثانية فهي تكوين السماد عن طريق اتحاد النتروجين مع الهيدروجين تحت ظروف ضغط ودرجة حرارة مرتفعين ليكون الناتج هو الأمونيا NH3، التي يمكن معالجتها لإنتاج نترات الأمونيوم NH4NO3، ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه عند إضافة هذه المركبات السابقة للتربة تقوم بتحليلها لإنتاج النترات التي تستطيع امتصاصها.

اقرأ أيضًا: هل تعلم عن العلوم والتكنولوجيا

البكتيريا المثبتة للنتروجين

في إطار الحديث عن تحويل غاز النتروجين الى مواد نيتروجينية بفعل البكتيريا في دورة النتروجين هي عملية تثبيت النتروجين التي تم شرحها بالتفصيل، نذكر الآن الأنواع المختلفة للبكتيريا التي تقوم بتلك العملية، وذلك على النحو التالي:

تُعد عملية تثبيت النتروجين عن طريق البكتيريا من أهم العمليات التي تحدث على كوكب الأرض، حيث بدونها لن يتم الحصول على النتروجين العنصر الأساسي في صناعة البروتينات في الكائنات الحية والكثير من الفوائد التي لا غنى عنها.