Kepentingan Kitar Nitrogen Kepada Alam Sekitar & Manusia

Nitrogen adalah komponen utama bagi tubuh organisma hidup. Atom nitrogen boleh didapati di semua protein dan DNA.

Apa itu Kitar Nitrogen?

Kita boleh dapat penerangan dan huraian kitar nitrogen seperti berikut: nitrogen berada di tanah di bawah kaki kita, di dalam air yang kita minum, dan di udara yang kita bernafas. Sebenarnya, nitrogen adalah unsur paling banyak di atmosfer Bumi: kira-kira 78% atmosfera adalah nitrogen! Nitrogen adalah penting untuk semua makhluk hidup, termasuk manusia.

Ia memainkan peranan penting dalam pertumbuhan tanaman: terlalu sedikit nitrogen dan tanaman tidak dapat berkembang dan akan menyebabkan hasil tanaman yang rendah. Tetapi terlalu banyak nitrogen juga boleh menjadi toksik kepada tumbuhan. Nitrogen diperlukan untuk bekalan makanan kita, tetapi pada masa yang sama, nitrogen berlebihan boleh membahayakan alam sekitar.

Definisi

Maksud kitar nitrogen merujuk kepada kitaran atom nitrogen melalui sistem hidup dan bukan hidup di bumi. Kitaran nitrogen adalah sangat penting untuk kehidupan manusia di Bumi. Melalui kitaran, nitrogen atmosfera diubah menjadi bentuk yang dapat dimasukkan tumbuhan ke dalam protein baru.

Contoh dan model Kitar Nitrogen – ketahui bagaimana ia berlaku dalam diorama ini

Proses Pengikatan Nitrogen Yang Ringkas

Melalui rangkaian transformasi mikroba, nitrogen disediakan untuk tanaman, yang pada akhirnya dapat mempertahankan semua kehidupan haiwan. Langkah-langkahnya, yang sama sekali tidak berurutan, termasuk dalam klasifikasi seperti berikut: fiksasi nitrogen, asimilasi nitrogen, ammonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi.

Fiksasi nitrogen

Proses ini adalah di mana nitrogen dinitrogen jadi bentuk gas, N2 diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisma hidup. Ia terjadi sebagai akibat proses atmosfera seperti kilat, tetapi kebanyakan fiksasi dilakukan oleh bakteria hidup bebas dan simbiosis.

Asimilasi

Asimilasi adalah proses di mana tumbuhan dan haiwan memasukkan NO3- dan amonia yang terbentuk melalui fiksasi nitrogen dan nitrifikasi. Tumbuhan mengambil bentuk nitrogen ini melalui akarnya, dan memasukkannya ke dalam protein tumbuhan dan asid nukleik. Haiwan kemudian dapat menggunakan nitrogen dari tisu tumbuhan.

Amonimifikasi

Asimilasi menghasilkan jumlah nitrogen organik yang banyak, termasuk protein, asid amino, dan asid nukleik. Ammonifikasi terlibat proses penukaran nitrogen organik menjadi ammonia. Amonia yang dihasilkan oleh proses ini diekskresikan ke dalam persekitaran dan kemudian tersedia untuk nitrifikasi atau asimilasi.

Nitrifikasi

Proses nitrifikasi memerlukan oksigen (amonia menyumbang kepada BOD air sisa) sehingga akan menghabiskan oksigen yang diperlukan oleh organisma lain. Ia adalah wajar untuk mengubah amonia sebagai sebahagian daripada proses rawatan sisa, di mana pengudaraan dan keadaan lain, seperti suhu dapat dikawal.

Denitrifikasi

Mikroorganisma tanah memerlukan oksigen untuk jadi bahan bakar. Apabila tanah sangat basah, air mengisi ruang antara zarah tanah. Ini meninggalkan sedikit ruang untuk oksigen. Sebilangan mikroorganisma tanah dapat memperoleh oksigen yang mereka perlukan dari bahagian oksigen dari bentuk nitrogen (NO2-) dan nitrat (NO3-). Apabila ini berlaku, gas nitrogen (N2) dan nitrogen oksida (N2O) terbentuk. Gas-gas ini kembali ke atmosfera, dan ini merupakan kitaran denitrifikasi di dalam tanah.

Contoh Pendenitritan Bakteria (Denitrifikasi Bakteria)

Mikroorganisma yang tindakannya menghasilkan penukaran nitrat di dalam tanah untuk membebaskan nitrogen atmosfera, sehingga menurunkan kesuburan tanah dan mengurangkan produktiviti pertanian. Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans, dan beberapa spesies Serratia, Pseudomonas, dan Achromobacter terlibat sebagai denitrifiers.

Dalam keadaan anaerobik (seperti di tanah berawa atau air), pseudomonas aeruginosa boleh mengurangkan jumlah nitrogen tetap (sebagai baja) hingga 50 peratus. Tanpa denitrifikasi, bagaimanapun, bekalan nitrogen bumi akhirnya akan terkumpul di lautan, kerana nitrat sangat larut dan terus-dilepaskan dari tanah ke badan air yang berdekatan. Ini merupakan satu cara nitrat disingkirkan daripada tanah ke dalam laut.

Cara di mana haiwan boleh menukar nitrogen kepada tanah

Sisa tumbuhan dan haiwan terurai dapat menambahkan nitrogen ke dalam tanah. Bakteria di dalam tanah mengubah bentuk nitrogen menjadi bentuk yang boleh digunakan oleh tumbuhan. Tumbuhan menggunakan nitrogen di dalam tanah untuk tumbuh. Orang dan haiwan memakan tanaman; maka sisa haiwan dan tumbuhan mengembalikan nitrogen ke tanah semula. Proses ini menyelesaikan kitaran nitrogen yang sempurna.

Apakah fungsi bakteria pengikat nitrogen (Nitrogen Fixing Bacteria)?

Mikroorganisma yang mampu mengubah nitrogen atmosfera menjadi nitrogen tetap (sebatian bukan organik yang boleh digunakan oleh tumbuhan). Lebih daripada 90 peratus daripada semua fiksasi nitrogen dilakukan oleh organisma ini. Jadi backteria pengikat nitrogen memainkan peranan penting dalam kitar nitrogen.

Kepentingan kitar nitrogen kepada alam sekitar

Kitaran nitrogen membantu membawa nitrogen lengai dari udara ke dalam proses biokimia pada tumbuhan dan kemudian ke haiwan. Tumbuhan memerlukan nitrogen untuk mensintesis klorofil dan oleh itu kitaran nitrogen sangat penting bagi tumbuhan.

Semasa proses amonifikasi, bakteria membantu menurunkan bahan haiwan dan tumbuhan yang terurai. Ini membantu membersihkan alam sekitar secara semula jadi. Dengan kitaran nitrogen, nitrat dan nitrit dilepaskan ke dalam tanah dapat membantu memperkaya tanah dengan nutrien yang diperlukan untuk penanaman.

Oleh kerana tumbuhan menggunakan nitrogen untuk proses biokimia, haiwan perlu memperoleh sebatian nitrogen dan nitrogen dari tumbuhan. Nitrogen diperlukan sebagai bahagian yang tidak terpisahkan dari komposisi sel. Ini disebabkan oleh kitaran nitrogen bahawa haiwan juga dapat pakai nitrogen yang wujud di udara.

Apa beza nitrat dan nitrit?

Nitrat dan nitrit adalah dua jenis sebatian yang berbeza. Nitrat (NO3) terdiri daripada satu atom nitrogen dan tiga atom oksigen. Nitrit (NO2) terdiri daripada satu atom nitrogen dan dua atom oksigen. Nitrat agak lengai, yang bermaksud stabil dan tidak mungkin berubah dan menyebabkan bahaya.

Walau bagaimanapun, bakteria di dalam mulut atau enzim dalam badan dapat mengubahnya menjadi nitrit, dan ini mungkin boleh membahayakan. Jadi, ringkas kata, nitrat boleh berubah menjadi nitrit, yang kemudian boleh membentuk oksida nitrat (baik) atau nitrosamin (buruk).

Kepentingan kepada manusia dan tumbuhan

Ia adalah penting bagi manusia dari sel dan proses seperti asid amino, protein dan juga DNA kita. Ia juga diperlukan untuk membuat klorofil pada tanaman, yang digunakan dalam fotosintesis untuk membuat makanan mereka. Sebagai sebahagian daripada proses kehidupan ini, nitrogen diubah dari satu bentuk kimia ke bentuk kimia yang lain.

Bagaimana dapat mengekalkan keseimbangan alam?

Keseimbangan alam sekitar adalah sangat penting. Jika tidak cukup nitrogen tanaman tidak dapat tumbuh dan ini akan menyebabkan hasil tanaman yang rendah. Tetapi terlalu banyak nitrogen boleh menjadi toksik kepada tumbuhan, dan juga boleh membahayakan persekitaran kita.

Pengedaran nitrogen melalui ekosistem sangat penting untuk mengekalkan ekosistem yang produktif dan sihat tanpa memperolehi nitrogen yang terlalu banyak atau terlalu kurang. Kitar nitrogen dapat mengekalkan keseimbangan alam dan ekosistem. Biarpun ekosistem kolam juga dapat dikekalkan.

Dengan berusaha ke arah pemahaman yang lebih lengkap mengenai kitaran nitrogen dan kitaran lain yang bermain di sistem semula jadi dalam bumi ini, kita dapat memahami dengan lebih baik bagaimana melindungi sumber semula jadi dengan lebih baik.

Soalan sains tentang kitar nitrogen boleh dikeluarkan dalam peperiksaan SPM, atau STPM. Bagi pelajar yang ambil subjek biologi, mereka perlu tahu dengan teliti tentang subjek ini bila berada di tingkatan 4 atau tingkatan 5. Jika nak hafalkan, ada biak untuk mereka ambil nota dan buat latihan yang luas.