Κύκλοι των Θρεπτικών - Βιογεωχημικοί Κύκλοι Οργανισμοί & θρεπτικές ουσίες Τα στοιχεία που απαιτούνται για την ανάπτυξη, διατήρηση & αναπαραγωγή των οργανισμών ονομάζονται θρεπτικά, π.χ. φώσφορος (Ρ), άνθρακας (C), άζωτο (Ν), κάλιο (Κ), σίδηρος (Fe), κ.λπ. Από τα 92 στοιχεία που υπάρχουν στη φύση τα 30-40 είναι απαραίτητα στους οργανισμούς. Διακρίνονται σε: 1. Μακροθρεπτικά: αυτά που χρειάζονται σε μεγάλες ποσότητες & παίζουν κύριο ρόλο στη δημιουργία του πρωτοπλάσματος π.χ. άνθρακας, οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο ~> 95%του ξηρού βάρους της ζώσας ύλης. Άλλα μακροθρεπτικά όπως το κάλιο, το θείο & ο φώσφορος είναι αναγκαία σε μικρότερες ποσότητες. EVA PAPASTERGIADOU 1
Οργανισμοί & θρεπτικές ουσίες 2. Μικροθρεπτικά ήιχνοστοιχεία: απαραίτητα για τη ζωή, οι οργανισμοί τα χρειάζονται σε πολύ μικρές ποσότητες. Τα φυτά χρειάζονται 10 τουλάχιστον μικροθρεπτικά, π.χ. σίδηρος, χαλκός, ψευδάργυρος & βόριο προέρχονται απ την αποσάθρωση πετρωμάτων Η χρησιμοποίηση, μετασχηματισμός, διακίνηση και επαναχρησιμοποίηση των θρεπτικών στοιχείων στα οικοσυστήματα αναφέρεται με τον όρο ανακύκλωση των θρεπτικών (Nutrient cycling). Η μελέτη της ανακύκλωσης των θρεπτικών γίνεται μέσα από τη μελέτη των βιογεωχημικών κύκλων Κύκλοι των Θρεπτικών - Βιογεωχημικοί Κύκλοι Οι κύκλοι των θρεπτικών είναι μία από τις πιο σημαντικές οικολογικές διεργασίες, λόγω της φυσιολογικής σημασίας των θρεπτικών, της σχετικής τους σπανιότητας & της επίδρασής τους στο ρυθμό της πρωτογενούς παραγωγής. Τρεις κύκλοι παίζουν ιδιαίτερα εξέχοντες ρόλους: ο κύκλος του φωσφόρου, ο κύκλος του αζώτου & ο κύκλος του άνθρακα. EVA PAPASTERGIADOU 2
Κύκλοι των Θρεπτικών Αποθέματα & Ρυθμοί ροής Απόθεμα στοιχείου ή χημικής ένωσης θεωρείται η ποσότητα του που βρίσκεται αποθηκευμένη σε βιοτικά ή αβιοτικά στοιχεία του οικοσυστήματος. Οι ρυθμοί ροής εκφράζουν την ποσότητα του στοιχείου ή της ουσίας που μεταφέρεται από ένα απόθεμα στο άλλο στη μονάδα του χρόνου & στη μονάδα επιφάνειας ή όγκου εντός του οικοσυστήματος. Τα αποθέματα των στοιχείων αλληλεξαρτώνται μέσω των ρυθμών μεταφοράς κάθε στοιχείου από απόθεμα σε απόθεμα Βασικά χαρακτηριστικά βιογεωχημικών κύκλων Κάθε βιογεωχημικός κύκλος αποτελείται από 2 μέρη: 1. Μια δεξαμενή αποθήκευσης, ένα μη βιολογικό μέρος που κινείται αργά & είναι απρόσιτο στους οργανισμούς. 2. Μια δεξαμενή ανταλλαγής, ένα μικρότερο & πιο ενεργό τμήμα, όπου τα θρεπτικά ανταλλάσσονται ανάμεσα στα βιοτικά & αβιοτικά μέρη του οικοσυστήματος EVA PAPASTERGIADOU 3
Τύποι Βιογεωχημικών κύκλων Διακρίνονται ανάλογα με το είδος της δεξαμενής αποθήκευσης σε δύο κατηγορίες: Αέριοι κύκλοι: Η δεξαμενή αποθήκευσης τους είναι η ατμόσφαιρα. Τα θρεπτικά εισέρχονται & εξέρχονται από τη βιόσφαιρα σε αέρια μορφή. Ιζηματογενείς κύκλοι: Η δεξαμενή αποθήκευσής τους είναι ο στερεός φλοιός της γης. Τα θρεπτικά εισέρχονται στη βιόσφαιρα απ τα εδάφη & τα πετρώματα που αποσαθρώνονται & εξέρχονται με την αποικοδόμηση & τη διάσπαση των οργανικών ενώσεων. Τέλειοι & ατελείς κύκλοι Η διάκριση αυτή αναφέρεται στην ικανότητα αποκατάστασης των φυσιολογικών ρυθμών ροής όταν διαταραχτεί η αρχική ισορροπία ανακύκλωσης. Οι τέλειοι κύκλοι χαρακτηρίζονται από: Μεγάλο διαθέσιμο αβιοτικό απόθεμα (δεξαμενή ανταλλαγής) θεωρείται η ποσότητα της ουσίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ελεύθερα από τα βιοτικά στοιχεία του οικοσυστήματος & EVA PAPASTERGIADOU 4
Τέλειοι & ατελείς κύκλοι Οι τέλειοι κύκλοι χαρακτηρίζονται & από: Παρουσία αρνητικών ανασχετικών μηχανισμών ρύθμισης (αναδράσεων) Οι ατελείς κύκλοι έχουν μικρή ρυθμιστική ικανότητα σε περίπτωση διαταραχής των ρυθμών ανακύκλωσης Σταθερότητα Βιογεωχημικών κύκλων Οι κύκλοι διαφέρουν στο βαθμό ανταλλαγής των στοιχείων μεταξύ των βιοτικών & αβιοτικών μερών του οικοσυστήματος. Γενικά η ανταλλαγή στους αέριους κύκλους είναι πιο πλήρης (τέλειοι κύκλοι) απ τους ιζηματογενείς (ατελείς κύκλοι). Οι περισσότεροι αέριοι κύκλοι, όπως του άνθρακα, του υδρογόνου & του οξυγόνου αυτορυθμίζονται σε περίπτωση τοπικών μεταβολών λόγω της μεγάλης δεξαμενής αποθήκευσης που διαθέτουν & θεωρούνται πιο σταθεροί. EVA PAPASTERGIADOU 5
Σταθερότητα Βιογεωχημικών κύκλων Οι ιζηματογενείς όπως του Φωσφόρου & του θείου είναι λιγότερο πλήρεις (ατελείς κύκλοι) & διαταράσσονται εύκολα από δράσεις τοπικού χαρακτήρα. Τοπικές διακυμάνσεις στη δεξαμενή αποθήκευσης ή ανταλλαγής ρυθμίζονται δυσκολότερα από τους αέριους κύκλους. Γενικά οι ιζηματογενείς κύκλοι είναι πιο ευαίσθητοι στην ανθρώπινη παρέμβαση. Ρυθμοί ανακύκλωσης θρεπτικών Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό ανακύκλωσης είναι οι ακόλουθοι: Ηφύσητουστοιχείου. Ορισμένα θρεπτικά ανακυκλώνονται με γρηγορότερους ρυθμούς εξαιτίας των χημικών χαρακτηριστικών τους & του τρόπου που χρησιμοποιούνται, απ τους οργανισμούς. Τα θρεπτικά των αέριων κύκλων ανακυκλώνονται συνήθως γρηγορότερα από εκείνα των ιζηματογενών κύκλων. Ορυθμόςανάπτυξηςφυτών& ζώων. Επηρεάζει το ρυθμό πρόσληψης των θρεπτικών & την κυκλοφορία τους μέσα στα τροφικά δίκτυα. EVA PAPASTERGIADOU 6
Ρυθμοί ανακύκλωσης θρεπτικών Ο ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης. Εξαρτάται κυρίως, απ το κλίμα & τον τύπο του εδάφους. Σε εδάφη ευνοϊκά, π.χ. των θερμών & υγρών περιοχών, οι αποικοδομητές συναντώνται σε πυκνότητες της τάξης των εκατομμυρίων/gr εδάφους. Αυτό διευκολύνει τη ταχεία αποικοδόμηση της βιομάζας & τη γρήγορη απελευθέρωση των θρεπτικών. Στις κρύες & υγρές περιοχές αντίθετα, τα βακτήρια & οι μύκητες είναι λίγα & η αποικοδόμηση γίνεται με πιο αργούς ρυθμούς. Μπορεί να παρατηρηθεί συσσώρευση οργανικής ύλης εξαιτίας του αργού ρυθμού καταστροφής της. Ρυθμοί ανακύκλωσης θρεπτικών Σημαντικόρόλοστορυθμόαποικοδόμησηςτου εδάφους παίζει & η οξύτητα. Τα αλκαλικά εδάφη γενικά, υποβοηθούν τη γρήγορη αποικοδόμηση της οργανικής ύλης, ενώ τα όξινα, που δεν είναι ευνοϊκά γιαταβακτήρια, εμποδίζουν τη γρήγορη αποσύνθεση. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, π.χ. η γεωργία& η αποψίλωση των δασών επηρεάζουν το ρυθμό με τον οποίο τα μεταλλικά θρεπτικά αποπλένονται από το έδαφος με το νερό της βροχής, ή ηκαύσητων ορυκτών καυσίμων απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες θείου & διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. EVA PAPASTERGIADOU 7
Όλυμπος (Καταφύγιο 2100 m) Pinus heldreichii Κύκλος του νερού EVA PAPASTERGIADOU 8
Παρεμβάσεις στον υδρολογικό κύκλο Με τη λήψη ποσοτήτων νερού από τα ποτάμια, τις λίμνες & τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα, π.χ. πυκνοκατοικημένες περιοχές ή υπερβολικά αρδευόμενες οι γεωτρήσεις οδήγησαν στην πτώση του υδροφόρου ορίζοντα ή την εισβολή θαλασσίου αλμυρού νερού. Με την εκχέρσωση & απογύμνωση μεγάλων εκτάσεων από βλάστηση, την κατασκευή δρόμων, εξόρυξη ορυκτών κ.ά. μειώνεται η διήθηση του νερού, η οποία τροφοδοτεί τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Έτσι αυξάνει ο κίνδυνος πλημμυρών & η ταχύτητα της απορροής του νερού, προκαλώντας μεγαλύτερη διάβρωση & κατολισθήσεις του εδάφους. Υδροφόρος με μια αρτεσιανή γεώτρηση & δύο άλλες γεωτρήσεις που εισχωρούν στο υδροφόρο στρώμα για να φέρουν νερό στην επιφάνεια EVA PAPASTERGIADOU 9
Είσοδος θαλασσινού νερού στον υδροφόρο. Η άντληση χαμηλώνει τη στάθμη του γλυκού νερού & έχουμε υφαλμύρωση Κύκλος του άνθρακα Ο άνθρακας είναι ένα σημαντικό μέρος όλων των οργανικών μορίων & ως συστατικά της ατμόσφαιρας οι ενώσεις του άνθρακα όπως το διοξείδιο του άνθρακα CO 2 & το μεθάνιο CH 4, επηρεάζουν σημαντικά το παγκόσμιο κλίμα. Αυτή η σύνδεση μεταξύ του ατμοσφαιρικού άνθρακα & του κλίματος έχει οδηγήσει όλα τα έθνη του πλανήτη σε συζητήσεις πάνω στην οικολογία του κύκλου του άνθρακα. EVA PAPASTERGIADOU 10
Κύκλος του άνθρακα Ο άνθρακας μεταφέρεται μεταξύ των οργανισμών & της ατμόσφαιρας με δύο βιολογικές διαδικασίες: φωτοσύνθεση & αναπνοή. Η φωτοσύνθεση απομακρύνει CO 2 από την ατμόσφαιρα, ενώ η αναπνοή από τους παραγωγούς, καταναλωτές & αποικοδομητές, επιστρέφει άνθρακα στην ατμόσφαιρα με τη μορφή του CO 2. Στα υδατικά οικοσυστήματα, το CO 2 πρέπει πρώτα να διαλυθεί στο νερό, για να χρησιμοποιηθεί από τους παραγωγούς & βρίσκεται σε χημική ισορροπία με το διττανθρακικό HCO 3- & το ανθρακικό CO 3-2 ιόν. Κύκλος του άνθρακα EVA PAPASTERGIADOU 11
Κύκλος του άνθρακα Ένα μέρος του άνθρακα ανακυκλώνεται ταχύτατα μεταξύ των οργανισμών & της ατμόσφαιρας & ένα άλλο παραμένει απομονωμένο σε σχετικά μη διαθέσιμες μορφές για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ο άνθρακας μέσα στα εδάφη, στην τύρφη, στα ορυκτά καύσιμα & στα ανθρακικά πετρώματα θα χρειαζόταν μεγάλο χρονικό διάστημα για να επιστρέψει στην ατμόσφαιρα. Στη σύγχρονη εποχή όμως, τα ορυκτά καύσιμα αποτελούν μια από τις κύριες πηγές ατμοσφαιρικού CO 2, λόγω της εκμετάλλευσης τους από τον άνθρωπο για παραγωγή ενέργειας. Παρεμβάσεις στον κύκλο του Άνθρακα Η αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού & της χρήσης των φυσικών πόρων οδήγησαν στη διαταραχή του κύκλου του άνθρακα προσθέτοντας CO 2 στην ατμόσφαιρα με μεγαλύτερους ρυθμούς από αυτούς που μπορούν οι ωκεανοί & τα φυτά να απορροφήσουν. Η διαταραχή του κύκλου γίνεται με τις ακόλουθες διαδικασίες: Την καταστροφή των δασών & των θαμνώνων που άφησε λιγότερες εκτάσεις με βλάστηση ηοποία απορροφά CO 2 καθαρίζοντας την ατμόσφαιρα. EVA PAPASTERGIADOU 12
Ένα ατμοσφαιρικό αρχείο 1.000 ετών του CO 2 (Post κ.α. 1990). Παρεμβάσεις στον κύκλο του Άνθρακα Την καύση ορυκτών καυσίμων & δασών που παράγουν CO 2 το οποίο προστίθεται στην ατμόσφαιρα. Οι διάφορες μορφές ρύπανσης όπως όξινη βροχή, μείωση του στρώματος του όζοντος, ευτροφισμός κ.λπ. επιδρούν στα υδάτινα, τα χερσαία οικοσυστήματα & την ατμόσφαιρα με τεράστιες επιπτώσεις στους οργανισμούς, στους κύκλους της ύλης & συνεπώς & στον κύκλο του C. EVA PAPASTERGIADOU 13
Κύκλος του Φωσφόρου Στοιχείο απαραίτητο στην ενεργητική δέσμευση, αποταμίευση & μεταφορά ενέργειας, τη γενετική & τη δομή των ζωντανών συστημάτων (μόρια ΑΤΡ, RNA, DNA & φωσφολιπίδια) Ο κύκλος του φωσφόρου σε παγκόσμιο επίπεδο δεν περιλαμβάνει ένα σημαντικό ατμοσφαιρικό απόθεμα Οι μεγαλύτερες ποσότητες συναντώνται σε ορυκτά κοιτάσματα & θαλάσσια ιζήματα. Το έδαφος μπορεί να περιέχει σημαντικές ποσότητες φωσφόρου, όμως σε χημικές μορφές που δεν είναι άμεσα διαθέσιμες στα φυτά. Αποθέματα του κύκλου του φωσφόρου Τη δεξαμενή αποθήκευσης του φωσφόρου αποτελούν τα κρυσταλλικά πετρώματα των φωσφορικών αλάτων, ενώ η δεξαμενή ανταλλαγής περιλαμβάνει την ανακύκλωση ανάμεσα στους οργανισμούς, το έδαφος & τα ρηχά θαλάσσια ιζήματα. Ιζηματογενή πετρώματα, τα οποία είναι ιδιαίτερα πλούσια σε φώσφορο, εξορύσσονται για παρασκευή λιπασμάτων για καλλιέργειες. EVA PAPASTERGIADOU 14
Κύκλος του Φωσφόρου σε ένα λιμναίο οικοσύστημα Χαρακτηριστικά του κύκλου του φωσφόρου Ο φώσφορος απελευθερώνεται αργά στα χερσαία & υδάτινα οικοσυστήματα μέσω της αποσάθρωσης των πετρωμάτων, απορροφάται από τα φυτά & ανακυκλώνεται μέσα στα οικοσυστήματα. Μεγάλη ποσότητα φωσφόρου παρασύρεται στα ποτάμια & οδηγείται στους ωκεανούς, όπου & θα παραμείνει σε διαλυτή μορφή μέχρις ότου οδηγηθεί στα ωκεάνια ιζήματα. Τα τελευταία θα μετασχηματιστούν σε φωσφορούχα ιζηματογενή πετρώματα, τα οποία μέσω της γεωλογικής ανύψωσης μπορούν να σχηματίσουν νέα ξηρά. EVA PAPASTERGIADOU 15
Κύκλος του φωσφόρου EVA PAPASTERGIADOU 16
Παρεμβάσεις στον κύκλο του Φωσφόρου Ο Φώσφορος κινείται μέσω του νερού, του στερεού φλοιού της γης & των οργανισμών. Δενκυκλοφορείστηνατμόσφαιρα ΠαρεμβαίνουμεστονκύκλοτουΦωσφόρουκυρίως με δύο τρόπους: Εξορύσσοντας μεγάλες ποσότητες φωσφορικών πετρωμάτων για να παράγουμε ανόργανα λιπάσματα & απορρυπαντικά. Παρεμβάσεις στον κύκλο του Φωσφόρου Προσθέτοντας περίσσεια φωσφόρου στα υδάτινα οικοσυστήματα από τις απορροές των ζωικών αποβλήτων των κτηνοτροφικών μονάδων, των εμπορικών φωσφορούχων λιπασμάτων των αγρών & την αποφόρτιση των αστικών υγρών αποβλήτων. Υπερβολικές ποσότητες αυτών των θρεπτικών προκαλούν εκρηκτική ανάπτυξη των φυκών, & των υδροβίων φυτών διασπώντας τη ζωή των υδάτινων οικοσυστημάτων με την αποστέρηση του διαλυμένου οξυγόνου από το νερό (ευτροφισμός). EVA PAPASTERGIADOU 17
Κύκλος του αζώτου Το άζωτο είναι σημαντικό για τη δομή & τη λειτουργία των οργανισμών ως μέρος βασικών βιομορίων π.χ. αμινοξέων, νουκλεϊνικών οξέων, πορφυρινικών δακτυλίων χλωροφύλλης & αιμοσφαιρίνης. Τα αποθέματα αζώτου μπορεί να περιορίζουν τους ρυθμούς της πρωτογενούς παραγωγής στα θαλάσσια & χερσαία περιβάλλοντα. Ο κύκλος του αζώτου περιλαμβάνει ένα κύριο ατμοσφαιρικό απόθεμα με τη μορφή μοριακού αζώτου Ν 2 (~78% της τροπόσφαιρας) Κύκλος του αζώτου Οι οργανισμοί που μπορούν να χρησιμοποιήσουν άμεσα το ατμοσφαιρικό άζωτο ονομάζονται αζωτοδεσμευτικοί & περιλαμβάνουν (1) κυανοβακτήρια ή κυανοπράσινα φύκη, τωνγλυκώννερών, των θαλασσίων & των χερσαίων εδαφικών περιβαλλόντων, (2) βακτήρια του εδάφους που διαβιούν ελεύθερα (3) βακτήρια που συμβιούν με τις ρίζες των ψυχανθών φυτών & (4) ακτινομύκητες που συνδέονται με τις ρίζες των σκλήθρων, Αlnus & άλλων ξυλωδών ειδών. EVA PAPASTERGIADOU 18
Βιολογική δέσμευση του αζώτου Κύκλος του αζώτου Η δέσμευση του αζώτου γίνεται επίσης ως φυσική διαδικασία που σχετίζεται με τις υψηλές πιέσεις & την ενέργεια που απελευθερώνεται απ τις ηλεκτρικές εκκενώσεις της ατμόσφαιρας (αστραπές). Λόγω των ισχυρών 3-πλών δεσμών μεταξύ των δύο ατόμων του μορίου Ν 2, η δέσμευσητου αζώτου απαιτεί ενέργεια για την αναγωγή του Ν 2 σε αμμωνία ΝΗ 3. Οι μύκητες & τα βακτήρια ελευθερώνουν το άζωτο ως αμμώνιο, ΝΗ 4+ το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε νιτρικό ανιόν ΝΟ 3-, από βακτήρια EVA PAPASTERGIADOU 19
Κύκλος του αζώτου Η δέσμευση του αζώτου γίνεται κάτω από αερόβιες συνθήκες σε χερσαία & υδατικά οικοσυστήματα, όπου αζωτοδεσμευτικά είδη οξειδώνουν σάκχαρα για να εξασφαλίσουν την απαιτούμενη ενέργεια. Έτσι το άζωτο γίνεται διαθέσιμο & σε άλλους οργανισμούς, ενώ με το θάνατο ενός οργανισμού, το άζωτο απελευθερώνεται με την αποικοδόμηση Η απονιτροποίηση είναι μια διαδικασία που αποδίδει ενέργεια & η οποία συμβαίνει κάτω από αναερόβιες συνθήκες & μετατρέπει τα νιτρικά ανιόντα σε μοριακό άζωτο Ν 2. Κύκλος του αζώτου Το αμμώνιο & το νιτρικό ανιόν μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα από βακτήρια, μύκητες ή φυτά & να διαβιβαστούν στους καταναλωτές ή πίσω στο απόθεμα της νεκρής οργανικής ύλης απ όπου & θα ανακυκλωθούν ξανά. Το άζωτο μπορεί να εξέλθει από το απόθεμα της οργανικής ύλης ενός οικοσυστήματος μέσω της απονιτροποίησης. EVA PAPASTERGIADOU 20
Κύκλος του αζώτου Κύκλος του αζώτου Το μοριακό άζωτο που παράγεται από τα απονιτροποιητικά βακτήρια αποδίδεται στην ατμόσφαιρα & μπορεί να επανέλθει στο απόθεμα της οργανικής ύλης μόνο μέσω της δέσμευσης του αζώτου. Ο μέσος χρόνος παραμονής του δεσμευμένου αζώτου στη βιόσφαιρα είναι περίπου 625 έτη, ενώ ο αντίστοιχος του φωσφόρου υπολογίζεται ότι είναι της τάξης των χιλιάδων ετών. EVA PAPASTERGIADOU 21
Κύκλος του αζώτου Αζωτοδέσμευση Η δέσμευση του αζώτου σε αμμωνία που γίνεται από αζωτοδεσμευτικά είδη Ν 2 ΝΗ 3 απαιτεί ενέργεια για τη διάσπαση του τριπλού δεσμού του μοριακού αζώτου (Ν Ξ Ν). Η ενέργεια λαμβάνεται από την οξείδωση υδατανθράκων Συμβαίνει σε αερόβιες συνθήκες EVA PAPASTERGIADOU 22
Δέσμευση του αζώτου από αζωτοδεσμευτικά συμβιωτικά βακτήρια Μύκητες που σχηματίζουν μυκόρριζες με δασικά είδη Τα περισσότερα δασικά είδη συμβιώνουν με μύκητες, π.χ. πτέριδες, έλατα, ρείκια κ.λπ. με μανιτάρια μέσω των ριζωμάτων τους. Τα μανιτάρια είναι τα ορατά μέρη του σώματος των μυκήτων που αποτελείται από ένα δίκτυο υπογείων νημάτων Στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό το δίκτυο συνδέεται στενά με τις ρίζες των φυτών. EVA PAPASTERGIADOU 23
Πορεία του Αζώτου στους οργανισμούς Όταν το άζωτο δεσμευτεί από αζωτοδεσμευτικούς οργανισμούς, τότε γίνεται διαθέσιμο & σε άλλους οργανισμούς μέσα στο οικοσύστημα. Με τον θάνατο ενός οργανισμού, το άζωτο μέσα στους ιστούς του μπορεί να ελευθερωθεί από μύκητες & βακτήρια που εμπλέκονται στη διαδικασία της αποικοδόμησης. Αποδέσμευση του αζώτου απ την οργανική ύλη Ι. ΑΠΟΙΚΟΔΟΜΗΣΗ Μύκητες & βακτήρια απελευθερώνουν άζωτο από τις οργανικές ενώσεις ως αμμώνιο (ΝΗ 4+ ) το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε ΝΟ 3- από άλλα βακτήρια. Το αμμώνιο & τα νιτρικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από βακτήρια, μύκητεςήφυτά Οργανικές Ενώσεις μετατρέπονται σε ΝΗ 4 ΝΟ 3 Αποδίδει ενέργεια EVA PAPASTERGIADOU 24
ΙΙ. Απονιτροποίηση Το άζωτο μπορεί να βγει από τα αποθέματα της οργανικής ύλης μέσω της απονιτροποίησης. Η απονιτροποίηση αποδίδει ενέργεια, συμβαίνει σε αναερόβιες συνθήκες & μετατρέπει τα νιτρικά σε μοριακό άζωτο -ΝΟ 3 Ν 2 που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα Το μοριακό άζωτο που παράγεται από τα απονιτροποιητικά βακτήρια εισέρχεται στην ατμόσφαιρα & μπορεί να εισέλθει στα αποθέματα οργανικής ύλης μόνο μέσω αζωτοδέσμευσης Μόνο μερικά βακτήρια & τα ψυχανθή είναι ικανά να δεσμεύουν το Ν2 του αέρα για να συνθέσουν τα αμινοξέα & τις πρωτεΐνες τους. Τα απονιτροποιητικά βακτήρια ελευθερώνουν το άζωτο στην ατμόσφαιρα. EVA PAPASTERGIADOU 25
Μικροοργανισμοί & κύκλος του αζώτου Αζωτοδέσμευση Συμβιωτικά βακτήρια Rhizobium. Κυανοβακτήρια (Anabaena, Calothrix, Clostridium) Ελεύθερα βακτήρια (μη συμβιωτικά Azotobacter, κ.ά) Αμμωνιοποίηση: Αποικοδομητές Νιτροποίηση Nitrosomonas οξείδωση NH 3 σε νιτρώδη (NO 2 ) Nitrobacter οξείδωση νιτρωδών σε νιτρικά (NO 3 ) Απονιτροποίηση Αναερόβια βακτήρια (Pseudomonas κ.ά) καταναλώνουν (NO 3 ) & παράγουν Ν 2 Αζωτοδεσμευτικά βακτήρια EVA PAPASTERGIADOU 26
Παρεμβάσεις στον κύκλο του αζώτου Ι. Στην ατμόσφαιρα Εκπέμποντας τεράστιες ποσότητες μονοξειδίου του αζώτου στην ατμόσφαιρα με τις καύσεις των ορυκτών καυσίμων. Το οξείδιο του αζώτου, είναι ένα αέριο το οποίο μπορεί να αντιδρά με τους υδρατμούς & να σχηματίζει νιτρικό οξύ (ΗΝΟ 3 ). Το νιτρικό οξύ είναι συστατικό των όξινων αποθέσεων οι οποίες μπορεί να καταστρέψουν τα δάση & να διαταράξουν τα υδάτινα οικοσυστήματα Παρεμβάσεις στον κύκλο του αζώτου Εκπέμποντας το N 2 O ένα αέριο οξείδιο του αζώτου το οποίο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα - απ τα ανόργανα λιπάσματα & - απ τα βακτήρια που αποσυνθέτουν τα απόβλητα των κτηνοτροφικών μονάδων. Το Ν 2 Ο είναι ένα αέριο που απορροφά την θερμότητα & συντελεί στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. EVA PAPASTERGIADOU 27
Παρεμβάσεις στον κύκλο του αζώτου ΙΙ. Στο έδαφος Εξορύσσοντας αζωτούχα ορυκτά αποθέματα & χρησιμοποιώντας τα ως λιπάσματα. Στερώντας το άζωτο από τα εδάφη με το θερισμό πλούσιων σε άζωτο συγκομιδών. Εκπλύνοντας τα διαλυτά αζωτούχα ιόντα από τα εδάφη με το πότισμα. Με την απώλεια αζώτου από το έδαφος & την προσθήκη οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα όταν καίγονται δάση & θαμνώνες Παρεμβάσεις στον κύκλο του αζώτου ΙΙΙ. Στα υδάτινα οικοσυστήματα Προσθέτοντας υπερβολικές ποσότητες αζώτου στα υδάτινα οικοσυστήματα από τις αγροτικές καλλιέργειες & τους βιολογικούς καθαρισμούς. Η περίσσεια θρεπτικών προκαλεί ταχεία ανάπτυξη των φυκών & των υδρόβιων φυτών τα οποία με το θάνατό τους μέσω αναερόβιας αποσύνθεσης μειώνουν το διαλυμένο οξυγόνο & προκαλούν ευτροφισμό στα υδάτινα οικοσυστήματα. EVA PAPASTERGIADOU 28
Ρύπανση με νιτρικά Ρύπανση με νιτρικά EVA PAPASTERGIADOU 29