Κύκλος του αζώτου

Απάντηση
Άβαταρ μέλους
Τάκης
Administrator
Posts in topic: 1
Δημοσιεύσεις: 3539
Εγγραφή: Παρ 02 Φεβ 2018, 14:57
Τοποθεσία: Κερατσίνι
Mood:
Έχει βάλει Like: 800 times
Του έχουν βάλει Like: 1025 times

Κύκλος του αζώτου

Δημοσίευση από Τάκης » Παρ 23 Νοέμ 2018, 15:59

Άζωτο
Κατοικεί στον αέρα σε πολύ πιο έντονη από το οξυγόνο παρουσία και ο ρόλος του είναι ιδιαίτερα αποφασιστικός δεδομένου ότι διατηρεί σχετικά χαμηλή τη συγκέντρωση του οξυγόνου σε αυτή μειώνοντας έτσι τη δραστικότητά του, με αποτέλεσμα όλες οι οξειδώσεις στη φύση, η καύση και η σήψη, να προχωρούν με τη γνωστή μικρή φυσική τους ταχύτητα
Μπορεί οι Έλληνες να το λένε « ά –ζωτο » και μέχρι ενός σημείου να έχουν δίκιο με αυτό που υποδηλώνει το ά- το στερητικό στο όνομά του.
Ωστόσο χωρίς το ΑΖΩΤΟ δεν μπορεί να υπάρξει ΖΩΗ . Αποτελεί βασικό συστατικό των DNA και των πρωτεϊνών.
Το βασικό « έργο» είναι ένας ΚΥΚΛΟΣ με πρωταγωνιστές εκτός από το στοιχείο άζωτο και τις ενώσεις του τον αέρα, το έδαφος, τα βακτήρια, και τα φυτά. Τα ζώα συμμετέχουν.
Οι ζωντανοί οργανισμοί στη μεγάλη τους πλειονότητα, δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το άφθονο στην ατμόσφαιρα άζωτο .
Χρειάζεται να γίνεται «κάτι» που να το μετατρέπει σε κάποια άλλη χημική αζωτούχα δομή.
Κι αυτό το «κάτι» είναι η ΑΖΩΤΟΔΕΣΜΕΥΣΗ
Πραγματοποιείται είτε με φυσικό είτε με βιολογικό τρόπο.
Λέγοντας ΦΥΣΙΚΗ ΑΖΩΤΟΔΕΣΜΕΥΣΗ εννοούμε ότι
το ατμοσφαιρικό άζωτο ενώνεται με το οξυγόνο ή το υδρογόνο των υδρατμών,
με την απορρόφηση ενέργειας από κεραυνούς ή από άλλες ηλεκτρικές εκκενώσεις, σχηματίζοντας νιτρικά ιόντα ή αμμωνία τα οποία μεταφέρονται στο έδαφος με τη βροχή
Η ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΖΩΤΟΔΕΣΜΕΥΣΗ είναι και ο βασικός τρόπος μετατροπής του ελεύθερου αζώτου σε χρήσιμες χημικές ενώσεις.
Πραγματοποιείται με τη βοήθεια βακτηρίων τα οποία είτε ζουν ελεύθερα είτε, συνηθέστερα, συμβιώνουν στις ρίζες φυτών όπως τα φασόλια και τα κουκιά .
Εκεί, τα βακτήρια μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε νιτρικά ιόντα μέρος των οποίων μεταφέρεται στα φυτά.
Τα φυτά
Τα φυτά με τη σειρά τους συμμετέχουν στο παιχνίδι .
Μετατρέπουν τα νιτρικά ιόντα σε οξείδια του αζώτου και αμινοξέα, για τη δημιουργία πρωτεϊνών - και όχι μόνο - και «σε αντάλλαγμα» εκκρίνουν σάκχαρα τα οποία χρειάζονται τα βακτήρια.
Στη συνέχεια το άζωτο, το δεσμευμένο τώρα πια στην οργανική ύλη των πρωτεϊνών, ανακυκλώνεται ,
κλείνοντας έτσι τον ΚΥΚΛΟ και διατηρώντας την ισορροπία στην ατμόσφαιρα.
Η ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ πραγματοποιείται σε δύο στάδια.
Κατά το πρώτο οι πρωτεΐνες διασπώνται με τη βοήθεια decomposers μικροοργανισμών σε ιόντα αμμωνίου NH4+
και αυτά μετατρέπονται από άλλους (nitrifying, νιτροποιητικούς ) μικροοργανισμούς, σε νιτρώδη άλατα και νιτρικά ιόντα (ΝΟ2- και ΝΟ3-).
Κατά το επόμενο στάδιο, τα νιτρικά αυτά ιόντα – κατά ένα μέρος – μετατρέπονται, από (denitrifying , απονιτροποιητικά) βακτήρια,
σε μοριακό άζωτο που ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
Τα ζώα
Τα ζώα προσλαμβάνουν από τα φυτά τα αζωτούχα αμινοξέα τα οποία χρησιμοποιούν ως πρώτη ύλη για πρωτεϊνες και νουκλεϊνικά οξέα
αλλά συμμετέχουν και στο παιχνίδι με τα αζωτούχα περιττώματα και με τα πτώματά τους, τα οποία αναλαμβάνουν οι decomposers μικροοργανισμοί να τα μετατρέψουν σε αμμώνιο και σε νιτρικά άλατα και να τα εντάξουν στον ΚΥΚΛΟ.


nitrogen_cycle.jpg


Αφού αναφέραμε πως γίνεται ο κύκλος του αζώτου γενικότερα στη φύση (υδάτινο και μη περιβάλλον) , ας ασχοληθούμε εκτενέστερα πως λειτουργεί στο υδάτινο στοιχεία που μας ενδιαφέρει άμεσα.
Όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω τα ζώα συμμετέχουν ενεργά στον κύκλο του αζώτου.
Έτσι και τα ψάρια με τον ίδιο ακριβώς τρόπο προσλαμβάνουν αζωτούχες ενώσεις με τη τροφή τους και αποβάλουν και πάλι αζωτούχες ενώσεις με τα περιττώματα τους ή με τον θάνατο τους.
Η διαφορά είναι πως τα ψάρια ζουν στο ίδιο περιβάλλον με αυτές τις ενώσεις και έχουν άμεση επαφή μαζί τους σε αντίθεση με τα ζώα της
στεριάς που οι ενώσεις αυτές εναποτίθενται στο έδαφος.
Οι ενώσεις αυτές ως επί το πλείστον είναι αμμωνία (ΝΗ3) και αμμώνιο (ΝΗ4)..
Η αμμωνία είναι καυστική και βλαβερή και έχει ταξινομηθεί στις εξαιρετικά βλαβερές ουσίες.
Όπως καταλαβαίνεται αυτό έχει άμεσο αντίκτυπο στην υγεία των ψαριών που φιλοξενούμε στα ενυδρεία μας.
Για αυτό το πρώτο μέλημα μας όταν στήνουμε ένα ενυδρείο είναι να μειώσουμε έως και να εξαλείψουμε την αμμωνία που παράγουν τα ψάρια μας.
Αυτό γίνεται αντιγράφοντας και πάλι τη φύση χρησιμοποιώντας βιολογικούς τρόπους.
Και η λύση είναι σχετικά απλή , δημιουργούμε ένα τέτοιο περιβάλλον που να μπορεί να εγκατασταθεί μία αποικία από τα βακτήρια που συντελούν στον κύκλο του αζώτου.
Τα βακτήρια αυτά είναι τα Nitrosomonas που μετατρέπουν την Αμμωνία (ΝΗ3) και το Αμμώνιο (ΝΗ4) σε Νιτρώδη άλατα (ΝΟ2).
Τα βακτήρια αυτά , σε αντίθεση με τα φυτά που καθορίζουν τον άνθρακα στα σάκχαρα μέσω της ενέργειας που αποκτάται μέσω της διαδικασίας φωτοσύνθεσης, τα Nitrosomonas χρησιμοποιούν την ενέργεια που αποκτάται μέσω της οξείδωσης της αμμωνίας για να διασπάσουν το αέριο διοξείδιο του άνθρακα σε οργανικά μόρια.
Τα Nitrosomonas πρέπει να καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες αμμωνίας πριν από τη διαίρεση των κυττάρων και η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης μπορεί να διαρκέσει αρκετές ημέρες.
Αυτό τα βακτήρια είναι φωτοφοβικά και δημιουργούν βιοφίλμ ή σχηματίζουν συστάδες με άλλα βακτήρια για να αποφεύγουν το φως.
Τα Nitrosomonas αναπτύσσονται καλύτερα και προτιμούν ένα περιβάλλον με Ph 6.00 με 9.00 και θερμοκρασία 20 με 30 βαθμούς Κελσίου.
Τα Nitrosomonas οξειδώνοντας την Αμμωνία παράγουν Νιτρώδη άλατα (ΝΟ2) που και αυτά με τη σειρά τους είναι ιδιαίτερα βλαβερά.
Σειρά έχουν τα Nitrobacter.
Τα Nitrobacter και αυτά σε αντίθεση με τα φυτά, όπου η μεταφορά ηλεκτρονίων στη φωτοσύνθεση παρέχει την ενέργεια για τη σταθεροποίηση του άνθρακα, τα Nitrobacter χρησιμοποιούν ενέργεια από την οξείδωση των νιτρωδών ιόντων, ΝΟ2-, σε νιτρικά ιόντα ΝΟ3-.
Τα νιτρικά είναι λιγότερα βλαβερά από την αμμωνία και τα νιτρώδη και αυτό σε μακροχρόνια παραμονή των ψαριών σε υψηλή συγκέντρωση.
Τα Νιτρικά είναι από τις βασικές τροφές των φυτών.
Και τέλος αφαιρούμε τα Νιτρικά μειώνοντας τη συγκέντρωση τους με τις εβδομαδιαίες αλλαγές νερού που κάνουμε στα ενυδρεία μας.
Στη φύση υπάρχει και άλλη διαδικασία που τα Νιτρικά μετατρέπονται σε μοριακό Άζωτο που απελευθερώνεται στη φύση σε αέρια μορφή.
Αυτή η διαδικασία συντελείται και στα ενυδρεία μας αλλά σε πολύ μικρό βαθμό , εκτός και να επιτύχουμε το κατάλληλο περιβάλλον.
Αυτό επιτυγχάνεται όταν τα παραπάνω βακτήρια βρεθούν σε αναερόβιο περιβάλλον που τότε αποδεσμεύουν το οξυγόνο από τα Νιτρικά άλατα και παραμένει το Άζωτο ΝΟ3 --> ΝΟ2 + 0 --> Ν + 02.


kyklos-2.jpg


Αυτή τη στιγμή δεν μας απασχολεί η τελευταία διαδικασία και θα δώσουμε έμφαση στις 2 προηγούμενες.
Τα παραπάνω βακτήρια δημιουργούν αποικίες σχεδόν παντού,σε όλα τα υλικά που υπάρχουν μέσα σε ένα ενυδρείο.
Ποιο εύκολα όμως και ποιο μεγάλες αποικίες δημιουργούνται σε πορώδη υλικά , αγκιστρώνονται στους πόρους αυτών των υλικών και καταναλώνουν τις ενώσεις που είναι βλαβερές για τα ψάρια μας.
Για τον λόγο αυτό έχουμε τα φίλτρα στα ενυδρεία μας που εκτός από μηχανική φίλτρανση κάνουν και βιολογική φίλτρανση.
Μηχανική εννοούμε τη κατακράτηση των σωματιδίων που είναι ορατά στο μάτι , τα σκουπιδάκια δηλαδή,
και βιολογική , τις φυσικές διαδικασίες που μετασχηματίζουν τις βλαβερές ενώσεις σε λιγότερο ή και καθόλου βλαβερές.
Μέσα στα φίλτρα λοιπόν βάζουμε σφουγγάρια για τη μηχανική φίλτρανση αλλά και τα διάφορα πορώδη υλικά που υπάρχουν για βιολογική φίλτρανση.
Και τα σφουγγάρια κατοικούνται από μεγάλες αποικίες βακτηρίων , αλλά σαν υλικό καταστρέφεται πιο εύκολα ή με το καθάρισμα που πρέπει να γίνεται για την αφαίρεση των σωματιδίων που φαίνονται με το μάτι , οι αποικίες αυτές καταστρέφονται.
Έτσι δίνουμε ιδιαίτερη έμφαση στα άλλα βιολογικά υλικά.
Αυτά τα υλικά μπορεί να είναι τεχνητά ή και φυσικά , αρκεί να έχουν αρκετούς πόρους.
Στα τεχνητά υλικά υπάρχει μεγάλη πληθώρα . Όλες οι εταιρίες που ασχολούνται με ενυδρεία έχει η κάθε μία το δικό της υλικό.
Είναι χημικά ουδέτερα υλικά και μπορεί να είναι κεραμικά , από τηγμένο γυαλί ή και πλαστικό.
Ενδεικτικά να αναφέρω το Siporax της Sera , το Substrat και Substrat Pro της Eheim , το SYMBIONT της Easy Life κλπ
Φυσικά υλικά είναι διάφορα πορώδη πετρώματα αρκεί να είναι χημικά ουδέτερα , δηλαδή να μην επηρεάζουν το PH του νερού και ούτε αφήνουν άλλες ουσίες στο νερό , όπως ασβέστιο , που θα επηρεάσουν τις παράμετρες του νερού.
Τέτοια υλικά μπορεί να είναι κομμάτια λάβας ή ελαφρόπετρα κλπ. Εξέχοντα ρόλο στα φυσικά έχει η ελαφρόπετρα και χρησιμοποιείται από πολλούς χομπίστες. Μάλιστα η εταιρία Seachem έχει το δικό της υλικό που το ονομάζει Matrix που είναι καθαρή ελαφρόπετρα .
Τοποθετούμε το βιολογικό υλικό στο φίλτρο που η συνεχή ροή του νερού θα τροφοδοτεί με αμμωνία τα βακτήρια που αυτά με τη σειρά τους θα την οξειδώνουν και στο τέλος την μετατρέπουν σε Νιτρικά.
Η βιολογία (η δημιουργία και ανάπτυξη της αποικίας των βακτηρίων) αναπτύσσεται από μόνη της αλλά θέλει το χρόνο της.
Αυτό το πετυχαίνουμε με το "στρώσιμο " που θα αναπτυχθεί σε άλλο θέμα.


Δεν είμαι βιολόγος και ίσως κάποιες διατυπώσεις να μην είναι και απόλυτα επιστημονικά σωστές,
για αυτό αν έχετε κάποια παρατήρηση πολύ ευχαρίστως να τη συζητήσουμε και να διορθώσουμε ή να εμπλουτίσουμε το συγκεκριμένο θέμα



Άβαταρ μέλους
SweepingFish
Posts in topic: 1
Δημοσιεύσεις: 2331
Εγγραφή: Κυρ 09 Σεπ 2018, 09:21
Τοποθεσία: Γλυφάδα
Έχει βάλει Like: 850 times
Του έχουν βάλει Like: 505 times

Re: Κύκλος του αζώτου

Δημοσίευση από SweepingFish » Παρ 23 Νοέμ 2018, 18:03

Πολυ ενδιαφέρον!!

Το μονο που θα προσθετα εγω (εστω και σαν παρένθεση) στην αρχη εκει που λες οτι το αζωτο αποτελει βασικό συστατικο του DNA και των προτεΐνων ειναι το εξης. Αρχικα οτι και στο RNA υπαρχει το αζωτο (μιας και το DNA αποτελειται απο τις δεοξυριβονουκλεοτιδικες βασεις ενω το RNA ριβονουκλεοτιδια) και επισης οτι τοσο τα νουκλεοτιδια οσο και οι πρωτεινες μπορουν να μετουσιωθουν(οι πρωτεινες κυριως που αποτελουνται απο τα αμινοξεα) δηλαδή οταν υπάρχει αποτομη εναλλαγή στο ph ή/και θερμοκρασια να σπασουν οι δομες των πλευρικων ομαδων που εχουν συνδεθει μεταξυ τους και ως αποτελεσμα να χασουν την λειτουργικότητα τους. Γι' αυτο ειναι σημαντικο να μην υπαρχουν αποτομες εναλλαγές θερμοκρασιας και ph.

magman
Posts in topic: 1
Δημοσιεύσεις: 233
Εγγραφή: Τρί 09 Οκτ 2018, 16:30
Τοποθεσία: Νικαια
Έχει βάλει Like: 62 times
Του έχουν βάλει Like: 51 times
Επικοινωνία:

Re: Κύκλος του αζώτου

Δημοσίευση από magman » Σάβ 24 Νοέμ 2018, 19:55

Μπραβω Τακη!!!

Άβαταρ μέλους
Νίκος
Administrator
Posts in topic: 1
Δημοσιεύσεις: 9282
Εγγραφή: Δευ 12 Φεβ 2018, 00:33
Τοποθεσία: Πειραιάς
Έχει βάλει Like: 1832 times
Του έχουν βάλει Like: 2412 times

Re: Κύκλος του αζώτου

Δημοσίευση από Νίκος » Σάβ 24 Νοέμ 2018, 23:49

Τρομερό Τάκη.... :bravo:

Απάντηση

Επιστροφή στο “Γλυκό νερό - γενικά - απορίες”