Azot Döngüsü Nedir?

Azot döngüsü (azot dolaşımı) (Nitrogen cycle)

Bitkiler aminoasit, protein sentezleyebilmek için azota ihtiyaç duyarlar. Ama hiçbir bitki havanın serbest azotunu alamaz. Kökleriyle suda çözünmüş olarak alabilirler. Hayvanlar ise yedikleri bitki ve canlılardan alırlar. Atmosfer azotu, azot bağlayıcı bakteriler tarafından ve şimşek, yıldırım ve yağmurların etkisiyle toprağa bağlanır. Toprağa bağlanan azot tuzlarının bir bölümü denitrifikasyon bakterileri tarafından azot gazına dönüştürülür. Böylece havadaki azot sabit kalır. Topraktaki azotun bir bölümü bitkiler tarafından alınıp, aminoasit, organik baz gibi azotlu bileşiklere dönüştürülür.

Bu azotlu bileşikleri bitki yiyen hayvanlara geçer. Azotlu bileşikler, bitki, hayvan artık ve ölüleri olarak toprağa karışır. Bitki, hayvan artıklarıyla ölülerindeki azotlu organik bileşikler, üre ve ürik asit, ayrıştırıcılar tarafından parçalanınca NH3 ve H2S oluşur. Ayrıştırıcıların oluşturduğu NH3 gazı kemosentez yapan nitrit bakterileri tarafından kimyasal enerji eldesinde kullanılınca nitrit asit (HNO2) oluşur. Nitrit asit, bir başka kemosentetik bakteri olan nitrat bakterisi tarafından enerji eldesinde kullanılınca nitrat asit (HNO3) oluşur. Böylece azot, dolanımını tamamlamış olur.

Azot Döngüsü (Nitrogen Cycle), doğadaki azotun farklı formlar arasında döngüsel bir şekilde geçiş yaparak, atmosfer, toprak ve canlı organizmalar arasında sürekli bir dönüşüm sağladığı bir ekosistem olayını ifade eder. Azot, canlıların yaşamında kritik bir öneme sahip olan bir elementtir ve proteinler, nükleik asitler ve diğer biyolojik moleküllerin yapı taşlarından biridir. Ancak, atmosferdeki azot (N₂) çoğu organizma tarafından doğrudan kullanılamaz, bu yüzden azot döngüsü, canlıların ihtiyaç duyduğu formda azotun doğada dolaşmasını sağlar.

Azot Döngüsünün Aşamaları:

Azot döngüsü, beş ana aşamadan oluşur:

1. Azot Fiksasyonu (Nitrogen Fixation)

   • Atmosferik Azotun Kullanılabilir Forma Dönüşümü: Atmosferdeki %78’lik azot (N₂) gazı, çoğu organizma için kullanılabilir değildir. Ancak, bazı mikroorganizmalar ve bazı bitkiler (özellikle baklagiller), atmosferdeki azot gazını biyolojik olarak bağlayabilir ve amonyum (NH₄⁺) veya nitrat (NO₃⁻) gibi bitkiler tarafından kullanılabilir formlara dönüştürebilir.
   • Biyolojik Azot Fiksasyonu: Bu süreç, Azotobacter, Rhizobium gibi bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Bu bakteriler, atmosferdeki azotu alır ve amonyum (NH₄⁺) formunda bağlarlar.
   • Endüstriyel Azot Fiksasyonu: Ayrıca, insanlar endüstriyel süreçlerde (örneğin, Haber-Bosch prosesi) atmosferik azotu amonyuma dönüştürerek gübre üretirler.

2. Amonifikasyon (Ammonification)

   • Organik Azotun Amonyuma Dönüşmesi: Organizmaların ölümünden veya atık maddelerinden (örneğin, idrar ve dışkı) serbest kalan organik azot, mikroorganizmalar tarafından amonyağa (NH₃) dönüştürülür. Bu süreçteki organik bileşikler, özellikle proteinler, amino asitler ve nükleik asitler, mikroorganizmalar tarafından parçalanarak amonyağa dönüşür.
   • Amonyum (NH₄⁺), toprakta bulunan mikroorganizmalar tarafından doğrudan kullanılabilir veya daha sonra nitrat formuna dönüştürülür.

3. Nitrifikasyon (Nitrification)

   • Amonyumdan Nitrat Üretimi: Amonyum (NH₄⁺) bakteriler tarafından önce nitrit (NO₂⁻) formuna dönüştürülür, ardından nitrit, diğer bir bakteri türü tarafından nitrat (NO₃⁻) formuna dönüştürülür. Bu işlem oksijenli ortamlarda gerçekleşir ve iki aşamadan oluşur:
     1. Amonyum Oksidasyonu: Amonyum, Nitrosomonas gibi bakteriler tarafından nitrit (NO₂⁻) formuna dönüştürülür.
     2. Nitrit Oksidasyonu: Nitrit, Nitrobacter gibi bakteriler tarafından nitrat (NO₃⁻) formuna dönüştürülür.
   • Nitrat (NO₃⁻) bitkiler için çok verimli bir azot kaynağıdır ve bitkiler tarafından alınarak büyümelerine katkı sağlar.

4. Azot Redüksiyonu (Denitrifikasyon)

   • Nitratın Azota Dönüşmesi: Azot döngüsünün son aşamasında, bazı denitrifiye bakteriler, topraktaki nitratı (NO₃⁻) azot gazına (N₂) indirgerler. Bu süreç oksijensiz ortamlarda gerçekleşir ve atmosferdeki azot gazına dönüşen nitrat, döngüyü tamamlar.
   • Denitrifikasyon, azotun tekrar atmosferdeki serbest azot formuna (N₂) dönüştürülmesini sağlar. Bu, çevresel azotun geri kazanılmasını ve döngünün devam etmesini sağlar.

5. Azotun Toprak ve Suya Taşınması

   • Leksikasyon ve Yıkılma: Azot döngüsünde, bitkiler tarafından alınan azot, organizmaların vücutlarına ve atıklarına taşınarak toprağa geri döner. Ayrıca, azotlu bileşiklerin yüzey sularına, yağmur suyu ile taşınması da mümkündür.

Azot Döngüsünün Ekosistemlere Etkisi:

• Bitki Büyümesi: Azot, bitkiler için temel besin maddelerinden biridir. Azot döngüsünün etkinliği, bitkilerin büyüme hızını ve verimliliğini doğrudan etkiler. Azot eksikliği bitkilerin sararmasına ve büyümelerinin durmasına yol açabilir.
• Toprak Verimliliği: Azot döngüsü, toprak sağlığını iyileştirir. Toprakta azot birikimi, verimli tarım arazilerinin sağlanmasına yardımcı olur. Ancak aşırı azot birikimi, toprağın asidik hale gelmesine yol açabilir.
• Suyun Kirlenmesi: Fazla azotlu gübre kullanımı, azotun yeraltı su kaynaklarına ve göletlere taşınmasına yol açabilir. Bu, su kirliliğine neden olabilir ve eutrofikasyon (su ortamında aşırı alglere neden olan bir süreç) gibi çevresel sorunlara yol açabilir.

Azot Döngüsünün İnsan Faaliyetleriyle İlişkisi:

• Fosil Yakıt Kullanımı: Fosil yakıtların yakılması, atmosfere azot oksitlerinin (NOₓ) salınmasına yol açar. Bu da asidik yağmurlara ve hava kirliliğine neden olabilir.
• Tarım ve Gübre Kullanımı: Kimyasal azotlu gübrelerin aşırı kullanımı, toprağa ve suya fazla azot birikmesine neden olabilir. Bu durum, özellikle denitrifikasyonun aşırı gerçekleşmesine yol açarak su kaynaklarında kirlenme yaratabilir.
• Ormanlar ve Bitkiler: Ormanlar, azot döngüsünde önemli bir rol oynar. Bitkiler, atmosferden azot alarak bu döngüye katkı sağlarlar.

Özet:

Azot döngüsü, doğada azotun çeşitli formlar arasında dönüşümünü sağlayan karmaşık bir süreçtir. Atmosferdeki azotun biyolojik, kimyasal ve fiziksel süreçlerle kullanabilir hale gelmesi, ekosistemlerin verimli olmasına ve bitkilerin sağlıklı büyümesine olanak tanır. Bu döngü, tarım, ekoloji ve çevre sağlığı açısından kritik bir öneme sahiptir.