พิมพ์
  • วัฎจักรของไนโตรเจน


          ในบรรยากาศจะประกอบด้วยไนโตรเจนถึง 78% และไนโตรเจนก็เป็นองค์ประกอบสำคัญของกรดอะมิโน ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตีนทุกชนิดในสิ่งมีชีวิต แต่ไนโตรเจนในบรรยากาศนั้นอยู่ในรูปของแก๊สไนโตรเจน ซึ่งพืชไม่สามารถนำมาใช้ได้ พืชใช้ไนโตรเจนได้ใน 2 รูป คือแอมโมเนียม และไนเตรต

แก๊สไนโตรเจนสามารถเข้าสู่สารอินทรีย์ได้ ดังนี้

          1.ปฏิกิริยาแอสซิมิเลชั่น (assimilation) คือการที่ฝนชะล้างไนโตรเจนกลายเป็นแอมโมเนียมและไนเตรต ไหลลงสู่ดินและพืชใช้เป็นธาตุอาหารเพื่อการเจริญเติบโต 

          2.การตรึงไนโตรเจน โดยมีแบคทีเรียบางชนิด มีทั้งที่อยู่ในดินและที่อยู่ในสิ่งมีชีวิต สามารถใช้ก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศเปลี่ยนเป็นไนโตรเจนในรูปที่พืชสามารถนำมาใช้ได้ เช่น ไรโซเบียมในปมรากถั่ว 
นอกจากนี้ยังมี ขบวนการสร้างแอมโมเนีย(ammonification) ซึ่ง ผู้ย่อยสลาย(ราและแบคทีเรีย)จะสามารถย่อยสลายไนโตรเจนในสิ่งมีชีวิตให้กลับเป็น แอมโมเนียม(NH4)

ส่วนไนโตรเจนในสารอินทรีย์สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นแก๊สไนโตรเจนโดยผ่าน 2 กระบวนการ คือ

          1. ขบวนการสร้างไนเตรด (nitrification) เป็นกระบวนการออกซิไดซ์แอมโมเนียให้เป็นไนไตรท์ และไนเตรท โดยอาศัยทำหน้าที่ของแบคทีเรีย ใน 2 ขั้นตอนย่อย ขั้นตอนย่อยแรกคือ ไนไตรเตชัน (Nitritation) โดยแบคทีเรีย มีหน้าที่ออกซิไดซ์แอมโมเนียให้เป็นไนไตรท์ ดังสมการ (NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+ )
ส่วนขั้นตอนย่อยที่สองคือ ไนเตรเตชัน (Nitritation) โดยแบคทีเรียจะออกซิไดซ์ไนไตรท์ เป็นไนเตรท ดังสมการ (NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3- )

          2. ขบวนการสร้างไนโตรเจน(Denitrification) เป็นกระบวนการรีดิวซ์ไนเตรทให้อยู่ในรูปของก๊าซไนโตรเจน 
ดังสมการ ( 2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O )

การหมุนเวียนก๊าซไนโตรเจนในระบบนิเวศ

          สารประกอบไนโตรเจนจะมีอยู่ในดิน ในน้ำ และเป็นองค์ประกอบหลักของอากาศที่ห่อหุ้มโลก เป็นแร่ธาตุหลักสำคัญ 1 ใน 4 ธาตุที่สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการ เพื่อนำไปสร้างโปรตีนสำหรับ การเจริญเติบโตในรูปของสารประกอบไนโตรเจน การหมุนเวียนของไนโตรเจนจึงต้องผ่านสิ่ง มีชีวิตเสมอ ดังภาพ

พิมพ์
  • วัฎจักรของฟอสฟอรัส


          ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่จำเป็นต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต กระดูกและฟันประกอบด้วยฟอสฟอรัส ประมาณ 80% และฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบของ DNA, RNA และ ATP ฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่อยู่ในธรรมชาติน้อยมาก และเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด

          ฟอสฟอรัส ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของหินฟอสเฟตหรือแร่ฟอสเฟต เมื่อถูกกัดกร่อนโดยน้ำ และกระแสลมปะปนอยู่ในดิน แล้วถูกน้ำชะล้างให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้และ ถ่ายทอดไปในระบบนิเวศตามห่วงโซ่อาหาร เมื่อตายลงก็จะถูกย่อยสลายด้วยแบคทีเรีย ให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ ส่วนนี้นอกจากพืชนำไปใช้โดยตรงแล้ว ยังถูกกระบวนการชะล้างพัดพาลงสู่ทะเล มหาสมุทรปะปนอยู่ในดินตะกอนทั้งทะเลลึกและตื้น และถูกสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ

การหมุนเวียนฟอสฟอรัสในระบบนิเวศ

         ฟอสฟอรัสเป็นธาตุสำคัญ 1 ใน 3 ชนิด สำหรับการเจริญเติบโตของพืช ในสัตว์ ฟอสฟอรัสเป็น ธาตุสำคัญต่อการสร้างโครงสร้างของร่างกายให้แข็งแรง เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของกระดูก และฟันเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานของเซลล์

         ในระบบนิเวศการหมุนเวียนฟอสฟอรัสโดยพืชนำฟอสฟอรัสจากธรรมชาติเข้ามาในลักษณะ ของสารประกอบฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้ แล้วนำไปสะสมไว้ในเซลล์ต่างๆ เมื่อสัตว์กินพืชก็จะ ได้รับฟอสฟอรัส โดยผ่านกระบวนการกินเข้าสู่ร่างกาย สัตว์นำฟอสฟอรัสที่ได้ไปสร้างกระดูก และฟัน และใช้ในขบวนการอื่นๆ เมื่อสัตว์และพืชตายลง ซากพืชซากสัตว์จะทับถมลงสู่ดิน ฟอสฟอรัสบางส่วนพืชจะดูดซึมไปใช้ใหม่ บางส่วนถูกแบคทีเรียบางกลุ่มที่อยู่ในดิน ย่อยสลาย เป็นกรดฟอสฟอริก ทำปฏิกิริยากับสารในดิน เกิดเป็นสารประกอบฟอสฟอรัส กลับคืนไปทับถม เป็นหินฟอสเฟต ในดิน ในน้ำ ในทะเล และมหาสมุทร โดยเฉพาะในทะเล สารประกอบของฟอสฟอรัสจะรวมกับ ซากของหินปะการัง เปลือกหอย และโครงกระดูกสัตว์ต่างๆ เมื่อผ่านกระบวนการสึกกร่อนตาม ธรรมชาติ แพลงตอนพืชและสัตว์ในทะเลนำเอาสารประกอบของฟอสฟอรัสดังกล่าวไปใช้เป็น ห่วงโซ่อาหารและสายใยอาหารในทะเลและมหาสมุทรต่อไป ฟอสฟอรัสก็จะหมุนเวียนคืนสู่ ธรรมชาติเป็นวัฎจักรเช่นนี้ไปไม่มีที่สิ้นสุด ดังแผนภาพ