
【醫】 nitrogen cycle
氮循環(Nitrogen Cycle)是地球生态系統中的重要生物地球化學過程,指氮元素通過不同形态(如大氣氮氣、铵鹽、硝酸鹽、有機氮等)在生物與非生物環境之間持續轉化和流動的閉環系統。這一過程涉及固氮、氨化、硝化、反硝化等多個關鍵環節,維持着生态系統的氮平衡。
固氮作用(Nitrogen Fixation)
大氣中的氮氣(N₂)通過物理化學作用(如閃電)或生物固氮(如根瘤菌、藍藻)轉化為氨(NH₃)或铵離子(NH₄⁺)。例如,豆科植物與根瘤菌的共生關系是自然固氮的主要途徑(來源:中國科學生态學研究所)。
氨化與硝化(Ammonification & Nitrification)
動植物殘體中的有機氮經微生物分解生成铵鹽(氨化),隨後硝化細菌分兩步将其氧化為亞硝酸鹽(NO₂⁻)和硝酸鹽(NO₃⁻),供植物吸收(來源:美國環境保護署)。
反硝化(Denitrification)
在缺氧環境中,反硝化細菌将硝酸鹽還原為氮氣(N₂)或氧化亞氮(N₂O),使氮元素重返大氣,完成循環(來源:聯合國糧農組織)。
氮循環支撐着蛋白質和核酸的合成,直接影響農業生産力。但工業固氮(如化肥生産)和化石燃料燃燒導緻活性氮過量,引發水體富營養化、土壤酸化及溫室氣體排放(來源:國際自然保護聯盟)。
氮循環是描述自然界中氮元素在不同形态(如氮氣、铵鹽、硝酸鹽、有機氮等)之間相互轉化的生态過程,是生物圈内最基本的物質循環之一。以下是其核心要點:
循環路徑
氮循環主要包括以下關鍵環節:
存在形式與分布
氮在自然界中約78%以氣态氮(N₂)存在于大氣中,其餘以有機氮(如蛋白質)和無機氮(铵鹽、硝酸鹽)分布于土壤、水體及生物體内。
生态意義
氮循環維持了生态系統的氮素平衡,為生物體提供合成蛋白質和核酸的必需元素。微生物(如硝化細菌、反硝化細菌)是驅動該循環的核心參與者。人類活動(如化肥使用)可能幹擾自然氮循環,導緻水體富營養化等環境問題。
如需進一步了解具體化學反應或區域氮循環差異,可參考相關生态學文獻或權威百科資料。
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