Ključna razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika je v tem, da cikel dušika opisuje pretvorbo dušika v več kemičnih oblik in kroženje med atmosfero, kopenskimi in morskimi ekosistemi, medtem ko cikel ogljika opisuje gibanje ogljika in njegovo več kemijskih oblik med atmosfero, oceani, biosfero in geosfero.
V ekosistemu so biokemični cikli pomembni za ohranjanje naravnega ravnovesja. Zato lahko za številne elemente v ekosistemu narišemo cikel, ki povzema gibanje elementa skozi različne komponente ekosistema. V ciklu se elementi pretvorijo v kompleksne molekule in kasneje razpadejo v enostavnejše molekule. Vsi cikli imajo večji rezervoarski bazen, ki je običajno abiotski. Dušikov cikel, ogljikov cikel, fosforjev cikel in hidrološki cikli so nekateri izmed pomembnih biokemičnih ciklov v naravi. Zato je razumevanje kroženja snovi in vzdrževanje učinkovitega kroženja pomembno za zaščito okolja pred onesnaževanjem.
Kaj je cikel dušika?
Cikel dušika je eden najpomembnejših geokemičnih ciklov v naravi. Pojasnjuje kroženje različnih kemičnih oblik dušika skozi ozračje, kopenske in morske ekosisteme. Glavni rezervoar dušika je atmosfera. Vsebuje približno 78 % plinastega dušika, vendar ga številni organizmi ne morejo uporabiti. Zato je treba dušik pretvoriti v oblike, ki jih rastline lahko uporabljajo. Ta proces je znan kot fiksacija dušika.
Poleg tega fiksacija dušika poteka na več načinov. Ena od metod je biološka fiksacija. Simbiotske bakterije, kot je Rhizobium, ki živijo v koreninskih gomoljih stročnic, lahko vežejo atmosferski dušik. Obstaja tudi nekaj prostoživečih bakterij, kot je Azotobacter, ki lahko vežejo dušik. Druga metoda fiksacije dušika je industrijska fiksacija dušika. S postopkom Heber lahko plin dušik pretvorimo v amoniak, ki se uporablja za izdelavo gnojil in eksplozivov. Razen tega se naravno dušik spremeni v nitrat, ko udari strela.
Slika 01: Kroženje dušika
Večina rastlin je za potrebe dušika odvisnih od oskrbe z nitrati iz zemlje. Živali so pri pridobivanju dušika neposredno ali posredno odvisne od rastlin. Ko rastline in živali umrejo, se njihove spojine, ki vsebujejo dušik, kot so beljakovine, vrnejo v nitrate s pomočjo saprotrofnih bakterij in gliv. To se zgodi skozi vrsto oksidacijskih reakcij, kjer se beljakovine pretvorijo v aminokisline, nato pa se aminokisline pretvorijo v amoniak. V skladu s tem je proces "nitrifikacija" in Nitrosomonas in Nitrobacter sta dve bakteriji, ki sodelujeta pri tem. Nitrifikacijo lahko obrnejo denitrifikacijske bakterije. Nitrat v tleh reducirajo v dušik in ga sproščajo v ozračje.
Kaj je ogljikov cikel?
Cikel ogljika je še en geokemični cikel, ki prikazuje pretvorbo različnih kemičnih oblik ogljika in njihovo kroženje skozi atmosfero, hidrosfero, biosfero in geosfero. Glavni vir ogljika za žive organizme je ogljikov dioksid, ki je prisoten v ozračju ali raztopljen v površinskih vodah. Fotosintetične rastline, alge in modrozelene bakterije lahko pretvorijo ogljikov dioksid v ogljikove spojine, kot so ogljikovi hidrati. Ogljikovi hidrati postanejo gradniki za večino drugih organskih spojin, ki jih potrebujejo, za svoje strukture in funkcije.
Živali dobijo ogljik iz rastlin neposredno ali posredno. Ogljikov dioksid, ki ga absorbirajo rastline za fotosintezo, se izravna z dihanjem rastlin in živali. Zato sta fotosinteza in dihanje glavna mehanizma, ki ohranjata naravno ravnovesje ogljikovega cikla.
Slika 02: Ogljikov cikel
Prav tako se nekaj vezanega ogljikovega dioksida s fotosintezo shrani v telesih živih organizmov. Potem, ko umrejo, se ta ogljik vrne v tla in vodna telesa. Ko se te mrtve snovi dlje časa kopičijo v tleh, se spremenijo v usedline fosilnih goriv. Ogljikov dioksid se spet vrača v ozračje, ko ljudje kurijo fosilna goriva. Na ta način ogljikove spojine krožijo skozi različne sfere.
Kakšne so podobnosti med ciklom dušika in ciklom ogljika?
- Tako cikel dušika kot cikel ogljika sta pomembna biogeokemična cikla.
- Ponazarjajo, kako več kemijskih oblik vsakega elementa kroži v okolju.
- Oba cikla dajeta te elemente na voljo rastlinam in živalim.
- Atmosferski plini so vključeni v oba cikla.
- Ne samo to, oba cikla se začneta in končata z atmosferskim plinom.
- In tudi spojine krožijo skozi zemljo v obeh ciklih.
- Mikroorganizmi izpolnijo večji del vsakega cikla.
Kakšna je razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika?
Cikel dušika prikazuje kroženje različnih kemičnih oblik dušika v okolju, medtem ko cikel ogljika prikazuje kroženje ogljika. Zato je to ključna razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika. Rezervoar za kroženje dušika je atmosferski dušik, medtem ko je za ogljik plin ogljikov dioksid. Zato je tudi razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika. Poleg tega je rezervoar dušika veliko večji v primerjavi z rezervoarjem ogljika.
Poleg tega je še ena razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika ta, da lahko motnja v ciklu ogljika veliko bolj hitro vpliva na ljudi in živali v primerjavi z motnjo v ciklu dušika.
Spodnja infografika o razlikah med ciklom dušika in ciklom ogljika prikazuje več razlik med obema.
Povzetek – cikel dušika v primerjavi s ciklom ogljika
Cikel dušika in cikel ogljika sta dva pomembna cikla hranil, ki se pojavljata v naravi. Kroženje dušika prikazuje kroženje različnih oblik dušika skozi naravo. Po drugi strani pa ogljikov cikel prikazuje kroženje različnih oblik ogljika skozi naravo. Tako je ključna razlika med ciklom dušika in ciklom ogljika. Poleg tega se cikel dušika pojavi s fiksacijo dušika, nitrifikacijo, asimilacijo nitratov, amonifikacijo, denitrifikacijo, medtem ko se cikel ogljika pojavi s fotosintezo, dihanjem, zgorevanjem, razgradnjo itd. Tudi mikroorganizmi sodelujejo v obeh ciklih. Poleg tega se cikel dušika začne s fiksacijo dušika, medtem ko se cikel ogljika začne s fotosintezo. To je povzetek razlike med ciklom dušika in ciklom ogljika.
