غالبًا ما يصف الخيال العلمي الأرض بأنها موطن لأشكال الحياة القائمة على الكربون. قد يكون هذا صحيحًا ، لكن وصفها بأشكال الحياة القائمة على النيتروجين أو الفوسفور قد يكون بنفس الدقة. مثل الكربون ، كل من النيتروجين والفوسفور ضروريان لجميع الكائنات الحية. القليل جدًا من أي منهما ، على سبيل المثال ، لن تنمو النباتات أو الحيوانات. احصل على الكثير ويمكن أن تعاني النظم البيئية - وقت كبير.
تعتبر ذرات النيتروجين مكونات مطلوبة لجزيئات الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات في كل خلية على الأرض - النباتات والحيوانات والميكروبات على حد سواء. ذرات النيتروجين هي لبنات بناء الحمض النووي لدينا. حتى أنها تظهر في الكلوروفيل الذي يسمح للنباتات بتحويل طاقة الشمس إلى طعام.
ترتدي ذرات الفوسفور العديد من القبعات الخلوية أيضًا. هم في حمضنا النووي. ويشكلون الجزء المهم من جزيء أدينوسين ثلاثي الفوسفات (Ah-DEN-oh-saw Try-FOS-fate) - أو ATP. تحتوي هذه المادة الكيميائية الدقيقة ولكن القوية على ثلاث مجموعات من الذرات تسمى مجموعات الفوسفات. تتكون كل مجموعة فوسفات من خمس ذرات:فوسفور واحد وأربع ذرات أكسجين. يعمل ATP كبطارية خلية قابلة لإعادة الشحن. يؤدي قرصنة مجموعة فوسفات واحدة إلى إطلاق الطاقة في روابطها الكيميائية. يتيح التقاط مجموعة فوسفات جديدة لها استعادة (وتخزين) الطاقة المفقودة مرة أخرى.
بدون النيتروجين والفوسفور ، لن يكون هناك DNA ولا طاقة لتشغيل خلايانا ولا بروتينات ولا نباتات ولا بشر. في الواقع ، لن تكون هناك حياة على الأرض.
لحسن الحظ ، سكان الأرض محاطون بكلا العنصرين. يشكل النيتروجين 80٪ من الغاز في غلافنا الجوي. الفوسفور جزء من العديد من المعادن الموجودة في التربة. لكن معظم ذرات N و P ليست موجودة في أشكال يمكن للنباتات (أو الحيوانات) استخدامها.
عندما يتعلق الأمر بالنيتروجين ، لحسن الحظ ، هناك ميكروبات تنقذ. يؤدون خدمة تسمى تثبيت النيتروجين . في هذه العملية ، يقومون بتحويل النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي (ذرتان نيتروجين مرتبطتان ببعضهما البعض) إلى شكل يمكن للكائنات الأخرى استخدامه (نيتروجين واحد مع ثلاث ذرات هيدروجين مرتبطة به). يمكن أن تحصل النباتات أيضًا على النيتروجين من الكائنات الحية الأخرى التي ماتت و تحللت .
يميل الفوسفور إلى أن يكون في رابطة مماثلة ، مقيدًا بالمعادن وبعيدًا عن النباتات. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، مع تحلل التربة ، سيصبح هذا الفسفور متاحًا للبكتيريا ببطء. ثم يقوم الوسطاء الميكروبيون بتحويله إلى أشكال صديقة للنبات.
تقوم الميكروبات بإصلاح النيتروجين باستمرار. تطلق التربة دائمًا بعض الفوسفور. ومع ذلك ، لا تزال معظم النظم البيئية جائعة للمزيد. غالبًا ما يصف العلماء مناطق مثل الغابات والأراضي الرطبة والتندرا بأنها محدودة النيتروجين أو الفوسفور. يعني ذلك أنه إذا كان لديهم المزيد من النيتروجين و / أو الفوسفور المتاح لهم ، فإن النباتات في هذه المناطق ستنمو بشكل أكبر أو أسرع.
على سبيل المثال ، قد تحتوي بعض المناطق على تربة تعرضت للتو للهواء. تحتوي هذه التربة الجديدة على عدد قليل من الميكروبات التي تنتج النيتروجين. وعادة ما تكون محدودة النيتروجين. من ناحية أخرى ، قد تكون المناطق ذات التربة التي استخدمتها النباتات لفترة طويلة جدًا قد فقدت الكثير من الفوسفور ، مما يجعلها محدودة الفوسفور.
غالبًا ما يضيف المزارعون كلا المغذيات إلى حقولهم كسماد. في الأساس ، الأسمدة هي أغذية نباتية. يمكنك أيضًا تسميد نبات منزلي أو حديقة. تحتوي الأسمدة عادة على مزيج من النيتروجين والفوسفور. (يحتوي معظمها على عناصر أخرى أيضًا ، مثل البوتاسيوم وربما اندفاعة من النحاس أو الزنك.) تعد إضافة السماد طريقة سريعة لإعادة تخزين مخزون التربة حتى يمكن للنباتات أن تأكل جيدًا وتنمو.
يقول العلماء:التخثث
لكن الإفراط في تناول الطعام ليس بالضرورة أمرًا جيدًا. عندما تتلقى التربة الكثير من النيتروجين أو الفوسفور - أكثر مما تحتاجه النباتات - يمكن لهذه العناصر الغذائية أن تتسرب بعيدًا في مياه الأمطار. يمكن الآن حملها في البحيرات والجداول. في البداية ، سيجعل الطعام النباتي الإضافي الطحالب في الماء تتفتح وتتكاثر بشكل متفجر.
ولكن عاجلاً أم آجلاً ، ستموت كتل الطحالب هذه وستغرق في القاع. هناك ، ستفككهم الميكروبات. الآن سوف تتكاثر شعوبهم. لتعزيز أنشطتها ، تمتص هذه الكائنات الكثير من الأكسجين في الماء. مع وجود القليل من الأكسجين أو انعدامه ، يمكن للكائنات الحية الأخرى في الماء أن تختنق. تسمى هذه العملية التخثث .
