Цикълът на азота в природата • Джеймс Трефил, Енциклопедия "Двеста закона на Вселената"
Азотът непрекъснато циркулира в земната биосфера под въздействието на различни химични и нехимични процеси, а наскоро свързаният азот навлиза в атмосферата главно поради човешки дейности.
Азотът е едно от най-често срещаните вещества в биосфера, тясната обвивка на Земята, където животът се поддържа. И така, почти 80% от въздуха, който дишаме, се състои от този елемент. По-голямата част от атмосферния азот е в свободна форма (см. Химични връзки), при които два азотни атома са свързани заедно, за да образуват азотна молекула - N2. Поради факта, че връзките между два атома са много силни, живите организми не са в състояние директно да използват молекулен азот - той първо трябва да бъде прехвърлен в "свързано" състояние. По време на обвързващ азотните молекули се разделят, позволявайки на отделните азотни атоми да участват в химични реакции с други атоми, като кислород, и по този начин им пречи да се комбинират отново в азотна молекула. Връзката между азотните атоми и другите атоми е доста слаба, което позволява на живите организми да асимилират азотни атоми. Следователно свързването с азот е изключително важна част от жизнените процеси на нашата планета.
Азотният цикъл е поредица от затворени, взаимосвързани пътища, по които азотът циркулира в земната биосфера. Нека първо разгледаме процеса на разлагане на органичните вещества в почвата. Различни микроорганизми извличат азота от разлагащите се материали и го превръщат в молекулите, необходими за метаболизма. В този случай останалият азот се отделя под формата на амоняк (NH3) или амониеви йони (NH4 +). Тогава други микроорганизми свързват този азот, превръщайки го, обикновено под формата на нитрати (NO3 -). Попадайки в растенията (и в крайна сметка навлизайки в организмите на живите същества), този азот участва в образуването на биологични молекули. След смъртта на организма азотът се връща в почвата и цикълът започва отново. По време на този цикъл са възможни и двете загуби на азот - когато той е включен в състава на утайките или се освободи по време на живота на някои бактерии (така наречените денитрифициращи бактерии) - и компенсация за тези загуби поради вулканични изригвания и други видове геоложка дейност.
Представете си, че биосферата се състои от два съобщаващи се резервоара на азот - огромен (съдържа азот, съдържащ се в атмосферата и океаните) и много малък (съдържа азот, съдържащ се в живите същества). Между тези резервоари има тесен проход, в който азотът е свързан по един или друг начин. При нормални условия азотът от околната среда навлиза през този проход в биологичните системи и се връща в околната среда след смъртта на биологичните системи.
Ето няколко цифри. Азотната атмосфера съдържа около 4 квадрилиона (4 · 10 15) тона, а океаните съдържат около 20 трилиона (20 · 10 12) тона. Една незначителна част от това количество - около 100 милиона тона - се свързва годишно и се включва в състава на живите организми. От тези 100 милиона тона свързан азот, само 4 милиона тона се намират в тъканите на растенията и животните - всичко останало се натрупва в разлагащи се микроорганизми и в крайна сметка се връща в атмосферата.