Ключевое различие между азотным циклом и углеродным циклом заключается в том, что азотный цикл описывает превращение азота в несколько химических форм и циркуляцию между атмосферой, наземными и морскими экосистемами, в то время как углеродный цикл описывает движение углерода и его множественные химические формы между атмосферой, океанами, биосферой и геосферой.
В экосистеме биохимические циклы важны для поддержания естественного баланса. Следовательно, для многих элементов экосистемы мы можем нарисовать цикл, суммирующий движение элемента через различные компоненты экосистемы. В цикле элементы превращаются в сложные молекулы, а затем распадаются на более простые молекулы. Все циклы имеют более крупный бассейн-резервуар, который обычно является абиотическим. Круговорот азота, цикл углерода, цикл фосфора и гидрологические циклы являются одними из важных биохимических циклов в природе. Поэтому понимание круговорота вещества и поддержание эффективного круговорота важно для защиты окружающей среды от загрязнения.
Что такое азотный цикл?
Круговорот азота является одним из наиболее важных геохимических циклов, происходящих в природе. Это объясняет циркуляцию различных химических форм азота в атмосфере, наземных и морских экосистемах. Основным резервуаром азота является атмосфера. Он содержит около 78% газообразного азота, но многие организмы не могут его использовать. Поэтому азот должен быть преобразован в формы, которые могут быть использованы растениями. Этот процесс известен как фиксация азота.
Более того, фиксация азота происходит несколькими способами. Одним из методов является биологическая фиксация. Симбиотические бактерии, такие как Rhizobium, которые живут в корневых клубеньках бобовых растений, могут фиксировать атмосферный азот. Кроме того, есть некоторые свободноживущие бактерии, такие как азотобактер, которые могут фиксировать азот. Еще один метод фиксации азота - промышленная фиксация азота. С помощью процесса Хебера газообразный азот можно преобразовать в аммиак, который используется для производства удобрений и взрывчатых веществ. Помимо этого, естественный азот превращается в нитраты при ударе молнии.
Рисунок 01: Цикл азота
Большинство растений зависят от поступления нитратов из почвы для удовлетворения своих потребностей в азоте. Животные прямо или косвенно зависят от растений в плане получения азота. Когда растения и животные умирают, их азотсодержащие соединения, такие как белки, возвращаются в нитраты сапротрофными бактериями и грибами. Это происходит в результате серии реакций окисления, когда белок превращается в аминокислоты, а затем аминокислоты превращаются в аммиак. Соответственно, процесс - «нитрификация», а Nitrosomonas и Nitrobacter - две бактерии, участвующие в этом. Нитрификацию можно обратить вспять с помощью денитрифицирующих бактерий. Они восстанавливают нитраты в почве до газообразного азота и выделяют его в атмосферу.
Что такое углеродный цикл?
Углеродный цикл - еще один геохимический цикл, отражающий превращение различных химических форм углерода и их циркуляцию в атмосфере, гидросфере, биосфере и геосфере. Основным источником углерода для живых организмов является углекислый газ, присутствующий в атмосфере или растворенный в поверхностных водах. Фотосинтезирующие растения, водоросли и сине-зеленые бактерии могут превращать углекислый газ в углеродные соединения, такие как углеводы. Углеводы становятся строительными блоками для большинства других органических соединений, необходимых им для их структуры и функций.
Животные прямо или косвенно получают углерод от растений. Углекислый газ, поглощаемый растениями для фотосинтеза, уравновешивается дыханием как растений, так и животных. Поэтому фотосинтез и дыхание являются основными механизмами, заставляющими поддерживать естественный баланс углеродного цикла.
Рисунок 02: Круговорот углерода
Кроме того, некоторая часть фиксированного углекислого газа в результате фотосинтеза сохраняется в телах живых организмов. Впоследствии, когда они умирают, этот углерод возвращается в почву и водоемы. Когда эти мертвые вещества накапливаются в почве в течение более длительного времени, они превращаются в отложения ископаемого топлива. Углекислый газ снова возвращается в атмосферу, когда люди сжигают ископаемое топливо. Таким образом, соединения углерода циркулируют по разным сферам.
Каковы сходства между круговоротом азота и круговоротом углерода?
- И азотный цикл, и углеродный цикл являются важными биогеохимическими циклами.
- Они иллюстрируют, как несколько химических форм каждого элемента циркулируют в окружающей среде.
- Оба цикла делают эти элементы доступными для растений и животных.
- Атмосферные газы участвуют в обоих циклах.
- Мало того, оба цикла начинаются и заканчиваются атмосферным газом.
- А также соединения циркулируют в почве в обоих циклах.
- Микроорганизмы выполняют большую часть каждого цикла.
В чем разница между азотным циклом и углеродным циклом?
Круговорот азота показывает круговорот различных химических форм азота в окружающей среде, тогда как круговорот углерода показывает круговорот углерода. Следовательно, в этом ключевое различие между циклом азота и циклом углерода. Резервуаром для азотного цикла является атмосферный газообразный азот, тогда как для углерода это газообразный диоксид углерода. Следовательно, это также разница между циклом азота и циклом углерода. Кроме того, резервуар с азотом намного больше по сравнению с резервуаром с углеродом.
Кроме того, еще одно различие между круговоротом азота и круговоротом углерода заключается в том, что нарушение углеродного цикла может быть гораздо более быстрым для людей и животных по сравнению с нарушением азотного цикла.
Приведенная ниже инфографика о разнице между циклом азота и циклом углерода показывает больше различий между ними.
Резюме – Цикл азота и углеродный цикл
Круговорот азота и круговорот углерода – два важных круговорота питательных веществ, происходящих в природе. Круговорот азота показывает циркуляцию различных форм азота в природе. С другой стороны, круговорот углерода показывает циркуляцию различных форм углерода в природе. Таким образом, это ключевое различие между циклом азота и циклом углерода. Кроме того, круговорот азота происходит посредством фиксации азота, нитрификации, ассимиляции нитратов, аммонификации, денитрификации, тогда как круговорот углерода происходит посредством фотосинтеза, дыхания, горения, разложения и т. д. Кроме того, микроорганизмы участвуют в обоих циклах. Кроме того, цикл азота начинается с фиксации азота, а цикл углерода начинается с фотосинтеза. Это краткое изложение различий между циклом азота и циклом углерода.
