Science fiction beskriver ofta jorden som hem för kolbaserade livsformer. Det kan vara sant, men att kalla dem kväve- eller fosforbaserade livsformer kan vara lika exakt. Liksom kol är både kväve och fosfor nödvändiga för allt levande. För lite av båda, till exempel, och växter eller djur kommer inte att växa. Få för mycket och ekosystemen kan lida — big time.
Kväveatomer är nödvändiga ingredienser för aminosyramolekylerna som utgör proteinerna i varje cell på jorden – både växter, djur och mikrober. Kväveatomer är byggstenar i vårt DNA. De dyker till och med upp i klorofyllet som gör att växter kan förvandla solens energi till mat.
Fosforatomer bär också flera cellulära hattar. De finns i vårt DNA. Och de utgör den kritiska delen av molekylen adenosintrifosfat (Ah-DEN-oh-seen Try-FOS-fate) – eller ATP. Denna lilla men mäktiga kemikalie har tre grupper av atomer som kallas fosfatgrupper. Varje fosfatgrupp består av fem atomer: en fosfor och fyra syreämnen. ATP fungerar som en cells uppladdningsbara batteri. Att hacka bort en fosfatgrupp frigör energin i dess kemiska bindningar. Genom att ta upp en ny fosfatgrupp kan den återfå (och lagra) den förlorade energin igen.
Utan kväve och fosfor skulle det inte finnas något DNA, ingen energi för att driva våra celler, inga proteiner, inga växter och inga människor. Det skulle verkligen inte finnas något liv på jorden.
Lyckligtvis är jordens invånare omgivna av båda elementen. Kväve utgör 80 procent av gasen i vår atmosfär. Fosfor är en del av många av mineralerna i marken. Men de flesta atomer av N och P finns inte i former som växter (eller djur) kan använda.
När det gäller kväve finns det som tur är mikrober att komma till undsättning. De utför en tjänst som kallas kvävefixering. I denna process omvandlar de kväve i vår atmosfär (två kväveatomer bundna tillsammans) till en form som andra organismer kan använda (ett kväve med tre väteatomer bundna till det). Växter kan också få kväve från andra organismer som har dött och nedbrutet.
Fosfor tenderar att vara i en liknande bindning, bunden i mineraler och borta från växter. Med tiden kommer dock den fosforn sakta att bli tillgänglig för bakterier när jorden bryts ner. De mikrobiella mellanhänderna omvandlar det sedan till växtvänliga former.
Mikrober fixerar ständigt kväve. Jorden släpper alltid ut lite fosfor. Ändå är de flesta ekosystem hungriga efter mer. Forskare beskriver ofta områden som skogar, våtmarker och tundra som kväve- eller fosforbegränsade. Med det menar de att om de hade mer kväve och/eller fosfor tillgängligt för dem skulle växterna i dessa områden växa sig större eller snabbare.
Till exempel kan vissa områden ha jord som just har blivit exponerad för luften. Denna nya jord har få mikrober som producerar kväve. Det kommer vanligtvis att vara kvävebegränsat. Områden med jord som har använts av växter under mycket lång tid kan å andra sidan ha förlorat mycket av sin fosfor, vilket gör dem fosforbegränsade.
Jordbrukare tillför ofta både näringsämnen till sina åkrar som gödningsmedel. I huvudsak är gödselmedel vegetabiliska livsmedel. Du kan också gödsla en krukväxt eller trädgård. Gödselmedel innehåller vanligtvis en blandning av kväve och fosfor. (De flesta innehåller också andra ämnen, som kalium och kanske en skvätt koppar eller zink.) Att tillsätta gödsel är ett snabbt sätt att fylla på med jordskafferiet så att växterna kan äta gott och växa.
Forskare säger: Eutrofiering
Men för mycket mat är inte nödvändigtvis bra. När marken får för mycket kväve eller fosfor – mer än vad växterna behöver – kan dessa näringsämnen läcka ut i regnvatten. Den kan nu bäras ut i sjöar och vattendrag. Till en början kommer den extra växtfödan att få alger i vattnet att blomma och föröka sig explosivt.
Men förr eller senare kommer dessa alger att dö och sjunka till botten. Där kommer mikrober att bryta ner dem. Nu kommer deras befolkning att föröka sig. För att driva sina aktiviteter kommer dessa organismer att suga upp mycket av syret i vattnet. Med lite eller inget tillgängligt syre kan andra organismer i vattnet kvävas. Denna process kallas eutrofiering.
Leave a Reply