چرخه ازت(شکل ۱۵-۳) یکی از چرخه­های گازی بسیار پیچیده می­باشد.ازت از آن جهت دارای اهمیت است که بخش عمده اتمسفر را تشکیل می­دهد(۷۸%)، و علاوه بر آن در بدن موجودات زنده نقش و اهمیت فوق­العاده­ای دارد به خصوص این که بخش اساسی ساختمان اسیدهای آمینه را تشکیل می­دهد که نهایتا منجر به شکل­گیری پروتئین­ها می­شود.ذخیره اصلی این عنصر در اتمسفر و به صورت مولکولی (N_۲) می­باشد.

وجود حیات باعث شده به جای آن که ازت کره زمین، مثل کرات عاری از زندگی در حالت آمونیاک(NH_۳) یا اکسیدهای ازت باشد، در حالت ازت مولکولی در اتمسفر زمین باقی بماند.ازت به شکل­های مختلفی در اتمسفر وجود دارد که عبارتند از ازت مولکولی(N_۲)،اکسیدهای ازت(NO_۲,NO,N_۲O) و ترکیبات هیدروژن-ازت(NH،NH_۳،(HNO_۳,HNO_۲.موجودات زنده غالبا توانایی استفاده مستقیم از ازت مولکولی را ندارند و شکستن پیوند­های اتصال اتم­های ازت نیازمند انرژی قابل توجهی است.

سرعت تشکیل ترکیبات ازت دار و کربن دار(پروتئیدها و گلوسیدها) در زمین و دریا یکسان نیست.در واقع گیاهان زمینی به دلیل مقدار سلولز زیادی که دارند از نظر کربن غنی و از نظر ازت فقیر می­باشند در مقابل میزان پروتئین آلگ­ها بسیار بالا بوده لذا بدون شک اقیانوس­ها می­توانند یکی از منابع تولید پروتئین باشند.

هوا ۷۸% ازت بزرگترین منبع ذخیره این عنصر به شمار می­رود. ولی این ازت تنها توسط

میکروارگانیسم­هایی نظیر ازتوباکتر[۱]، کلوستریدیوم[۲]، ریزوبیوم­های[۳]همزیست با حبوبات،

باکتریهای آزوسپیریلوم[۴]همیار با غلات و تعدادی از جلبک­های خانواده سیانوفیسه[۵]که در آبهای شیرین و خاک­های مرطوب زندگی می­کنند قابل استفاده می­باشد.ریزوبیوم­های همزیست با یونجه و شبدر قادرند سالانه حدود ۱۵۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم ازت را در هر هکتار تتثیبت کننند.

از میان ترکیبات مختلف ازت، فقط فرم­های نیترات (NO_۳-) و آمونیم (NH_۴+) برای گیاهان قابل استفاده هستند.

درطبیعت مسیرهای مختلفی در جهت تبدیل حالات مختلف ازت دار به یکدیگر وجود دارد که در این رابطه می­توان به تثبیت الکتروشیمیایی در هنگام وقوع رعدو برق اشاره نمود. رعد و برق که همراه با تولید انرژی زیاد است موجب شکسته شدن پیوند­های مولکولی از جمله مولکول­های آب(H_۲O ) و نیتروژن(N_۲) می­گردد.در مراحل بعدی اتم­های مختلف با یکدیگر پیوند خورده و ترکیبات جدیدتری از جمله یون­های نیترات وآمونیم را به وجود می­آورد که پس از رسیدن به سطح زمین،برای گیاهان قابل استفاده می­باشند.

[۱] Azotobacter

[۲] Clostridium

[۳] Rhizobium

[۴] Azospirillum

[۵] Cyanophyceae

تحقیقات انجام شده نشان داده­اند که یک لیتر آب باران تقریبا ۲ میلی گرم ازت به صورت آمونیم و۷% میلی گرم نیترات دارد و در مجموع حدود۱۰^۶*۲۵۵۱۱ تن ازت در سال از طریق آب باران به زمین می­رسد.منع دیگر ازت که می­تواند در اختیار گیاهان قرار داده شود،تولید صنعتی کودهای شیمیایی است که در کارخانجات پتروشیمی با ترکیبات مختلفی تولید می­گردند و سالانه حدود ۳۰ میلیون تن انواع مختلف کودهای شیمیایی ازت دار در بخش کشاورزی در دنیا مصرف می­گردد.

گرم نیترات دارد و در مجموع حدود۱۰^۶*۲۵۵۱۱ تن ازت در سال از طریق آب باران به زمین می­رسد.منع دیگر ازت که می­تواند در اختیار گیاهان قرار داده شود،تولید صنعتی کودهای شیمیایی است که در کارخانجات پتروشیمی با ترکیبات مختلفی تولید می­گردند و سالانه حدود ۳۰ میلیون تن انواع مختلف کودهای شیمیایی ازت دار در بخش کشاورزی در دنیا مصرف می­گردد.

در رابطه با تغییر و تحولات ازت طی چرخه آن، اولین مرحله تبدیل موادآلی مرده یاهوموس به شکل معدنی است که این فرایند را معدنی شدن[۱]می­گویند.این فرآیند توسط مکانیسم­های مختلفی در طبیعت انجام می­گیرد.اولین مورد دفع مواد به وسیله جانوران است. این روش بیشتردر بیوسنوز­هایی دیده می­شود که قسمت مهم انرژی از طریق زنجیره­های علفخواران انتقال می­یابد.برای مثال در مراتع ایران بیوماس علوفه­ای که توسط دام تغذیه می­شود فقط ۶۵% آن به محیط بازگشت داده می­شود.از طرف دیگر تجزیه میکروبی می­تواند پدیده معدنی شدن را تسریع کند.این حالت در جنگل­ها یا بیوسنوزهایی مشاهده می­شود که در آنها قسمت مهم انرژی زنجیره­ها،توسط گندخواران(ساپروفیت­ها) منتقل می­گردد.برای مثال در جنگل سوزنی برگان که جمعیت علفخوران آن کم است،تجزیه مواد بیشتر از طریق میکروارگانیسم­ها صورت می­گیرد.

اولین فرم معدنی ازت پس از تجزیه کامل هوموس در طبیعت،آمونیم(NH_۴+) است که طی  فرایندی بنام آمونیفیکاسیون[۲]حاصل می­شود.میکروارگانیسم­هایی که در این فرایند دخالت دارند عمدتا شامل میکروکوکوس[۳]ها هستند. مرحله بعدی، فرایند نیتریفیکاسیوناست که طی آن آمونیم ابتدا به شکل نیتریت(NO2-  ) و سپس به نیترات (NO3-) تبدیل می­شود.در واقع فرایند نیتریفیکاسیون[۴]خود از دو بخش مجزا تحت عناوین نیتریتاسیون[۵]و نیتراتاسیون[۶]تشکیل شده است که به ترتیب باکتری­های نیتروزوموناس[۷]و نیتروباکتر[۸]در این فرایندها نقش مهمی را ایفامی­نمایند.سپس طی فرایند دنیتریفیکاسیون [۹]نیترات حاصله به ترکیبات گازی ازت مانندN_۲O,N_۲ تبدیل شده و مجددا به اتمسفر باز می­گردد.

قسمتی از نیترات تولید شد هدر خشکی­ها در اثر آبشویی وارد محیط­های آبی می­گردد.قسمتی به صورت محلول و یا به شکل ترکیب و ته نشین شدن در این محیط­ها در خواهندآمد و قسمتی نیز توسط فیتوپلانکتون­ها یا سایر جوامع گیاهی در محیط­های آبی مورد استفاده قرار می­گیرند.پس از آن ترکیبات ازت در اثر تغذیه آبزیان از گیاهان یا فیتوپلانکتون­ها وارد چرخه­های دریایی می­گردد.در ادامه چرخه در صورت تغذیه پرندگان ماهیخوار و یا سایر موجودات خشکی ازآبزیان،چرخه ازت محیط­های آبی به خشکی متصل می­شودزیرا فضولات این موجودات و یا پرندگان مجددا به خشکی منتقل شده و دوباره به همین ترتیب چرخه ازت تداوم می­یابد.

[۱] Mineralization

[۲] Amonification

[۳] Micrococcus

[۴] Nitrification

[۵] Nitritiation

[۶] Nitritiation

[۷] Nitrosomonas

[۸] Nitrobacter

[۹] Denitrification

منبع:» خلاصه ای از کتاب اکولوژی تالیف دکتر محمد رضا اردکانی انتشارات دانشگاه تهران چاپ پانزدهم