חנקן חיוני לחיים על פני כדור הארץ

מהו חנקן?

חנקן הוא יסוד כימי לא מתכתי המצוי באוויר, בקרקעות ובאוקיינוסים בצורה של חנקן חופשי, תחמוצות חנקן וסוגים שונים של תרכובות אורגניות ואי-אורגניות. ריבוי החנקן באטמוספירה של כדור הארץ הוא כ-78% בנפח, שהם כ-21% במשקל. בקרקע נמצא חנקן בתרכובות אורגניות המשתחררות לקרקע בפירוק שרידי צמחים ובעלי חיים. חנקן קיים בכל היצורים החיים כחלבון וחומצת גרעין. זהו אחד מאבני הבניין של תרכובות אורגניות, כגון חומצות אמינו וחומצות גרעין. תרכובות אנאורגניות של חנקן כוללות מלחים (למשל, אמוניום חנקתי, אמוניום סולפט, נתרן חנקתי) ותחמוצת חנקן (N2O).

מדוע חנקן חשוב לחיים?

חנקן הוא יסוד קריטי בחיים על פני כדור הארץ מכיוון שהוא חיוני לסינתזה של חומצות אמינו, חלבונים וחומצות גרעין, שהן אבני הבניין של כל האורגניזמים. לכן, חנקן נחוץ לצמיחה של צמחים ובעלי חיים, כולל בני אדם. צמחים משתמשים בחנקן לייצור חומצות אמינו, חלבונים ואנזימים וליצירת כלורופיל בעלים שלהם. בעלי חיים מקבלים את החנקן הדרוש להם על ידי אכילת צמחים או בעלי חיים אחרים שאחסנו או בלעו חנקן.

הכל על תרכובות חנקן

חנקן הוא יסוד נפוץ מאוד המופיע כיסוד, בצורות משולבות, וכמטבוליטים בכל האורגניזמים. הכמות הכוללת של חנקן על פני כדור הארץ מסתובבת ללא הרף בין צורות ומיקומים שונים. גז חנקן (N2) הוא הצורה הנפוצה ביותר. חנקן יכול להימצא בקרקע גם כחנקות, באוקיינוס כאמוניום, ומומס במים כחומצה חנקתית (HNO3). חנקן הוא חומר תזונה חשוב לצמחים, בעלי חיים ובני אדם. הוא משמש לייצור חלבונים וחומצות גרעין (כגון DNA ו-RNA), הנחוצים לחיים.

איך אורגניזמים מקבלים את אספקת החנקן שלהם?

חנקן הוא חומר תזונתי חיוני המתקבל מהסביבה. אורגניזמים משתמשים באנרגיה מהשמש או מקבלים אותה מפירוק חומרים אורגניים אחרים כדי להפוך חנקן באדמה לצורה שבה הם יכולים להשתמש. אורגניזמים עשויים להשתמש באורגניזמים אחרים כמקור לחנקן, או שהם עשויים להפוך את החנקן באדמה על ידי חיידקים. צמחים - הצרכנים הגדולים ביותר של חנקן הם צמחים, אשר הופכים (מקבעים) חנקן אטמוספרי באמצעות האנזים ניטרוגנאז ליוני אמוניום (NH4+). הצמחים מאחסנים את החנקן הזה בעלים וברקמות אחרות שלהם. בעלי חיים שאוכלים רק צמחים מקבלים את החנקן שלהם מהצמחים שהם אוכלים. בעלי חיים שאוכלים רק בעלי חיים אחרים מקבלים את החנקן שלהם מיוני האמוניום בשתן ובצואה של בעלי החיים.

בעלי חיים שאוכלים רק צמחים

אורגניזמים אלה פיתחו שיטות רבות ושונות כדי לקבל את החנקן שלהם מצמחים. לקטניות יש גושים שורשים שמכילים חיידקים סימביוטיים. חיידקים אלו הופכים גז חנקן באדמה לאמוניה. החיידקים נאכלים לאחר מכן על ידי הצמח, והצמח משתמש באמוניה כדי לסנתז חומצות אמינו וחלבונים. צמחים אחרים פיתחו קשרים סימביוטיים עם פטריות מסוימות. פטריות אלו עוזרות לצמחים לפרק מינרלים בקרקע המכילים חנקן, מה שהופך את החנקן לזמין לצמח.

חיות שאוכלות רק חיות אחרות

לאורגניזמים אלה יש גם דרכים שונות להשיג את צריכת החנקן הנדרשת. בעלי חיים טורפים כמו אריות ונשרים משיגים את החנקן שלהם על ידי אכילת בשר טרפם. בעלי חיים אוכלי כל כמו חזירים, חולדות ובני אדם משיגים את החנקן שלהם על ידי בליעת צמחים ובעלי חיים אחרים.

בעלי חיים שאוכלים גם צמחים וגם חיות אחרות

אורגניזמים אלה פיתחו שיטות רבות ושונות כדי לקבל את צריכת החנקן הנדרשת. חלק מהאורגניזמים משתמשים בשילוב של שתיים או יותר מהשיטות שתוארו לעיל:

- חרקים כמו כנימות ופרפרים משיגים את החנקן שלהם על ידי בליעת צמחים וסוכרים וחלבונים וחנקן

אוכלי עשב כמו פרות וכבשים משיגים את החנקן שלהם על ידי בליעת צמחים וחלבונים ובעלי חיים אחרים

- טורפים כמו אריות ונשרים משיגים את החנקן שלהם על ידי בליעת בעלי חיים וצמחים אחרים ובעלי חיים אחרים

- אוכלי כל כמו חזירים, חולדות ובני אדם משיגים את החנקן שלהם על ידי בליעת צמחים, בעלי חיים אחרים ובעלי חיים אחרים

סיכום

חנקן הוא חומר תזונה חשוב לצמחים ובעלי חיים. הוא משמש לייצור חלבונים וחומצות גרעין, הנחוצות לחיים. חנקן הוא חומר תזונתי חיוני המתקבל מהסביבה. אורגניזמים משתמשים באנרגיה מהשמש או מקבלים אותה מפירוק חומרים אורגניים אחרים. ישנן דרכים רבות ושונות להשיג חנקן. הצרכנים הגדולים ביותר של חנקן הם צמחים, אשר הופכים חנקן אטמוספרי באמצעות האנזים ניטרוגנאז ליוני אמוניום. הצמחים מאחסנים את החנקן הזה בעלים וברקמות אחרות שלהם. בעלי חיים שאוכלים רק צמחים מקבלים את החנקן שלהם מהצמחים שהם אוכלים. בעלי חיים שאוכלים רק בעלי חיים אחרים מקבלים החנקן שלהם מיוני האמוניום בשתן ובצואה של החיות האחרות.