שינויים

האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מכ-78% חנקן (בצורה מולקולרית), דבר שהופך אותה למאגר החנקן הגדול ביותר בפלנטה. חנקן מעורב בתהליכים ביולוגיים רבים והוא מרכיב חיוני לחיים בכדור הארץ. הוא מצוי בכל חומצות האמינו, הוא מרכיב יסודי של חלבונים, והוא מצוי בבסיסים שמרכיבים את חומצות הגרעין של ה-DNA וה-RNA. חלק נכבד מהחנקן בצמחים משמשמש לייצור מולקולות כלורופיל החיוניות לתהליך הפוטוסינתזה.  

האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מכ-78% חנקן (בצורה מולקולרית), דבר שהופך אותה למאגר החנקן הגדול ביותר בפלנטה. חנקן מעורב בתהליכים ביולוגיים רבים והוא מרכיב חיוני לחיים בכדור הארץ. הוא מצוי בכל חומצות האמינו, הוא מרכיב יסודי של חלבונים, והוא מצוי בבסיסים שמרכיבים את חומצות הגרעין של ה-DNA וה-RNA. חלק נכבד מהחנקן בצמחים משמשמש לייצור מולקולות כלורופיל החיוניות לתהליך הפוטוסינתזה.  

קיבוע של חנקן הוא תהליך חיוני כדי להפוך את החנקן הגזי לתרכובות זמינות עבור יצורים חיים. חלק קטן מהקיבוע מתרחש בתהליכים פיזיקליים כמו ברקים והתפרצויות הרי געש שהופכים את החנקן לחנקה (NO₂) הזמינה לצמחים. עם זאת, רוב הקיבוע מתרחש על ידי חיידקים חופשיים או סימביוטיים (כדוגמת סוגים במערכת הכחוליות (ציאנובקטריות), ''Rhizobia'' ו-''Frankia'') וכן על ידי אצות. חיידקים ואצות אלה הם בעלי האנזים ניטרוגנז אשר מאפשר להם לפרק את הקשר החזק בין אטומי החנקן ולהוסיף לחנקן מימן כדי ליצור אמוניה (NH₃). האמוניה מומרת על ידי החיידקים לתרכובות אורגניות אחרות.  

קיבוע של חנקן הוא תהליך חיוני כדי להפוך את החנקן הגזי לתרכובות זמינות עבור יצורים חיים. חלק קטן מהקיבוע מתרחש בתהליכים פיזיקליים כמו ברקים והתפרצויות הרי געש שהופכים את החנקן לחנקה (NO₂) הזמינה לצמחים. עם זאת, רוב הקיבוע מתרחש על ידי חיידקים חופשיים או סימביוטיים (כדוגמת סוגים במערכת הכחוליות (ציאנובקטריות), ''Rhizobia'' ו-''Frankia'') וכן על ידי אצות. חיידקים ואצות אלה הם בעלי האנזים ניטרוגנז אשר מאפשר להם לפרק את הקשר החזק בין אטומי החנקן ולהוסיף לחנקן מימן כדי ליצור אמוניה (NH₃). האמוניה מומרת על ידי החיידקים לתרכובות אורגניות אחרות.  

חלק מהחיידקים המקבעים חנקן כמו החיידק Rhizobium חיים בשורשים של קטניות (כמו שעועית או עדשים). הם יוצרים קשר סימביוטי עם הצמח ומייצרים אמוניה בתמורה לפחמימות. ניתן להעשיר אדמות בחנקן על ידי שתילה של קטניות או של מספר צמחים אחרים.  

חלק מהחיידקים המקבעים חנקן כמו החיידק Rhizobium חיים בשורשים של קטניות (כמו שעועית או עדשים). הם יוצרים קשר סימביוטי עם הצמח ומייצרים אמוניה בתמורה לפחמימות. ניתן להעשיר אדמות בחנקן על ידי שתילה של קטניות או של מספר צמחים אחרים.  

שאר הצמחים מקבלים את החנקן שלהם מהקרקע באמצעות מערכת השורשים שסופגת מהקרקע יוני ניטראט (NO₃⁻) או יוני אמוניום (NH₄⁺). כל החנקן שמצוי אצל בעלי חיים מקורו באכילה של צמחים בשלב מסויים של שרשרת המזון.  

שאר הצמחים מקבלים את החנקן שלהם מהקרקע באמצעות מערכת השורשים שסופגת מהקרקע יוני ניטראט (NO₃⁻) או יוני אמוניום (NH₄⁺). כל החנקן שמצוי אצל בעלי חיים מקורו באכילה של צמחים בשלב מסויים של שרשרת המזון.  

'''ניטריפיקציה''' - נקרא בעברית '''חנקון'''. תהליך בו מתקבל ניטרט כאשר אמוניה מתחמצנת. התהליך דורש חמצן ומתבצע על ידי חיידקי קרקע אירוביים. חיידקים אלה הינם כימואוטוטרופיים המשתמשים באמוניה כמקור אנרגיה לקיבוע CO₂ ליצירת חומר אורגני.

'''ניטריפיקציה''' - נקרא בעברית '''חנקון'''. תהליך בו מתקבל ניטרט כאשר אמוניה מתחמצנת. התהליך דורש חמצן ומתבצע על ידי חיידקי קרקע אירוביים. חיידקים אלה הינם כימואוטוטרופיים המשתמשים באמוניה כמקור אנרגיה לקיבוע CO₂ ליצירת חומר אורגני.

'''אמוניפיקציה''' - תהליך בו החנקן המצוי בתרכובות האורגניות שברקבוביות נעשה זמין לקליטה בשביל צמחים. התהליך מתבצע על ידי מיקרואורגניזמים שונים המפרקים בקרקע ועיקרו בפירוק חלבונים לחומצות אמיניות והרחקת הקבוצה האמינית (NH₂) מהחומצות האמיניות. תהליך זה עשוי להתרחש בנוכחות או בהעדר חמצן (תלוי באורגניזם המבצע).

'''אמוניפיקציה''' - תהליך בו החנקן המצוי בתרכובות האורגניות שברקבוביות נעשה זמין לקליטה בשביל צמחים. התהליך מתבצע על ידי מיקרואורגניזמים שונים המפרקים בקרקע ועיקרו בפירוק חלבונים לחומצות אמיניות והרחקת הקבוצה האמינית (NH₂) מהחומצות האמיניות. תהליך זה עשוי להתרחש בנוכחות או בהעדר חמצן (תלוי באורגניזם המבצע).

'''דניטריפיקציה''' - בתהליך זה החנקן שוב חוזר לאטמוספירה. באמצעות חיידקי קרקע אנאירוביים הניטרט חוזר שוב לחנקן מולקולרי. התהליך מתבצע כאשר אין חמצן משום שאז החיידקים משתמשים אך ורק בחמצן שמצוי במולקולת הניטרט כדי לנשום.

'''דניטריפיקציה''' - בתהליך זה החנקן שוב חוזר לאטמוספירה. באמצעות חיידקי קרקע אנאירוביים הניטרט חוזר שוב לחנקן מולקולרי. התהליך מתבצע כאשר אין חמצן משום שאז החיידקים משתמשים אך ורק בחמצן שמצוי במולקולת הניטרט כדי לנשום.

==הפרעה אנושית במחזור הזרחן והחנקן ==

==הפרעה אנושית במחזור הזרחן והחנקן ==

בני האדם מייצרים [[דשן כימי|דשנים כימיים]] או שהם משתמשים ב[[קומפוסט]] כדי לדשן גידולי חקלאות. לשני התהליכים יש השלכות אקולוגיות. ייצור דשנים כימיים דורש אנרגיה בכמות גדולה, וכיום הוא מכלה כמות גדולה של דלקים מחצביים. הזרמים הדשנים בכמות גדולה מידי לקרקע גורמת לתופעות לוואי שונות כמו [[המלחת הקרקע]] או מי התהום.

בני האדם מייצרים [[דשן כימי|דשנים כימיים]] או שהם משתמשים ב[[קומפוסט]] כדי לדשן גידולי חקלאות. לשני התהליכים יש השלכות אקולוגיות. ייצור דשנים כימיים דורש אנרגיה בכמות גדולה, וכיום הוא מכלה כמות גדולה של דלקים מחצביים. הזרמים הדשנים בכמות גדולה מידי לקרקע גורמת לתופעות לוואי שונות כמו [[המלחת הקרקע]] או מי התהום.

הפרעות אנושיות למחזור החנקן ולזרימות הזרחן בקנה מידה מקומי עד איזורי הובילו לשינויים פתאומיים ב[[מערכות אקולוגיות]] של אגמים(Carpenter 2005) וימים. לדוגמה [[אנוקסיה]] בים הבלטי(Zillén et al. 2008).

הפרעות אנושיות למחזור החנקן ולזרימות הזרחן בקנה מידה מקומי עד איזורי הובילו לשינויים פתאומיים ב[[מערכות אקולוגיות]] של אגמים(Carpenter 2005) וימים. לדוגמה [[אנוקסיה]] בים הבלטי(Zillén et al. 2008).  

[[אאוטריפיקציה]] (Eutrophication) היא תהליך בו נוצר מחסור בחמצן בגוף מים עקב התרבותן המהירה של אצות הצורכות את החמצן המומס במים. היא יכולה להיגרם על ידי זרמים של זרחן וחנקן שנכנסים לגופי מים, ואלו יכולים להזיז מערכות אקולוגיות ימיות מעבר לסף תגובה, ולגרום לשינוי פתאומי ולא לינארי. מערכת כזו יכולה לעבור ממים נקיים וצלולים למים עכורים. השינויים בין [[מצב יציב|מצבים יציבים]] אלה תלויים בקשרים מורכבים בין זרמים של חנקן וזרחן וברקע הביוכימי של המערכת. התדרדרות של מערכות אקולוגיות שנגרמת על ידי גורמים אנושיים (לדוגמה [[דייג יתר]], [[הרס קרקע]]) ועליה בזרמים של חנקן וזרחן בסקאלות אזוריות עד לרמה העולמית עלולה לגרום שינוי לא לינארי בלתי רצוי במערכות יבשתיות, מערכות מים מתוקים ומערכות מי ים. בו זמנית הם יכולים לתפקד כפקטור איטי שמשפיע על שינויי אקלים מעשה ידי אדם ברמה העולמית.

[[אאוטריפיקציה]] (Eutrophication) היא תהליך בו נוצר מחסור בחמצן בגוף מים עקב התרבותן המהירה של אצות הצורכות את החמצן המומס במים. היא יכולה להיגרם על ידי זרמים של זרחן וחנקן שנכנסים לגופי מים, ואלו יכולים להזיז מערכות אקולוגיות ימיות מעבר לסף תגובה, ולגרום לשינוי פתאומי ולא לינארי. מערכת כזו יכולה לעבור ממים נקיים וצלולים למים עכורים. השינויים בין [[מצב יציב|מצבים יציבים]] אלה תלויים בקשרים מורכבים בין זרמים של חנקן וזרחן וברקע הביוכימי של המערכת. התדרדרות של מערכות אקולוגיות שנגרמת על ידי גורמים אנושיים (לדוגמה [[דייג יתר]], [[הרס קרקע]]) ועליה בזרמים של חנקן וזרחן בסקאלות אזוריות עד לרמה העולמית עלולה לגרום שינוי לא לינארי בלתי רצוי במערכות יבשתיות, מערכות מים מתוקים ומערכות מי ים. בו זמנית הם יכולים לתפקד כפקטור איטי שמשפיע על שינויי אקלים מעשה ידי אדם ברמה העולמית.