氮循环的生态流动关系图
- 更新时间:2024年09月24日
- 图形对象数:10
摘要:关系图通过图形天下展示了氮循环的关系数据可视化,清晰地呈现了氮在大气、土壤、植物和动物之间的转换过程。从大气中的氮气到土壤中的氨和铵,再到植物和动物体内的有机氮,最后通过各种微生物的作用返回大气,整个循环过程一目了然,有助于理解和分析生态系统中氮元素的动态变化。
大气中的氮气(N₂):这是氮循环的起点,大气中的氮气占大气总体积的约78%,但生物不能直接利用这种形式的氮。
固氮细菌:这些细菌(如根瘤菌)具有固氮能力,能够将大气中的氮气转化为植物可以利用的形式,如氨(NH₃)或铵(NH₄⁺)。
土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺):经过固氮作用,氮气转化为氨或铵的形式存在于土壤中。这是植物可以直接吸收的氮的形式之一。
植物:植物通过根系从土壤中吸收铵(NH₄⁺)和硝酸盐(NO₃⁻),并将它们转化为有机氮化合物,如蛋白质和核酸。
动物:动物通过食物链摄取植物或其他动物中的氮化合物。氮在动物体内用于合成蛋白质等有机物。
排泄物:动物的排泄物中含有未被完全利用的氮化合物,这些排泄物中的氮可以通过氨化作用转化为氨(NH₃)或铵(NH₄⁺)。
有机残体:包括植物和动物死亡后的遗体。这些有机残体在分解过程中会释放出氮化合物,经过氨化作用转化为氨(NH₃)或铵(NH₄⁺)。
亚硝酸盐(NO₂⁻):氨(NH₃)或铵(NH₄⁺)在土壤中的硝化细菌作用下首先转化为亚硝酸盐 (NO₂⁻)。
硝酸盐(NO₃⁻):亚硝酸盐(NO₂⁻)进一步被氧化为硝酸盐(NO₃⁻),这是植物吸收的主要形式之一。
大气中的氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O):硝酸盐(NO₃⁻)在特定条件下(如缺氧环境)下,通过反硝化作用转化为氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O),重新回到大气中。
大气中的氮气(N₂)–>固氮细菌: 大气中的氮气(N₂)被固氮细菌吸收。
固氮细菌–>|固氮作用|土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺): 固氮细菌通过固氮作用将大气中的氮气转化为氨(NH₃)或铵(NH₄⁺),使其成为植物可以利用的形式。
植物–>|吸收|土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺): 植物通过根系吸收土壤中的氨(NH₃)或铵(NH₄⁺),用于合成蛋白质等有机物。
动物–>|摄食|植物: 动物通过食物链获取植物中的氮化合物,这些氮化合物在动物体内被用于合成蛋白质等有机物。
动物–>|含氮废物|排泄物: 动物通过排泄物释放未被完全利用的氮化合物,这些氮化合物可以继续参与氮循环。
植物、动物–>|死亡|有机残体: 动植物死亡后,其有机体成为土壤中的有机残体,这些残体会被分解。
排泄物–>|氨化作用|土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺): 排泄物中的氮化合物在土壤微生物的作用下转化为氨(NH₃)或铵(NH₄⁺),可供植物吸收。
有机残体–>|氨化作用|土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺): 死亡的动植物残体在土壤微生物的作用下转化为氨(NH₃)或铵(NH₄⁺),可供植物吸收。
土壤中的氨(NH₃)/铵(NH₄⁺)–>|硝化作用|亚硝酸盐(NO₂⁻): 土壤中的氨(NH₃) 或铵 (NH₄⁺) 在硝化细菌的作用下首先转化为亚硝酸盐(NO₂⁻)。
亚硝酸盐(NO₂⁻)–>硝酸盐(NO₃⁻): 亚硝酸盐(NO₂⁻) 在硝化细菌的作用下进一步转化为硝酸盐(NO₃⁻),这是植物吸收的主要形式之一。
硝酸盐(NO₃⁻)–>|反硝化作用|大气中的氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O): 硝酸盐(NO₃⁻) 在特定条件下通过反硝化作用转化为氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O),重新释放到大气中。
氮循环是生态系统中非常重要的一个环节,它描述了氮元素在不同形式之间的转换过程。氮循环涉及多个关键步骤,每个步骤都由特定的生物或化学反应驱动。
大气中的氮气(N₂)通过固氮细菌的作用转化为土壤中的氨(NH₃)或铵(NH₄⁺)。固氮细菌,如根瘤菌,与植物形成共生关系,将不可直接利用的大气氮气转化为植物可以吸收的形式。
植物通过根系吸收土壤中的氨或铵,并将其转化为有机氮化合物,如蛋白质和核酸。这些有机氮化合物通过食物链传递给动物。动物通过摄食植物或其他动物获取氮化合物,并将其用于自身的生长和代谢。在这个过程中,动物会产生含氮的排泄物,这些排泄物中的氮化合物通过氨化作用转化为氨或铵,重新进入土壤。
植物和动物死亡后形成的有机残体也会通过氨化作用转化为氨或铵,这些氮化合物再次成为植物可吸收的形式。氨或铵在土壤中的硝化细菌作用下进一步转化为亚硝酸盐(NO₂⁻),然后被氧化为硝酸盐(NO₃⁻),这是植物吸收的主要形式之一。
在缺氧条件下,土壤中的硝酸盐可以通过反硝化作用转化为氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O),重新释放到大气中,从而完成氮循环的一个完整闭环。
整个氮循环展示了氮元素在大气、土壤、植物和动物之间的不断转化,确保了生态系统中氮资源的持续供应和再利用。这一循环不仅是自然界维持生命的重要过程,也是人类农业生产和环境保护需要关注的重点领域。
