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生物學的歷史33
2009/01/09 00:17:34瀏覽447|回應0|推薦0

「脫氮作用」的細菌把在土壤循環中的含氮分子釋放回空氣中,而「固氮作用」的細菌則做相反的事情。無論如何,「細菌」是氮元素循環的最重要角色

 

徐弘毅1.8.2009

1.     N,是生態系統中另一個重要的元素;氮元素在食物鍊中循環,提供有機體生命所需的養分。氮是合成蛋白質與核甘酸(基因的材質)的關鍵材料。

2.     大氣中有78%是氮,然而有機體(生物)無法直接從大氣中攝取氮元素。大氣中的氮,必須先被固定在NH3分子裡面(也就是俗稱的阿摩尼亞ammonia)硝酸鹽NO3-、或者胺基酸amino acide,才有辦法被有機體消化。

3.     只有少數的細菌有能力進行固氮作用nitrogen fixation:把空氣中的氮氣,變成可以被有機體攝取的含氮分子。另外有一部分的固氮作用來自於電擊,例如打雷能使氮氣變成硝酸鹽。雖然有許多商業用途的含氮產品是人工合成的,但是由微生物(細菌)來固氮,還是生態系中的主流。

4.     部分固氮細菌和某些維管束植物「共生」,互相利用,這類植物根部會有許多小瘤nodules,讓細菌可以在裡面生活。豆科植物就有這種根部的特徵,此外也有一些非豆科植物的根部有小瘤。

5.     植物根部的小瘤是固氮細菌的家,細菌在這裡,釋放90%他們製造的含氮分子給植物的細胞質,這些含氮分子大部分是胺基酸。透過這些固氮細菌的幫忙,豆科植物得到大量的氧份,可以在非常貧瘠的地方生存。實際上,這些細菌常常製造過多的胺基酸,讓共生的植物吃都吃不完,因此,有一些含氮分子會從植物的根部釋放到土壤裡,使土壤變得肥沃,這就是為什麼休耕時節,台灣的農民會灑的苜蓿,來增加土地的氮肥。苜蓿,光一個季節,就可可從空氣中固定每公畝4公斤的氮。

6.     還有一些固氮的微生物生活在土壤與水中。這些有機體,每年可以可以從空氣中固定每公畝225公克到565公克的氮,釋放氨到周遭環境中;這些氨溶於水後,成為氨離子NH4+,其中一部分被高等植物的根部吸收,轉換成較為複雜的分子。

7.     大部分的開花植物,無法吸收氨離子,他們吸收硝酸鹽離子nitrate。硝酸鹽離子應該是開花植物攝取氮元素的主要來源。「硝酸鹽離子」從土壤中的「氨離子」製造出來的,由另一種細菌進行這種轉換工作。「氨離子」細菌轉換成「硝酸鹽離子」的過程,稱為硝化反應nitrification

8.     動物自己完全沒有辦法從空氣中固氮,他們只能從食物中攝取胺基酸,一種含氮的分子。

9.     大部分的植物吸收了硝酸鹽離子nitrate之後,很快地就會把它轉換成各種含氮的分子,例如胺基酸、蛋白質、核甘酸,然後看是要儲存在體內,還是運送到植物體需要的地方。

10.  植物身上的含氮分子,可能在植物死亡的時候會被分解者切斷,再次變成氨,也可能被動物吃下去,消化過後變成氨排泄出來。

11.  注意一點,氮原子有各種循環路線,其中一種在土壤的循環是:植物死亡被分解成氨→氨→氨被細菌轉化為氨離子→氨離子被轉化為硝酸鹽離子→植物吸收硝酸鹽離子→植物死亡被分解成氨…………。這種循環過程中,氮不會被釋放到空氣中

12.   氮的循環,不一定會把氮元素再次釋放回空氣中的特點,也是氮元素循環與碳元素循環的最大差異,碳元素每一次循環都會以二氧化碳的型態,回到空氣中

13.   雖然氮元素循環時,不一定會再度回到空氣裡,但是確實不斷地有氮元素從土壤與水流失到空氣中。這是因為有些細菌會把「硝酸鹽離子nitrate NO3-」或「亞硝酸鹽離子nitrite NO2-」轉換成氮氣N2,這個過程稱為脫氮作用denitrification

14.    簡單說,脫氮作用細菌把在土壤循環中的含氮分子釋放回空氣中,而固氮作用的細菌則做相反的事情,他們把空氣中的氮元素固定到土壤中,進入土壤內的循環。無論如何,渺小的細菌是氮元素循環的最重要角色

15.   幾乎所有跟台灣的平埔族原住民合作的族群,都滿載而歸。漢人來台灣娶到的勤勞的平埔族女子,獲得豐厚的產業,而成家立業;荷蘭人得到他們要的珍奇鹿皮;日本人得到他們擴張亞洲的經濟資源,與全世界唯一原諒他們發動戰爭的國家;在中國戰敗的國民黨人蔣介石在屠殺台灣原住民後,不僅得到財富,還得到台灣原住民的接納;美國從台灣這裡得到他們最佳的代工夥伴、販賣武器的國家與牽制中國的棋子;連中國共產黨面臨金融大海嘯的時候,也請胡錦濤偽裝成台灣平埔族的後代,來鞏固領導地位。

16.   台灣平埔族原住民是使中國經濟發展、國共內戰平息、日本信心恢復與美國人過奢華生活的關鍵,這些族群從來沒有真正地理解過我們,多數的時候,我們學習這些強勢族群的語言,卻無話可說,因為,我們所經歷的一切,是沒有辦法用語言說清楚的。明國與荷蘭戰爭、清國與明國戰爭、清國與日本戰爭、日本與美國、中國的戰爭,阿婆生前常說的:「美國人、日本人、中國人都到我們家打架,美軍不斷對我們丟炸彈,好多人死,輸了還不甘願,要我們賠。」戰亂,使人活在無可避免的生離死別、疾病、貧窮、歧視與錯亂的價值裡。

17.   巴爾札克:極端貧窮的打擊,是一種可以使天才鍛鍊出禁得起一切襲擊,而不至於被損毀的堅強性格。在他們豪放情感的烈火薰陶之下,他們都學會一種最不能變易的廉潔,養成一種天才奮鬥的習慣。

18.  一切被侵犯的可憐蟲,只有靠沉默取勝,不管嫉妒的人來勢多麼兇狠,敵人的攻擊如何地野蠻,遇到對方死不開口,打到後來自己也要先累倒了。沉默,能給你完全而壓倒一切的勝利。世界上還有什麼比沉默更無隙可乘呢?沉默不依賴任何東西,豈不等於一種堅強又無窮無極的境界?

19.  世上絕頂聰明的人,必有許多不幸的遭遇,其中之一,就是對善善惡惡的事,沒有一樣不懂。偉大的心胸,最容易把苦難當作德行,做的好事受到指責而堅持下去,也更有意義;清白無辜和不正當的嗜好,同樣有刺激作用。

20.   小老百姓受的痛苦,不是和大人物一樣多嗎?能夠承受痛苦的人,能使一切變得偉大一個人要偉大,不能不付出代價;天才的作品,是用眼淚灌溉的。才能,是具有生命的東西,同一切生物一樣,有他多災多病的童年。

21.  長時期殘酷的鬥爭,摧毀了身體和精神,把力量過分消耗以後,接下去不是死亡,便是同死亡差不多的消沉。可是,能夠抵抗得住的人,這時,反而會振作,而有偉大的事蹟。所謂的天才,就是有耐心的人

22.   只有強健、偉大和熱血的人,才能成為叱吒風雲、高瞻遠矚的戰士,這樣的人物,能夠對弱勢者抱著無保留的信任與慷慨的胸懷,對弱勢者永遠愛護備至,一點嫉妒也沒有,永遠保持著心地善良、和藹可親。

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