Gli esseri viventi necessitano di azoto per il funzionamento delle loro cellule e, inoltre, siamo praticamente immersi in questa sostanza poiché la nostra atmosfera è composta per il 78% da azoto gassoso.
Sebbene l’azoto sia nascosto praticamente ovunque, non è abbondante nella crosta terrestre ed è difficile per gli esseri viventi catturare l’azoto atmosferico e utilizzarlo per i propri scopi. Le fasi del ciclo dell'azoto sono una specie di scambio di valuta, che converte l'azoto in diverse forme, alcune delle quali possono essere utilizzate da piante e animali e altre no.
"L'azoto è una parte importante degli amminoacidi, che sono gli elementi costitutivi delle proteine e degli acidi nucleici come il DNA", afferma Jessie Motes, Ph.D. candidato alla Odum School of Ecology dell'Università della Georgia, in una e-mail. "Oltre a necessitare di azoto per le proteine nelle piante, è un componente principale della clorofilla, il che lo rende fondamentale per la fotosintesi."
ContenutoPoiché l'azoto è una risorsa limitata su questo pianeta, un atomo di azoto non passa molto tempo a non fare nulla quando è in una forma che gli esseri viventi possono utilizzare:gli scienziati chiamano questo azoto "fisso". L'azoto fisso viene assorbito dalle piante, che vengono mangiate dagli animali, che mangiano altri animali, che muoiono, si decompongono e rilasciano nuovamente azoto nell'ecosistema per essere lavorato da batteri o piante.
Questo è il ciclo di un atomo di azoto sulla Terra e il suo viaggio inizia in modo molto silenzioso o con un'enorme esplosione.
Che ci crediate o no, i fulmini e i batteri sono i principali responsabili della trasformazione dell’azoto atmosferico in azoto utilizzabile dagli esseri viventi, in un processo chiamato fissazione dell’azoto. Azoto atmosferico (N2 ) è molto stabile, quindi è necessaria un'incredibile quantità di energia per convertirlo in una forma diversa.
Se ti sei mai chiesto perché le tue piante da esterno sembrano più felici dopo una pioggia rispetto a quando accendi un irrigatore, c'è una ragione per questo:i fulmini elettrizzano l'azoto atmosferico (N2 ) e acqua (H2 O) per riconfigurarli in ammoniaca (NH3 ) e nitrati (NO3 ).
Questo cade a terra sotto forma di pioggia, dove le piante lo assorbono e lo usano per i loro processi biologici.
D'altro canto, il modo più comune in cui l'azoto viene reso disponibile agli organismi è quando l'azoto atmosferico viene fissato da batteri, alcuni dei quali vivono liberi nel suolo e altri godono di una relazione simbiotica con alcune specie vegetali.
Legumi come piselli, trifoglio e arachidi hanno piccoli noduli sulle radici che attirano i batteri che convertono l'ostinato azoto atmosferico in ammoniaca o ammonio, che può poi essere utilizzato per alimentare la pianta.
Questo processo è noto come fissazione biologica dell'azoto e trasforma il gas di azoto organico in composti di azoto inorganici come ammoniaca e ammonio.
L'ammoniaca nel terreno può essere utilizzata direttamente dalle piante, ma è anche il primo passo nel processo di nitrificazione, attraverso il quale batteri specializzati e archaea convertono l'ammoniaca in nitrito (NO2 ), e poi lo trasmettono a un insieme completamente diverso di procarioti che ossidano ulteriormente il nitrito in nitrato (NO3- ).
Questo processo è lento, ma è il modo in cui l'azoto viene costruito come nutriente nel suolo e negli ambienti acquatici e marini:le piante terrestri, ad esempio, possono assorbire ammonio e nitrato attraverso i peli radicali. Gli organismi specializzati nella nitrificazione sono importanti anche nel trattamento delle acque reflue urbane.
Tutto ciò che vive alla fine muore e l'azoto che un particolare organismo stava utilizzando quando è morto viene preso dai batteri che trasformano il cadavere ricco di azoto in ammonio, che può essere raccolto dalle piante e riutilizzato.
È possibile convertire nuovamente l'azoto biodisponibile in azoto atmosferico e questo processo è chiamato denitrificazione. La nitrificazione viene eseguita da batteri e archaea che possono tollerare l'ossigeno:non tutti i procarioti possono farlo.
Nel caso della denitrificazione, alcuni batteri anaerobici che non hanno bisogno di ossigeno convertono il nitrato in azoto gassoso, che galleggia nell'atmosfera ed è difficile da raggiungere finché non arriva un fulmine o un astuto batterio che fissa l'azoto e lega il gas. azoto nel ciclo dell'azoto ancora una volta.
"Come la maggior parte dei processi naturali, le attività antropiche stanno interrompendo il ciclo dell'azoto attraverso la deposizione di azoto", afferma Motes. "Troppo azoto può portare ad un aumento delle emissioni del gas serra protossido di azoto, nonché all'eutrofizzazione, che è l'inquinamento da azoto delle fonti idriche."
Alcune delle attività umane che contribuiscono alla deposizione di azoto includono:
