Il ciclo dell'azoto è un ciclo biogeochimico attraverso il quale l'azoto viene convertito in diverse forme chimiche mentre circola nell'atmosfera, negli ecosistemi terrestri e marini. La conversione dell'azoto può essere condotta attraverso processi biologici o fisici.
I processi importanti nel ciclo dell'azoto includono nitrificazione, denitrificazione, fissazione e ammonificazione. La maggior parte dell'atmosfera terrestre è costituita da azoto. Rappresenta il 78% che lo rende la principale fonte di azoto. Tuttavia, l'azoto atmosferico ha una disponibilità limitata per uso biologico. Ciò porta a una scarsità di azoto utilizzabile in molti tipi di ecosistemi.
Il ciclo dell'azoto è di grande interesse per gli ecologi perché la disponibilità di azoto può influenzare la velocità di importanti processi ecosistemici come la decomposizione e la produzione primaria. Le attività umane come la combustione di combustibili fossili, l'uso di fertilizzanti a base di azoto artificiale e il rilascio di azoto nelle acque reflue hanno notevolmente modificato il ciclo globale dell'azoto. L'alterazione umana del ciclo globale dell'azoto può influire negativamente sul sistema dell'ambiente naturale e anche sulla salute umana.
PROCESSI DEL CICLO DELL'AZOTO
L'azoto è disponibile nell'ambiente in diverse forme chimiche come azoto organico, nitrito (NO - 2 ), ammonio (NH 4 + ), protossido di azoto (N 2 O), nitrato (NO 3 ), gas di azoto inorganico (N 2 ) o ossido nitrico (NO).
L'azoto organico può essere sotto forma di humus, un organismo vivente o i prodotti intermedi della decomposizione della materia organica. I processi del ciclo dell'azoto devono trasformare l'azoto da una forma all'altra. Molti di questi processi sono condotti da microbi, nel loro sforzo di accumulare azoto o raccogliere energia. Ad esempio, i rifiuti azotati nelle urine degli animali vengono scomposti dai batteri nitrificanti nel terreno per essere utilizzati dalle piante.
FISSAZIONE DELL'AZOTO
La conversione dell'azoto gassoso in nitriti e nitrati attraverso processi industriali, biologici e atmosferici è nota come fissazione dell'azoto. L'azoto atmosferico deve essere (fissato) o trasformato in forme utilizzabili affinché possa essere assorbito dalle piante. La fissazione può essere effettuata da fulmini, ma la maggior parte viene eseguita da batteri a vita libera o simbiotici chiamati diazotrofi. La maggior parte della fissazione biologica dell'azoto avviene mediante l'attività della Mo-nitrogenasi che si trova in un'ampia varietà di batteri e in alcuni Archaea. Un esempio di batteri a vita libera è Azotobacter. I batteri simbiotici che fissano l'azoto come il Rhizobium normalmente vivono nei noduli radicali di legumi come piselli ed erba medica. Quindi formano un rapporto mutualistico con la pianta, producendo ammoniaca in cambio di carboidrati.
ASSIMILAZIONE
Le piante possono assorbire ammonio o nitrato dal terreno attraverso i loro peli radicali. Nei casi in cui il nitrato viene assorbito, viene prima ridotto a ioni nitrito e poi ioni ammonio per essere incorporato in clorofilla, amminoacidi e acidi nucleici.
AMMONIFICAZIONE
Quando un animale o una pianta muore o un animale espelle rifiuti, la forma iniziale di azoto è organica. Funghi o batteri riconvertono l'azoto organico nei resti in ammonio (NH 4 + ), un processo noto come mineralizzazione o ammonificazione. Alcuni degli enzimi coinvolti includono Gln sintetasi e Glu deidrogenasi.
NITRIFICAZIONE
La conversione dell'ammonio in nitrato viene effettuata da batteri che vivono nel suolo e da altri batteri nitrificanti. I batteri come le specie Nitrosomonas eseguono lo stadio primario della nitrificazione, l'ossidazione dell'ammonio. Questo converte l'ammoniaca in nitriti. Altre specie batteriche come Nitrobacter effettuano l'ossidazione dei nitriti (NO 2 ) in nitrati (NO - 3 ).
DENITRIFICAZIONE
La denitrificazione si riferisce alla riduzione dei nitrati in azoto gassoso. Questo completa il ciclo dell'azoto. Questo processo è condotto da specie batteriche come Paracoccus e Pseudomonas in condizioni anaerobiche.
ALTRI PROCESSI
Nonostante la fissazione dell'azoto sia la fonte primaria di azoto disponibile per le piante nella maggior parte degli ecosistemi, nelle aree che hanno un substrato roccioso ricco di azoto, la rottura di questa roccia funge anche da fonte di azoto.
