Ciclos Biogeoquímicos - Ciclo do Nitrogênio

O desenvolvimento das plantas requer vários nutrientes, dos quais 3 são considerados macronutrientes essenciais: o nitrogênio, o fósforo e o potássio. Não por acaso, são os componentes de uma das mais comuns formulações de fertilizantes, o NPK (N=nitrogênio, P=fósforo e K=potássio).

O nitrogênio (N) é fundamental para a fotossíntese, como constituinte da molécula da clorofila e das proteínas. A deficiência reduz a taxa fotossintética, a velocidade de crescimento e a produtividade das plantas.

Embora esteja presente no ar atmosférico (compondo quase 78% dos gases que o formam) o nitrogênio gasoso (N2) é biologicamente inerte para animais e vegetais: entra e sai dos organismos sem incorporar nos tecidos e somente certos microrganismos, bactérias (gêneros Azotobacter, Clostridium e Rhizobium) e cianobactérias (Nostoc e Anabaena), são capazes de assimilá-los. O nitrogênio é essencial à vida e os principais compostos orgânicos nitrogenados são as proteínas, os ácidos nucleicos, a clorofila e o ATP.

Lembrando que as principais formas de nitrogênio inorgânico além do N2 são: a amônia (NH3), os nitritos (NO2) e os nitratos (NO3).

A principal fonte de N para as plantas (que são produtores na cadeia alimentar, lembram?) são os nitritos e os nitratos e ocasionalmente a amônia.

As bactérias do gênero Rhizobium, fixadoras de nitrogênio, vivem nas raízes de plantas leguminosas, associadas a elas (relação harmônica interespecífica: mutualismo), formando nódulos. Assim, o solo se enriquece de nitrogênio e as bactérias decompõem a matéria orgânica, liberando a amônia (NH3).

As bactérias nitrificantes, presentes no solo, transformam, através da oxidação, a amônia em nitritos, e depois em nitratos, que serão utilizados, em parte, pelas plantas.

Absorvido pelos produtores, esse nitrato é transformado em proteína e entra assim, na cadeia alimentar, sendo utilizado pelos consumidores para sintetizar proteínas. O nitrogênio retorna ao ambiente pela excreção e pela morte de animais e plantas.

Quando morrem, tanto restos animais como vegetais, são decompostos pelos organismos decompositores (fungos e bactérias), dando origem à amônia, que é transformada em nitrato. 

As bactérias desnitrificantes, transformam nitritos e nitratos em nitrogênio gasoso, que volta para a atmosfera.

Todo esse caminho percorrido pelo nitrogênio na biosfera é o que chamamos de Ciclo do Nitrogênio. Porém esse ciclo sofre diversas influências da ação humana, como por exemplo, a aplicação de fertilizantes no solo e também a emissão atmosférica do óxido nitroso (N2O), liberado na queima de combustíveis fósseis e um dos responsáveis pelo aumento do efeito estufa e pelo aquecimento global.

 

Fases do ciclo do nitrogênio:

• Amonificação: decompositores (bactérias e fungos) decompõem matéria orgânica vegetal e animal, liberando amônia (que se converte em íons amônio no solo).

• Nitrificação: transformação da amônia em nitrato, que ocorre em duas etapas:

1- Nitrosação: bactérias nitrosas transformam amônia em nitrito.
2- Nitratação: bactérias nítricas transformam nitrito (liberado no solo) em nitrato.

• Desnitrificação: bactérias desnitrificantes convertem nitratos em nitrogênio (N2), que retorna à atmosfera.
• Absorção/Assimilação: produtores absorvem íons amônio e nitrato, sintetizando matéria orgânica nitrogenada (proteínas e ácidos nucleicos, por exemplo).
• Fixação Atmosférica: relâmpagos podem fazer o N2 reagir com o O2, formando nitratos (que volta para o solo).
• Fixação Biológica: microrganismos de vida livre (cianobactérias e bactérias presentes no solo e na água) e bactérias que vivem em nódulos de raízes de plantas leguminosas convertem N2 em amônia, que, no solo, é transformada em íons amônio (NH4+).
• Nutrição Heterotrófica: consumidores alimentam-se de produtores, obtendo matéria orgânica nitrogenada. 

Esquema do Ciclo do Nitrogênio (via Pinterest)