El ciclo del nitrógeno es un ciclo biogeoquímico.
El ciclo del nitrógeno es el conjunto de los procesos que atraviesa este elemento químico mientras circula por la biósfera. El circuito hace que el nitrógeno adopte distintas formas en su recorrido.
Hay que considerar que el ciclo del nitrógeno es indispensable para que exista un equilibrio en la Tierra. De hecho, los seres vivos recién pueden absorber el nitrógeno -indispensable para la vida ya que se lo necesita para la síntesis de ADN, proteínas y aminoácidos– a partir de la intervención de bacterias y plantas.
Antes de avanzar, es importante analizar varios conceptos. El nitrógeno, de símbolo N, es un elemento químico que en condiciones normales de temperatura y presión se presenta como un gas. Se trata del componente principal de la atmósfera terrestre, constituyendo aproximadamente el 78% del volumen de la misma.
La biósfera, en tanto, es el sistema que se desarrolla con la totalidad de los organismos vivientes del planeta, teniendo en cuenta sus interacciones y las relaciones que establecen con el medio.
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ResumenDesarrollo del ciclo del nitrógeno
El desarrollo del ciclo del nitrógeno se lleva a cabo en diversas etapas que contemplan procedimientos biológicos, químicos y físicos. Hay que subrayar que el nitrógeno que está presente en el aire en estado gaseoso (cuyos moléculas disponen de dos átomos de nitrógeno y se lo conoce como dinitrógeno, nitrógeno molecular o nitrógeno atmosférico) no puede ser absorbido por las personas ni los animales, con lo cual se necesitan las transformaciones impulsadas por este ciclo.
La producción primaria a través de la quimiosíntesis o la fotosíntesis, al igual que la descomposición de la materia orgánica, son posibles por el ciclo del nitrógeno. No se puede dejar de mencionar que el curso de los acontecimientos puede verse afectado por razones antropogénicas (provocadas por el hombre),
La fijación
La fijación es una etapa clave del ciclo del nitrógeno. Así se denomina al proceso que permite combinar el nitrógeno molecular con hidrógeno u oxígeno para la obtención de amonio u óxidos que pueden aprovechar los organismos vivientes.
Esta fijación puede concretarse de dos maneras. La fijación biológica del nitrógeno es realizada por bacterias procariotas mencionadas como diazótrofos, organismos que logran reducir el nitrógeno a amonio. Esta reacción tiene como producto directo al amoniaco o amoníaco, pero la ionización deriva en el amonio.
Las plantas leguminosas, como la alfalfa, la soja (o soya), el poroto (frijol, judía o alubia) y la arveja (guisante o chícharo), cuentan con nódulos radiculares donde habitan bacterias llamadas rizobios. Los compuestos nitrogenados que producen estos microorganismos son esenciales en el crecimiento de la planta y contribuyen a la fertilización del suelo.
Las plantas actinoricicas y algunas gramíneas también puede establecer asociaciones con bacterias fijadoras de nitrógeno. El maíz, el trigo, el arroz y la caña de azúcar son algunas de estas especies.
La fijación abiótica del nitrógeno, por otro lado, es la consecuencia de reacciones naturales propiciadas por los rayos de las tormentas eléctricas que provocan una oxidación. Luego la precipitación de agua (es decir, la lluvia) arrastra los compuestos.
Se estima que la fijación incorpora cerca de 250 millones de toneladas anuales a la biósfera. Más de la mitad de dichas toneladas proceden de la fijación biológica del nitrógeno.
Bacterias nitrificantes y bacterias desnitrificantes intervienen en el ciclo del nitrógeno.
La cadena alimenticia en el ciclo del nitrógeno
La cadena alimenticia ocupa un rol muy importante en el ciclo del nitrógeno. Una vez que el nitrógeno llega a las plantas, lo incorporan los animales herbívoros cuando se alimentan de los vegetales.
Los carnívoros, a su vez, acceden al nitrógeno al comerse a las especies herbívoras. De esta manera, el nitrógeno se extiende por los diferentes eslabones de la pirámide alimenticia.
En este punto, los animales expulsan el exceso de nitrógeno a través de la orina (que contiene urea, un producto nitrogenado derivado de la conversión del amoníaco); de esta forma, el nitrógeno regresa al suelo y puede proseguir el ciclo.
Cabe resaltar que la amonificación es la transformación del nitrógeno en ion amonio. Dicha transformación química se produce luego de la absorción del nitrógeno por parte de los animales y tiene que ver con el desecho de este elemento químico o con la descomposición de los ejemplares cuando mueren.
Los nitratos que se producen en el ciclo del nitrógeno se pueden almacenar en el humus.
De la nitrificación a la desnitrificación
Cuando el oxígeno provoca la oxidación del amonio, se obtiene nitrito. Este proceso recibe el nombre de nitrificación. Los nitritos también se oxidan para la producción de nitratos.
En concreto, la nitrificación abarca la nitritación (se parte del amonio para la formación de nitrito) y la nitratación (del nitrito se genera nitrato). Ambos procesos son desarrollados por bacterias.
Esto es clave en el ciclo del nitrógeno, ya que la nitrificación hace que las plantas puedan aprovechar el nitrógeno nítrico. Los nitratos, de todos modos, también pueden regresar a la atmósfera a partir de la lixiviación (si se disuelven en el agua) o la desnitrificación (el nitrato se reduce a nitrógeno gaseoso).
Acciones negativas sobre el ciclo del nitrógeno
El ser humano lleva a cabo diversas operaciones que resultan negativas para el desarrollo del ciclo del nitrógeno. Esto se debe a que ciertas actividades modifican el nivel natural de nitrógeno.
El uso de combustibles fósiles, la fertilización excesiva con fertilizantes artificiales nitrogenados, la liberación de nitrógeno a través del tratamiento de aguas residuales y la tala de árboles son algunas de las acciones que alteran el ciclo del nitrógeno y los ecosistemas.
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