Tutti hanno bisogno di azoto, ma per quanto riguarda gli elementi non negoziabili che sostengono la vita, è complicato. Gli esseri viventi hanno bisogno di azoto per il funzionamento delle loro cellule e, inoltre, siamo praticamente immersi nella sostanza poiché la nostra atmosfera è composta per il 78% da azoto gassoso. Tuttavia, c'è un problema: è una situazione " acqua , acqua ovunque, ma non una goccia da bere".
Sebbene l'azoto sia in agguato praticamente ovunque, non è particolarmente abbondante nella crosta terrestre ed è incredibilmente difficile per gli esseri viventi catturare l'azoto atmosferico e usarlo per i loro scopi. È come avere una manciata di corone islandesi a Minneapolis, dove non puoi spenderlo.
"L'azoto è una parte importante degli amminoacidi, che sono i mattoni delle proteine e degli acidi nucleici come il DNA", afferma Jessie Motes, Ph.D. candidato alla Odum School of Ecology presso l'Università della Georgia, in una e-mail. "Oltre ad aver bisogno di azoto per le proteine nelle piante, è un componente principale della clorofilla, che lo rende cruciale per la fotosintesi".
Il ciclo dell'azoto
Poiché 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 usare - gli scienziati chiamano questo azoto "fisso". L'azoto fisso viene assorbito dalle piante, che vengono mangiate dagli animali, che mangiano altri animali, che muoiono e si decompongono e rilasciano 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 molto silenziosamente o con un enorme botto.
Passaggio 1: fissazione dell'azoto
Che tu ci creda o no, fulmini e batteri sono i principali responsabili della trasformazione dell'azoto atmosferico in azoto che gli esseri viventi possono utilizzare. L'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 di quanto non facciano quando accendi un irrigatore su di esse, c'è una ragione per questo: i fulmini elettrizzano l'azoto atmosferico (N2) e l'acqua (H2O) per riconfigurarli in ammoniaca ( NH3) e nitrati (NO3). Questo cade a terra come pioggia, dove le piante lo ingoiano e lo usano per i loro processi biologici.
All'altro estremo dello spettro, il modo più comune in cui l'azoto è reso disponibile agli organismi è quando l'azoto atmosferico viene fissato dai batteri, alcuni dei quali vivono liberi nel suolo e altri godono di una relazione simbiotica con alcune specie vegetali. I legumi come piselli, trifoglio e arachidi hanno piccoli noduli sulle radici che attirano i batteri che convertono l'azoto atmosferico ostinato in ammoniaca o ammonio, che possono quindi essere utilizzati per alimentare la pianta.
Passaggio 2: nitrificazione
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 archei convertono l'ammoniaca in nitrito (NO2), per poi trasmetterla a un insieme completamente diverso di procarioti che ossidare 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 loro peli radicali. Gli organismi specializzati nella nitrificazione sono importanti anche nel trattamento delle acque reflue urbane.
Passaggio 3: ammonificazione
Tutto ciò che è vivente alla fine muore e l'azoto che un particolare organismo stava usando quando gracchiava viene preso in mano da batteri che trasformano il cadavere ricco di azoto in ammonio, che può essere raccolto dalle piante e riutilizzato.
Passaggio 4: denitrificazione
È possibile convertire nuovamente l'azoto biodisponibile in azoto atmosferico e tale 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 e diventa difficile da ottenere fino a quando non arriva qualche fulmine o un astuto batterio che fissa l'azoto e lo inserisce nel ciclo dell'azoto ancora una volta.
Gli esseri umani e il ciclo dell'azoto
"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 a un aumento delle emissioni di protossido di azoto dei gas a effetto serra, nonché all'eutrofizzazione, che è l'inquinamento da azoto delle fonti d'acqua".
Ora è interessante
Una parte dell'azoto viene fissata attraverso la combustione di combustibili fossili.
