Ciclo dell’azoto

Il ciclo dell’azoto è un ciclo perfetto in cui non ci sono accumuli e non ci sono sbilanciamenti di flussi. Il ciclo dell’azoto è un ciclo gassoso (ha il suo pool di riserva nell’atmosfera), tamponato (bilanciato) e complesso (ci sono numerosi attori in gioco, molte specie chimiche più o meno ossidate da vari tipi di microrganismi, questi hanno un ruolo fondamentale).

L’azoto nell’atmosfera lo troviamo in forma N2 (triplo legame), nell’acqua ce n’è poco ed è un fattore limitante nell’oceano dove le alghe ne hanno bisogno perché svolge un ruolo strutturale proteico, enzimatico e genetico. I produttori primari sia terrestri che acquatici hanno bisogno di azoto per i processi anabolici.

L’azoto non è sfruttabile da nessun organismo sotto forma di N2, invece nel ruolo di 4+ e 3−, rispettivamente ammonio e nitrato, sono fruibili. La fissazione biologica di N2 da parte dei produttori avviene grazie all’enzima nitrogenasi in grado di rompere il triplo legame e generare ammoniaca e poi ammonio.

ciclo azoto

L’unità di misura utilizzata per il ciclo dell’azoto è Mt (megatonnellate) cioè 1012. Il pool di riserva dell’atmosfera è di 3,9*1021 g. L’azoto atmosferico funge da tampone per gli altri gas (eccetto CO2). In ambiente terrestre il riciclo dell’azoto è molto importante perché è la fonte primaria per i produttori, è maggiore il numero di azoto che assorbono dal suolo rispetto a quello che sono in grado di fissare. La quantità fissata è 10 volte inferiore. Il riciclo nell’oceano invece è dello stesso ordine di grandezza della fissazione biologica.

Le attività umane, in particolare la combustione di combustibili fossili genera ossidi di azoto (in generale NOX). L’azoto di questi ossidi deriva da quel poco che c’è nel petrolio e da quello che c’è nell’aria.

La fissazione biologica è un processo che trasforma l’azoto molecolare inutilizzabile in una forma di azoto fruibile, ammonio per esempio che viene poi in un secondo momento inserito nella glutammina (amminoacido). La fissazione biologica è un processo che viene compiuto da diversi tipi di batteri:

1. Batteri azotofissatori

  • Simbionti delle radici leguminose come Rizhobium
  • Cianobatteri simbionti di licheni come Collema e Peltigera che troviamo nel suolo e negli
    ambienti acquatici
  • Cianobatteri eterotrofi a vita libera Nostoc e Calotrhix, sono importanti negli oceani e negli
    ambienti umidi
  • Eterotrofi del suolo a vita libera come Azotobacter (aerobico) e Clostridium (anaerobico)

2. Batteri nitrificanti chemioautotrofi

  • Nitrosobatteri trasformano lo ione ammonio in NO2
  • Nitrobatteri trasformano NO2 in NO3 producendo energia per poi fissare il carbonio
  • Ci sono dei batteri che fanno direttamente da ammonio a nitrato

3. Batteri denitrificanti anaerobici tipici delle zone umide che fanno l’operazione opposta,
restituiscono N2 in atmosfera

La denitrificazione è utile per togliere l’azoto dai sedimenti e dall’acqua. È un processo molto utile in quanto un eccesso di azoto, fosforo e zinco nell’acqua porta al fenomeno di eutrofizzazione cioè una situazione di abbondanza di macronutrienti che non è affatto una cosa positiva perché porta alla fioritura eccessiva di micro-alghe che non vengono consumate dal consumatore primario determinando una maggiore attività batterica e quindi un consumo globale di ossigeno che può portare alla morte di altre specie acquatiche.

fissazione dell'azoto

L’Ammonificazione è il processo più rilevante in termini quantitativi che porta all’ammonio e poi alle piante, non è certo la fissazione dell’azoto. Quindi come già detto è il riciclo il processo più rilevante. Il processo di nitrificazione invece perché avviene? Semplicemente perché da questo processo alcuni batteri ne ricavano energia. Invece le forme di azoto quali acidi nitroso e nitrico e gli ossidi di azoto rappresentano degli attori secondari e non un utile fonte di azoto, anzi l’acido nitrico acidifica le acque ed è il responsabile delle piogge acide. Non sono forme utili per il ciclo dell’azoto, sono effetti collaterali di attività antropiche.

Fonte: Elementi di ecologia, di Thomas M. Smith e Robert L. Smith. Pearson editore.

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