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Ciclos Biogeoquimicos

El ciclo del nitrógeno, el nutriente indispensable para los seres vivos

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El nitrógeno (N) es un componente esencial de los organismos de los seres. No en vano, los átomos del elemento químico cuyo número atómico es el 7, cuentan con presencia en todas las proteínas y en el ADN.

En concreto, se trata de un gas que no tiene color ni olor, no metálico, insoluble en agua y que reacciona químicamente al contacto prolongado con el calor.  Haz click en el enlace para saber más sobre el agua y su ciclo.

Se caracteriza por ser sumamente variable y se encuentra en distintas formas en el planeta, por lo que se puede conseguir de forma orgánica e inorgánica, así como en diversos grados de oxidación.

Este elemento existe en la atmósfera como N2 gaseoso y constituye un nutriente limitante común en la naturaleza y en las actividades agrícolas. El hecho de que sea un nutriente limitante significa que está disponible en una cantidad mínima y que, por ende, limita el crecimiento.

Una vez que los fertilizantes que contienen N y fósforo llegan a lagos y ríos, puede que provoquen el florecimiento de algas, un proceso que se conoce como eutrofización. Aquí puedes ver más sobre el fósforo.

Qué es el ciclo del elemento químico de número atómico 7

En el caso de que te estás preguntando en qué consiste el ciclo del nitrógeno, lo primero que nos interesa que sepas es que este elemento ¡está en todas partes!

Tal afirmación se explica porque el N2 gaseoso compone en torno al 78% del volumen de la atmósfera terrestre, lo que sobrepasa ampliamente al O2 que consideramos aire. Este dato hace del que estamos analizando el componente más abundante en la atmósfera.

Ahora bien, no es lo mismo contar con este nutriente a nuestro alrededor que saber aprovecharlo. Nuestro cuerpo, lo mismo que sucede con el de plantas y animales, no tienen la capacidad de convertir el N2 en una forma utilizable, al carecer de las enzimas precisas para la captura y fijación del nitrógeno atmosférico.

En la página principal hemos visto qué son los ciclos biogéoquímicos. En concreto, la definición del ciclo biogeoquímico del nitrógeno está referida a cada uno de los procesos biológicos (de animales, microorganismos y plantas) y abióticos (de la luz, características del suelo y pH, entre otros) en los que se basa el suministro en los seres vivos de este indispensable elemento. Si no sabes cuáles son los factores abióticos, pincha aquí.

En esta línea, el ciclo se refiere a un patrón natural que este nutriente cumple cuando se incorpora a distintos elementos, empezando por el suelo, para terminar pasando a las plantas, ingresando luego mediante la alimentación en los organismos vivos y volviendo con posterioridad a la atmósfera.

Ciclo del nitrógeno

Las bacterias juegan un papel fundamental en este ciclo

Tu ADN y tus proteínas cuentan con una cantidad de nitrógeno sustancial. Pero, ¿de dónde viene exactamente? La respuesta es sencilla, en la naturaleza proviene de las bacterias.

El elemento cuyo ciclo estamos analizando ingresa al mundo de los seres vivos a través de las bacterias y otros procariontes unicelulares que convierten el N2 en formas utilizables a nivel biológico, mediante un proceso que analizaremos más adelante, denominado fijación del nitrógeno.

Determinadas especies fijadoras de nitrógeno viven con libertad en agua o suelo, mientras que otras son simbiontes benéficos que habitan en las plantas. Algunos ejemplos de procariontes fijadores de N son:

  • Las cianobacterias fotosintéticas que se encuentran en un elevado porcentaje de los ecosistemas acuáticos
  • La bacteria Rhizobium que se halla como simbionte en las raíces de las plantas leguminosas
  • Las bacterias de vida libre pertenecientes al género Azotobacter

Cómo influye la actividad humana en el ciclo del componente más abundante en la atmósfera

Una vez aclarada la importancia del ciclo del N, vamos a tratar de establecer la forma en la que la actividad humana influye sobre el mismo.

La clave se encuentra en que, si bien los humanos no somos capaces de fijar el nitrógeno a nivel biológico, ¡industrialmente no hemos perdido oportunidad de hacerlo!

Así, podemos hablar de la producción de unas 450 millones de toneladas métricas de nitrógeno fijo cada año a través de un método químico denominado proceso de Haber.Bosch, en el que se hace reaccionar el N2 con H2 a elevadas temperaturas.

Casi todo este nitrógeno fijo es usado para la producción de fertilizantes que utilizamos en huertos, cultivos agrícolas y jardines.

Generalmente, la actividad humana libera este elemento por dos vías:

  • La quema de combustibles fósiles
  • El uso de fertilizantes nitrogenados en la actividad agrícola

Los elevados niveles de nitrógeno atmosférico, distintos al N2, están asociados con perjudiciales afectos como la producción de lluvia ácida en forma de ácido nítrico, HNO3 y contribuyen al nocivo efecto invernadero en forma de óxido nitroso,  N2O.

Ciclo del nitrógeno

Etapas del ciclo del nitrógeno

Las fases del ciclo de este abundante elemento se dividen en seis, sujetas a  un perfecto engranaje, vital para la supervivencia de los seres vivos de la Tierra:

  1. Fijación. Consiste en que el N contenido en la atmósfera terrestre es absorbido por las plantas. Una vez que este elemento se encuentra en forma gaseosa, se transforma en amoniaco, dada la acción de ciertos microorganismos de los que hacen vida en suelo y agua, siendo los responsables de descomponerlo. Esta fijación en el ciclo hace que las plantas puedan utilizar los nutrientes para mantenerse con vida.
  1. Nitrificación. Se conoce como nitrificación del N al proceso mediante el que las bacterias con presencia en el suelo, participan en la oxidación del amoniaco, obteniendo amonio, que a su vez se oxida por otras bacterias y se transforma en nitrato.
  1. Asimilación. En esta fase las plantas se impregnan del amoniaco o del nitrato, iniciando el proceso de asimilación del nitrógeno y transformándolo en nutrientes, que pueden aprovecharse con facilidad por los seres vivos que los consuman.
  1. Amonificación. Llegada la fase de amonificación del ciclo del elemento químico con mayor presencia en el aire, adquiere especial importancia la descomposición de la materia orgánica, pues una vez descompuestos los desechos, entran en acción los microorganismos, para degradarlos a compuestos simples y metabolizarlos, liberando el exceso de N en forma de ion amonio o amoniaco.
  1. Inmovilización. Esta fase se da como respuesta a la intervención de los procesos metabólicos de los microorganismos en el uso del elemento que nos ocupa, formando nitrógeno orgánico. Podría decirse que la inmovilización del N es la fase contraria a la nitrificación.
  1. Desnitrificación. La intervención de microorganismos encargados de desoxidar los nitratos y el amoniaco, propiciando su regreso a la atmósfera en forma de gas, es el conocido como “proceso de desnitrificación del nitrógeno” o “participación de bacterias desnitrificadoras”.

Más información sobre los cilclos bio:

Vídeo con la explicación etapa por etapa del ciclo del nitrógeno

Fuentes y Referencias

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