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O Ciclo do Nitrogénio
Os átomos de nitrogénio, presentes em todas as proteínas e DNA, são reciclados entre componentes abióticos e bióticos do ecossistema. No entanto, a fo…
O ciclo do nitrogénio envolve o movimento de átomos de nitrogénio entre os componentes bióticos e abióticos no ecossistema. A maior parte do nitrogénio do ecossistema é armazenado na atmosfera como um gás N2, mas apenas as bactérias possuem as enzimas necessárias para converter o gás nitrogénio numa forma utilizável por outros organismos, um termo chamada de fixação de nitrogénio. Portanto, o nitrogénio é um nutriente muito limitado no ecossistema.
Uma vez que as bactérias no solo convertem o gás em amónia, as plantas podem então converter o nitrogénio em proteínas, DNA, e outras moléculas orgânicas, que são consumidas por herbívoros e quebradas em aminoácidos. Estes podem ser remontados em proteínas utilizáveis para crescimento e desenvolvimento, e para nutrição para consumidores. Simultaneamente, os herbívoros e os consumidores estão devolvendo algum nitrogénio de volta para o solo como produtos residuais.
Organismos mortos e resíduos de produtos contêm nitrogénio na forma de proteína, ureia e ácido úrico. Decompositores, como bactérias e fungos, podem quebrar essas moléculas, liberando amónia de volta ao solo, que pode ser absorvida pelas plantas ou convertida em nitratos por bactérias nitrificantes. Esses nitratos também podem ser absorvidos pelas plantas, ou na ausência de oxigénio, serem convertidos em gás nitrogénio por bactérias desnitrificantes.
Os humanos também fornecem nitrogénio ao ecossistema através do uso de fertilizantes agrícolas. No entanto, quando usado no tempo errado ou em grandes quantidades, o excesso de nitrogénio pode fluir em ecossistemas aquáticos e aumentar o crescimento de bactérias, algas e plantas aquáticas, um processo denominado eutrofização.
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Q1: Why is nitrogen fixation essential in the nitrogen cycle?
Nitrogen fixation is essential because most atmospheric nitrogen exists as N2 gas, which most organisms cannot use directly. Only specialized bacteria possess the enzymes to convert N2 into ammonia, making nitrogen available for plants and other organisms. Without nitrogen fixation, nitrogen would remain locked in the atmosphere and unavailable to the biosphere.
Q2: How do plants obtain usable nitrogen from the soil?
Plants absorb nitrogen in two forms: ammonia produced by nitrogen-fixing bacteria, and nitrates created by nitrifying bacteria. These bacteria convert ammonia into nitrites and nitrates, which plants can directly absorb through their roots. This process makes nitrogen accessible for plant growth and protein synthesis.
Q3: What role do decomposers play in returning nitrogen to soil?
Decomposers like bacteria and fungi break down dead organisms and waste products containing nitrogen compounds such as proteins, urea, and uric acid. This decomposition releases ammonia back into the soil, which can be reabsorbed by plants or converted into nitrates by nitrifying bacteria, continuing the nitrogen cycle.
Q4: How does denitrification complete the nitrogen cycle?
Denitrifying bacteria convert nitrates back into nitrogen gas in anaerobic environments lacking oxygen. This process releases N2 back into the atmosphere, completing the cycle and returning nitrogen to its primary atmospheric reservoir where it remains until nitrogen-fixing bacteria convert it again.
Q5: What is eutrophication and how does agricultural fertilizer cause it?
Eutrophication occurs when excess nitrogen from agricultural fertilizers flows into aquatic ecosystems, stimulating rapid growth of bacteria, algae, and aquatic plants. This nutrient overload disrupts aquatic ecosystems and can create toxic algal blooms. Improper fertilizer timing or excessive quantities are primary causes of this environmental problem.
Q6: How do herbivores and consumers contribute to the nitrogen cycle?
Herbivores and consumers obtain nitrogen by eating plants, converting plant proteins into amino acids. They reassemble these amino acids into usable proteins for growth and development. Simultaneously, they return nitrogen to soil through waste products like urine and feces, which decomposers then break down to release ammonia.
Q7: Where is nitrogen stored long-term in ecosystems?
The primary long-term nitrogen reservoir is nitrogen gas in the atmosphere, comprising about 78% of air. Secondary sinks include swamps, marine sediments, and sedimentary rock, where nitrogen compounds can be stored for extended periods. Weathering of sedimentary rock can release stored nitrogen back into the ecosystem.