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27.9: El ciclo del nitrógeno
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The Nitrogen Cycle
 
TRANSCRIPCIÓN

27.9: The Nitrogen Cycle

27.9: El ciclo del nitrógeno

Nitrogen atoms, present in all proteins and DNA, are recycled between abiotic and biotic components of the ecosystem. However, the primary form of nitrogen on Earth is nitrogen gas, which cannot be used by most animals and plants. Thus, nitrogen gas must first be converted into a usable form by nitrogen-fixing bacteria before it can be cycled through other living organisms. The use of nitrogen-containing fertilizers and animal waste products in human agriculture has greatly influenced the natural nitrogen cycle.

Biological Nitrogen Cycle

About 78% of the air we breathe is nitrogen gas. However, in this form, N2, few organisms are able to use it. Nitrogen makes up essential molecules in all organisms, like proteins and DNA. Unable to use the atmospheric form of nitrogen, most organisms use the byproducts of nitrogen-fixing and nitrifying prokaryotes. Nitrogen fixation converts nitrogen gas (N2) into ammonia (NH3), whereas nitrification converts NH3 into nitrites (NO2-) and nitrates (NO3-). Plants can directly use the ammonia and nitrates, and plant-eating organisms obtain nitrogen by ingesting plants. When these organisms die, bacteria in the soil are able to convert the organic nitrogen into ammonia in a process called ammonification. Through denitrification, aerobic bacteria can then convert ammonia into nitrogen gas that is released back into the atmosphere, completing the cycle.

Nitrogen Sinks

The primary reservoir for long-term storage of nitrogen is nitrogen gas in the atmosphere. However, there are other, smaller nitrogen sinks in the ecosystem. Nitrogen can be tied up for relatively long periods of time in swamps, marine sediments, and sedimentary rock. However, since nitrogen compounds are very soluble in water, weathering of sedimentary rock can release nitrogen back into the ecosystem.

Human Impacts on the Nitrogen Cycle

Since nitrogen is often a limiting factor for plant growth in natural environments, farmers add nitrogen to the soil as fertilizer to increase agricultural yield. Agricultural runoff into aquatic ecosystems can result in eutrophication and unnaturally rapid growth of toxic algae species. Raising large numbers of livestock can also increase the amount of nitric waste in the soil and in local water sources.

Los átomos de nitrógeno, presentes en todas las proteínas y el ADN, se reciclan entre componentes abióticos y bióticos del ecosistema. Sin embargo, la forma primaria de nitrógeno en la Tierra es el gas nitrógeno, que no puede ser utilizado por la mayoría de los animales y plantas. Por lo tanto, el gas nitrógeno debe convertirse primero en una forma utilizable mediante bacterias fijadoras de nitrógeno antes de que pueda ser en ciclo a través de otros organismos vivos. El uso de fertilizantes que contienen nitrógeno y productos de desecho animal en la agricultura humana ha influido en gran medida en el ciclo natural del nitrógeno.

Ciclo de nitrógeno biológico

Alrededor del 78% del aire que respiramos es gas nitrógeno. Sin embargo, en esta forma, N2, pocos organismos son capaces de utilizarlo. El nitrógeno constituye moléculas esenciales en todos los organismos, como las proteínas y el ADN. Incapaz de utilizar la forma atmosférica de nitrógeno, la mayoría de los organismos utilizan los subproductos de la fijación de nitrógeno y los prokaryotes nitrificantes. La fijación de nitrógeno convierte el gas nitrógeno (N2) en amoníaco (NH3),mientras que la nitrificación convierte NH3 en nitritos (NO2-) y nitratos (NO3-). Las plantas pueden utilizar directamente el amoníaco y los nitratos, y los organismos que comen plantas obtienen nitrógeno ingiriendo plantas. Cuando estos organismos mueren, las bacterias en el suelo son capaces de convertir el nitrógeno orgánico en amoníaco en un proceso llamado ammonificación. A través de la desnitrificación, las bacterias aeróbicas pueden convertir el amoníaco en gas nitrógeno que se libera de nuevo a la atmósfera, completando el ciclo.

Sumideros de nitrógeno

El reservorio principal para el almacenamiento a largo plazo de nitrógeno es el gas nitrógeno en la atmósfera. Sin embargo, hay otros sumideros de nitrógeno más pequeños en el ecosistema. El nitrógeno puede estar atado durante períodos de tiempo relativamente largos en pantanos, sedimentos marinos y rocas sedimentarias. Sin embargo, dado que los compuestos de nitrógeno son muy solubles en agua, la intemperie de la roca sedimentaria puede liberar nitrógeno de nuevo en el ecosistema.

Impactos humanos en el ciclo del nitrógeno

Dado que el nitrógeno es a menudo un factor limitante para el crecimiento de las plantas en entornos naturales, los agricultores añaden nitrógeno al suelo como fertilizante para aumentar el rendimiento agrícola. La escorrentía agrícola en los ecosistemas acuáticos puede dar lugar a una eutrofización y a un crecimiento antinaturalmente rápido de especies de algas tóxicas. La cría de un gran número de ganado también puede aumentar la cantidad de residuos nítricos en el suelo y en las fuentes de agua locales.


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