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27.9: O Ciclo do Nitrogénio
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The Nitrogen Cycle
 
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27.9: The Nitrogen Cycle

27.9: O Ciclo do Nitrogénio

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.

Os átomos de nitrogénio, presentes em todas as proteínas e DNA, são reciclados entre componentes abióticos e bióticos do ecossistema. No entanto, a forma primária de nitrogénio na Terra é o gás nitrogénio, que não pode ser usado pela maioria dos animais e plantas. Assim, o gás nitrogénio deve primeiro ser convertido em uma forma utilizável por bactérias fixadoras de nitrogénio antes de poder entrar no seu ciclo através de outros organismos vivos. O uso de fertilizantes contendo nitrogénio e resíduos animais na agricultura humana influenciou muito o ciclo natural do nitrogénio.

Ciclo Biológico do Nitrogénio

Cerca de 78% do ar que respiramos é gás nitrogénio. No entanto, nesta forma, N2, poucos organismos são capazes de o usar. o nitrogénio compõe moléculas essenciais em todos os organismos, como proteínas e DNA. Incapazes de usar a forma atmosférica do nitrogénio, a maioria dos organismos usa os subprodutos de procariotas fixadores de nitrogénio e nitrificantes. A fixação do nitrogénio converte gás nitrogénio (N2) em amoníaco (NH3), enquanto que a nitrificação converte NH3 em nitritos (NO2-) e nitratos (NO3-). As plantas podem usar diretamente o amoníaco e os nitratos, e organismos que comem plantas obtêm nitrogénio ingerindo as plantas. Quando esses organismos morrem, as bactérias no solo são capazes de converter o nitrogénio orgânico em amoníaco em um processo chamado amonificação. Através da desnitrificação, as bactérias aeróbicas podem converter amoníaco em gás nitrogénio que é libertado de volta para a atmosfera, completando o ciclo.

Reservatórios de Nitrogénio

O reservatório primário para armazenamento de nitrogénio a longo prazo é o gás nitrogénio na atmosfera. No entanto, há outros reservatórios de nitrogénio mais pequenos no ecossistema. O nitrogénio pode ser contido por períodos relativamente longos de tempo em pântanos, sedimentos marinhos e rochas sedimentares. No entanto, como os compostos de nitrogénio são muito solúveis em água, o intemperamento das rochas sedimentares pode libertar nitrogénio de volta ao ecossistema.

Impactos Humanos no Ciclo do Nitrogénio

Como o nitrogénio é frequentemente um fator limitante para o crescimento das plantas em ambientes naturais, os agricultores adicionam nitrogénio ao solo como fertilizante para aumentar a produção agrícola. O escoamento agrícola em ecossistemas aquáticos pode resultar em eutrofização e crescimento rápido não natural de espécies de algas tóxicas. A criação de um grande número de animais também pode aumentar a quantidade de resíduos nítricos no solo e nas fontes de água locais.


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