Il ciclo dell'azoto

Gli atomi di azoto, presenti in tutte le proteine e nel DNA, vengono riciclati tra componenti abiotici e biotici dell’ecosistema. Tuttavia, la forma primaria di azoto sulla Terra è il gas di azoto, che non può essere utilizzato dalla maggior parte degli animali e delle piante. Pertanto, il gas di azoto deve prima essere convertito in una forma utilizzabile da batteri che fissano l’azoto prima di poter essere attraversato da altri organismi viventi. L’uso di fertilizzanti contenenti azoto e di rifiuti animali nell’agricoltura umana ha notevolmente influenzato il ciclo naturale dell’azoto.

Ciclo biologico dell’azoto

Circa il 78% dell’aria che respiriamo è gas di azoto. Tuttavia, in questa forma, N₂, pochi organismi sono in grado di usarlo. L’azoto costituisce molecole essenziali in tutti gli organismi, come proteine e DNA. Incapace di utilizzare la forma atmosferica dell’azoto, la maggior parte degli organismi utilizza i sottoprodotti della fissazione dell’azoto e dei procarioti nitrificanti. La fissazione dell’azoto converte il gas di azoto (N₂) in ammoniaca (NH₃), mentre la nitrificazione converte NH₃ in nitriti (NO₂^–) e nitrati (NO₃^–). Le piante possono utilizzare direttamente l’ammoniaca e i nitrati, e gli organismi che mangiano piante ottengono azoto ingerindo piante. Quando questi organismi muoiono, i batteri nel terreno sono in grado di convertire l’azoto organico in ammoniaca in un processo chiamato ammonificazione. Attraverso la denitrificazione, i batteri aerobici possono quindi convertire l’ammoniaca in gas di azoto che viene rilasciato di nuovo nell’atmosfera, completando il ciclo.

Il serbatoio primario per lo stoccaggio a lungo termine dell’azoto è il gas di azoto nell’atmosfera. Tuttavia, ci sono altri serbatoi di azoto più piccoli nell’ecosistema. L’azoto può essere legato per periodi di tempo relativamente lunghi nelle paludi, nei sedimenti marini e nelle rocce sedimentarie. Tuttavia, poiché i composti di azoto sono molto solubili nell’acqua, l’agenti atmosferici delle rocce sedimentarie può rilasciare azoto nell’ecosistema.

Impatto umano sul ciclo dell’azoto

Poiché l’azoto è spesso un fattore limitante per la crescita delle piante negli ambienti naturali, gli agricoltori aggiungono azoto al suolo come fertilizzante per aumentare la resa agricola. Il deflusso agricolo negli ecosistemi acquatici può provocare l’eutroficazione e la crescita innaturalmente rapida delle specie di alghe tossiche. Aumentare un gran numero di bestiame può anche aumentare la quantità di rifiuti nitri nel suolo e nelle fonti idriche locali.