El Ciclo Del Nitrógeno

El ciclo del nitrógeno describe cómo el nitrógeno se mueve entre las plantas, los animales, las bacterias, la atmósfera (el aire) y el suelo en la tierra. El nitrógeno es un elemento importante para toda la vida en la Tierra.

Diferentes estados de nitrógeno

Para que el Nitrógeno sea usado por diferentes formas de vida en la Tierra, debe cambiar a diferentes estados. El nitrógeno en la atmósfera, o aire, es N2. Otros estados importantes del nitrógeno son los nitratos (N03), nitritos (NO2) y amonio (NH4).

Ciclo del nitrógeno

el-ciclo-del-nitrogenoEsta imagen muestra el flujo del ciclo del nitrógeno. La parte más importante del ciclo son las bacterias. Las bacterias ayudan al nitrógeno a cambiar de estado para que pueda ser utilizado. Cuando el nitrógeno es absorbido por el suelo, diferentes bacterias le ayudan a cambiar de estado para que pueda ser absorbido por las plantas. Los animales obtienen entonces su nitrógeno de las plantas.

¡El nitrógeno está en todas partes! De hecho, N2, el gas representa alrededor del 78% del volumen de la atmósfera terrestre, superando con creces al O2que a menudo pensamos como “aire”.

Pero tener nitrógeno alrededor y ser capaz de hacer uso de él son dos cosas diferentes. Tu cuerpo, y los cuerpos de otras plantas y animales, no tienen una buena manera de convertir N2 en algo usable. Nosotros, los animales y nuestras plantas, simplemente no tenemos las enzimas adecuadas para capturar o fijar el nitrógeno atmosférico.

Aún así, tu texto ADN ADN ADN, N, A y proteínas contienen bastante nitrógeno. ¿De dónde viene ese nitrógeno? En el mundo natural, ¡proviene de las bacterias!

Las bacterias juegan un papel clave en el ciclo del nitrógeno.
El nitrógeno entra en el mundo vivo a través de bacterias y otros procariotas unicelulares, que convierten el nitrógeno atmosférico
N2 en formas biológicamente utilizables en un proceso llamado fijación de nitrógeno. Algunas especies de bacterias fijadoras de nitrógeno viven libremente en el suelo o el agua, mientras que otras son simbiontes beneficiosos que viven dentro de las plantas.

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¿Cuáles son algunos ejemplos de procariotas fijadores de nitrógeno?
Los microorganismos fijadores de nitrógeno capturan el nitrógeno atmosférico convirtiéndolo en amoníaco que pueden ser tomados por las plantas y usados para hacer moléculas orgánicas.

Las moléculas que contienen nitrógeno se transmiten a los animales cuando se comen las plantas. Pueden ser incorporados al cuerpo del animal o descompuestos y excretados como desechos, como la urea que se encuentra en la orina.

El nitrógeno no permanece para siempre en los cuerpos de los organismos vivos. En su lugar, se convierte del nitrógeno orgánico de nuevo en N2 por bacterias. Este proceso implica a menudo varias etapas en los ecosistemas terrestres. Los compuestos nitrogenados de organismos muertos o residuos se convierten en amoníaco NH3 por bacterias, y el amoníaco se convierte en nitritos y nitratos. Al final, los nitratos se convierten en N2 mediante la desnitrificación de procariotas.

Ciclo del nitrógeno en los ecosistemas marinos

Hasta ahora, nos hemos centrado en el ciclo natural del nitrógeno tal como ocurre en los ecosistemas terrestres. Sin embargo, generalmente ocurren pasos similares en el ciclo del nitrógeno marino. Allí, los procesos de amonificación, nitrificación y desnitrificación son realizados por bacterias marinas y archaea.

Algunos compuestos que contienen nitrógeno caen al fondo del océano como sedimento. Durante largos períodos de tiempo, los sedimentos se comprimen y forman roca sedimentaria. Eventualmente, el levantamiento geológico puede mover la roca sedimentaria hacia la tierra. En el pasado, los científicos no pensaban que esta roca sedimentaria rica en nitrógeno fuera una fuente importante de nitrógeno para los ecosistemas terrestres. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que en realidad puede ser bastante importante: el nitrógeno se libera gradualmente a las plantas a medida que la roca se desgasta o se deteriora.

Nitrógeno como nutriente limitante

En los ecosistemas naturales, muchos procesos, como la producción primaria y la descomposición, están limitados por el suministro disponible de nitrógeno. En otras palabras, el nitrógeno es a menudo el nutriente limitante, el nutriente que tiene el suministro más escaso y por lo tanto limita el crecimiento de organismos o poblaciones.

¿Cómo sabemos si un nutriente es limitante? A menudo, esto se prueba como sigue:

Cuando un nutriente es limitante, agregar más aumentará el crecimiento, por ejemplo, hará que las plantas crezcan más altas que si no se agregara nada. Si en su lugar se agrega un nutriente no limitante, no tendrá efecto; por ejemplo, las plantas crecerán a la misma altura ya sea que el nutriente esté presente o ausente. Por ejemplo, si añadimos nitrógeno a la mitad de las plantas de frijol en un jardín y descubrimos que crecían más altas que las plantas no tratadas, eso sugeriría que el nitrógeno era limitante.

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Si, en cambio, no vimos una diferencia en el crecimiento en nuestro experimento, eso sugeriría que algún otro nutriente además del nitrógeno debe estar limitando.

El nitrógeno y el fósforo son los dos nutrientes limitantes más comunes tanto en los ecosistemas naturales como en la agricultura. Por eso, si miras una bolsa de fertilizante, verás que contiene mucho nitrógeno y fósforo.

La actividad humana afecta el ciclo del nitrógeno.

Puede que los humanos no seamos capaces de fijar el nitrógeno biológicamente, ¡pero ciertamente lo hacemos industrialmente! Alrededor de 450 millones de toneladas métricas de nitrógeno fijo son producidas cada año usando un método químico llamado el proceso Haber-Bosch, en el cual N2 reacciona con hidrógeno H2 a altas temperaturas.

La mayoría de este nitrógeno fijo va a hacer fertilizantes que usamos en nuestros céspedes, jardines y campos agrícolas. En general, la actividad humana libera nitrógeno al medio ambiente por dos medios principales: la combustión de combustibles fósiles y el uso de fertilizantes que contienen nitrógeno en la agricultura. Ambos procesos aumentan los niveles de compuestos que contienen nitrógeno en la atmósfera. Altos niveles de nitrógeno atmosférico distintos del  N2 están asociados con efectos dañinos, como la producción de lluvia ácida como ácido nítrico, HNO3 y contribuciones al efecto invernadero- como óxido nitroso, N2O.

También, cuando se usan fertilizantes artificiales que contienen nitrógeno y fósforo en la agricultura, el exceso de fertilizante puede ser arrastrado a lagos, arroyos y ríos por la escorrentía superficial. Un efecto importante de la escorrentía de fertilizantes es la eutrofización del agua salada y dulce. En este proceso, la escorrentía de nutrientes causa sobrecrecimiento, o un “florecimiento” de algas u otros microorganismos. Sin la escorrentía de nutrientes, su crecimiento se veía limitado por la disponibilidad de nitrógeno o fósforo.

La eutrofización puede reducir la disponibilidad de oxígeno en el agua durante la noche porque las algas y los microorganismos que se alimentan de ellas consumen grandes cantidades de oxígeno en la respiración celular. Esto puede causar la muerte de otros organismos que viven en los ecosistemas afectados, como los peces y los camarones, y resultar en áreas bajas en oxígeno y con especies agotadas llamadas zonas muertas.

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