El Ciclo del Nitrógeno: Procesos Esenciales y el Impacto Humano en los Ecosistemas

El Ciclo del Nitrógeno: Procesos Esenciales y su Impacto en los Ecosistemas

El nitrógeno es un bioelemento esencial y muy abundante en la atmósfera (N₂), que constituye su principal reservorio global. Sin embargo, su disponibilidad para los seres vivos depende de su transformación en formas asimilables. El ciclo biológico del nitrógeno puede comenzar con las plantas, que lo absorben por las raíces en forma de nitrato (NO₃⁻) o de amonio (NH₄⁺).

En muchos ecosistemas, ciertas bacterias aeróbicas quimiosintéticas realizan la nitrificación, un proceso clave donde utilizan el nitrógeno para obtener energía para su anabolismo autotrófico.

Procesos Biológicos Clave del Ciclo del Nitrógeno

Nitrificación

La nitrificación aporta nitratos al suelo. Consiste en la oxidación del amoniaco a nitrato, un proceso vital para la disponibilidad de nitrógeno en el suelo.

1. Nitrosomonas: Bacterias que oxidan el amonio (NH₄⁺) a nitrito (NO₂⁻).
2. Nitrobacter: Bacterias que utilizan la energía liberada en la reacción que transforma el nitrito (NO₂⁻) en nitrato (NO₃⁻).

Desnitrificación

Otras bacterias, en condiciones anaeróbicas, utilizan los nitratos y pueden provocar que los ecosistemas pierdan nitrógeno hacia la atmósfera. Este proceso se denomina desnitrificación.

• La desnitrificación produce pérdidas significativas de nitrógeno. Es realizada por bacterias desnitrificantes (que son anaerobias) que transforman los nitratos en nitrógeno atmosférico (N₂), el cual regresa a la atmósfera.

Pérdidas y Ganancias de Nitrógeno en los Ecosistemas

Pérdidas por Lixiviación

• El lixiviado también produce pérdidas de nitrógeno. La deforestación (por tala) o los incendios incrementan la pérdida de nitratos por lixiviación, que terminan en ríos y mares, saliendo del ecosistema terrestre y pudiendo causar eutrofización.

Introducción de Nitrógeno Atmosférico

La introducción de nitrógeno atmosférico en los ecosistemas puede tener lugar por procesos abióticos y bióticos.

• Fijación Biológica

  La fijación biológica es realizada principalmente por bacterias del género Rhizobium, en simbiosis con especies de la familia de las leguminosas, convirtiendo el N₂ atmosférico en amonio asimilable.

• Deposición Atmosférica (Seca y Húmeda)

  Los óxidos de nitrógeno y los nitratos presentes en la atmósfera son depositados con la precipitación (lluvia, nieve) o en forma de aerosoles. Estos compuestos proceden de erupciones volcánicas o de la acción de los rayos sobre el N₂ atmosférico. Actualmente, una parte significativa de ellos es emitida por la actividad humana.

Impacto de la Actividad Humana en el Ciclo del Nitrógeno

La actividad humana ha tenido una influencia considerable en el ciclo del nitrógeno, alterando sus equilibrios naturales. Las principales fuentes humanas de alteración son:

Agricultura

• El exceso de nitratos de los cultivos, como consecuencia del abonado intensivo, incrementa el lixiviado y contamina los ecosistemas acuáticos y la capa freática, afectando la calidad del agua.

Industria y Automoción

• Debido a que el aire contiene O₂ y N₂, los procesos de combustión a altas temperaturas en la industria y los motores de automóviles producen óxidos de nitrógeno (NOx). Estos óxidos en la atmósfera pueden transformarse en ácido nítrico, volviendo al suelo en forma de lluvia ácida, con graves consecuencias para la vegetación y los suelos.