Ciclo del nitrógeno: procesos, fijación biológica e impacto humano
Resumen
El documento explica el ciclo del nitrógeno, desde su papel como bioelemento y su reservorio atmosférico hasta los procesos biológicos que lo hacen asimilable. Describe la nitrificación, la desnitrificación, las pérdidas por lixiviación y las entradas por fijación biológica y deposición atmosférica. Finaliza analizando cómo la agricultura y la industria alteran este equilibrio natural.
Puntos clave
- El N₂ atmosférico es el principal reservorio global de nitrógeno, pero los seres vivos necesitan formas asimilables como nitrato o amonio.
- La nitrificación oxida el amoniaco a nitrato en dos etapas: Nitrosomonas (NH₄⁺ a NO₂⁻) y Nitrobacter (NO₂⁻ a NO₃⁻).
- La desnitrificación, realizada por bacterias anaerobias, transforma los nitratos en N₂ y devuelve nitrógeno a la atmósfera.
- La fijación biológica la realizan principalmente bacterias del género Rhizobium en simbiosis con leguminosas, convirtiendo el N₂ en amonio.
- La lixiviación de nitratos puede causar eutrofización en ríos y mares.
- El abonado intensivo y la combustión a altas temperaturas (NOx) son las principales fuentes humanas de alteración del ciclo.
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.
- Nitrosomonas: Bacterias que oxidan el amonio (NH₄⁺) a nitrito (NO₂⁻).
- 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.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué bacterias realizan la fijación biológica del nitrógeno?
La fijación biológica es realizada principalmente por bacterias del género Rhizobium, que viven en simbiosis con especies de la familia de las leguminosas. Convierten el N₂ atmosférico en amonio asimilable.
¿Qué es la desnitrificación?
Es el proceso en el que bacterias anaerobias utilizan los nitratos y los transforman en nitrógeno atmosférico (N₂), que regresa a la atmósfera. Provoca pérdidas significativas de nitrógeno en los ecosistemas.
¿Cómo afecta la actividad humana al ciclo del nitrógeno?
El abonado intensivo aumenta el lixiviado de nitratos y contamina el agua. Además, la combustión a altas temperaturas en industria y automóviles produce NOx, que puede dar lugar a lluvia ácida.
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