Ciclos del carbono y del nitrógeno: procesos, bacterias y nutrición vegetal

Resumen

El texto explica cómo el carbono pasa de la atmósfera a los seres vivos mediante la fotosíntesis y vuelve al medio por la respiración y la descomposición. También describe el ciclo del nitrógeno, desde su fijación por bacterias como Rhizobium hasta la nitrificación, la amonificación y la desnitrificación. Permite comprender el papel de las leguminosas y de las prácticas agrícolas en la disponibilidad de nitrógeno.

Puntos clave

Las plantas toman el carbono como CO2 y lo asimilan en moléculas orgánicas durante la fase oscura de la fotosíntesis.
El carbono regresa al medio inorgánico como CO2 por respiración y por la acción de descomponedores como bacterias y hongos.
La atmósfera contiene alrededor de un 78% de nitrógeno, pero solo las bacterias fijadoras pueden transformarlo en compuestos utilizables.
El género Rhizobium vive en simbiosis con las raíces de leguminosas como guisantes, judías, tréboles y alfalfa, formando nódulos fijadores.
La amonificación convierte el nitrógeno de restos orgánicos en amonio, y las bacterias nitrificantes lo transforman en nitritos y después en nitratos.
Las bacterias desnitrificantes, en condiciones anaerobias, devuelven nitrógeno molecular a la atmósfera, por lo que los agricultores drenan la tierra y añaden fertilizantes.

Ponte a prueba

El Ciclo del Carbono

Mediante el proceso de fotosíntesis, las plantas toman el carbono en forma de CO₂ de la atmósfera o del agua, asimilándolo durante la fase oscura de dicho proceso para formar moléculas orgánicas. Parte del carbono vuelve al medio inerte en la misma forma (CO₂) como resultado de la respiración, tanto de las propias plantas como de los organismos consumidores y descomponedores. Los desechos, restos o cadáveres que contienen carbono vuelven también al medio inorgánico en forma de compuestos sencillos por acción de los descomponedores (bacterias y hongos).

El Ciclo del Nitrógeno

La fuente principal de nitrógeno es la atmósfera, de la que este gas constituye un 78%; sin embargo, este nitrógeno atmosférico (N₂) solo puede ser fijado por un grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno que transforman este gas en compuestos nitrogenados utilizados directamente por las plantas.

Bacterias Fijadoras y Simbiosis

Entre el grupo de bacterias fijadoras del nitrógeno destaca el género Rhizobium, que se encuentra en simbiosis con las raíces de las plantas leguminosas, tales como:

Guisantes
Judías
Tréboles
Alfalfa

Estas bacterias se introducen en los tejidos del vegetal, donde proliferan y desarrollan una especie de nódulos fijadores del nitrógeno.

Transformación en el Suelo y Cadenas Tróficas

El resto de las plantas depende del nitrógeno que se encuentra en el suelo, de donde lo toman en forma de nitratos. Cuando cualquier organismo muere, el nitrógeno de los restos orgánicos (proteínas y ácidos nucleicos) se convierte en amoníaco o ion amonio (amonificación) por acción de bacterias y hongos presentes en el suelo. Otros grupos de bacterias del suelo oxidan los iones amonio a nitritos y, finalmente, las bacterias oxidan los nitritos a nitratos (bacterias nitrificantes).

Los nitratos son ya fácilmente absorbidos por las raíces de las plantas y utilizados para formar moléculas propias que contienen nitrógeno (proteínas y ácidos nucleicos). Mediante las cadenas tróficas, el nitrógeno asimilado en estas moléculas del vegetal pasa a los animales.

Desnitrificación y Prácticas Agrícolas

Existe un grupo de bacterias desnitrificantes que, en condiciones anaerobias y de inundación, convierten los nitratos del suelo en nitrógeno molecular que escapa a la atmósfera. Por esta razón, los agricultores drenan las tierras para reducir la desnitrificación y añaden fertilizantes para incrementar los niveles de nitrato del suelo.

Preguntas frecuentes

¿Qué bacteria fija el nitrógeno en las leguminosas?

El género Rhizobium se encuentra en simbiosis con las raíces de las plantas leguminosas y forma nódulos fijadores del nitrógeno. Gracias a ello, transforma el nitrógeno atmosférico en compuestos que la planta puede usar.

¿Cómo vuelve el nitrógeno de los seres muertos al suelo?

Las proteínas y ácidos nucleicos de los restos orgánicos se convierten en amoníaco o ion amonio por amonificación, realizada por bacterias y hongos. Después, las bacterias nitrificantes lo transforman en nitritos y nitratos.

¿Por qué los agricultores drenan las tierras?

Drenan las tierras para reducir la desnitrificación, proceso en el que bacterias en condiciones anaerobias convierten los nitratos en nitrógeno molecular que escapa a la atmósfera. Así se conserva más nitrógeno disponible en el suelo.