Ciclos biogeoquímicos nitrogênio

Ciclo do Nitrogênio

As principais fontes naturais de N são: a chuva, material orgânico e inorgânico de origem externa e a fixação biológica no lago por bactérias e algas cianofíceas.

O Nitrogênio apresenta-se sob várias formas:• nitrato(NO3

-)• nitrito(NO2

-)• amônia (NH3)• íon amônio (NH4

+)• óxido nitroso (N2O),• nitrogênio molecular (N2),• nitrogênio orgânico

dissolvido(peptídeos, purinas, aminas, aminoácidos, etc.)• nitrogênio orgânico

particulado (bactérias, fitoplâncton, zooplâncton e detritos), etc.

Dentre essas diferentes formas, o nitrato, juntamente com o íon amônio, são os mais importantes, já que são as principais fontes de alimento para os produtores primários.

Somente quando a concentração das formas inorgânicas de N atinge valores muito baixos ou é esgotada, é que as formas orgânicas são aproveitadas pelos organismos aquáticos.

O íon amônio é a forma preferencial de nitrogênio inorgânico para as atividades de bactérias e fungos, estando presente na água como NH4

+ e NH4OH, cuja proporção, depende da temperatura e do pH

O ciclo do nitrogênio é um dos ciclos mais

importantes nos ecossistemas terrestres.

O nitrogênio é usado pelos seres

vivos para a produção

de moléculas complexas necessárias ao

seu desenvolvimento tais

como aminoácidos, proteínas e ácidos

nucleicos.

O principal repositório de nitrogênio é

a atmosfera (78% desta é composta por

nitrogênio) onde se encontra sob a forma

de gás (N2).

Outros repositórios consistem em matéria

orgânica nos solos e oceanos.

Apesar de extremamente abundante na

atmosfera o nitrogênio é frequentemente

o nutriente limitante do crescimento das

plantas.

Isto acontece porque as plantas apenas

conseguem usar o nitrogênio sob três

formas sólidas: íon de amônio (NH4+), íon

de nitrito (NO2-) e íon de nitrato (NO3

-),

cuja existência não é tão abundante.

Estes compostos são obtidos através de

vários processos tais como

a fixação e nitrificação.

A maioria das plantas obtém o nitrogênio

necessário ao seu crescimento através do

nitrato, uma vez que o íon de amônio lhes

é tóxico em grandes concentrações.

Os animais recebem o nitrogênio que

necessitam através das plantas e de outra

matéria orgânica, tal como outros animais

(vivos ou mortos)

A fixação é o processo através do qual o

nitrogênio é capturado da atmosfera em

estado gasoso (N2) e convertido em

formas úteis para outros processos

químicos, tais como

amoníaco (NH3), nitrato (NO3-)

e nitrito (NO2-).

O Nitrogênio, que é um dos produtos da decomposição dos seres vivos, vai para atmosfera. Algumas bactérias – dos gêneros Azotobacter e Clostridium – fixam o nitrogênio nas raizes das Leguminosas.

Essas Bactérias vivem em simbiose com as raízes destas plantas, ou seja: é uma troca de favores entre as bactérias e as leguminosas.

O nitrogênio que estava na atmosfera, então, se transforma em Nitrato (NO3) e em Nitrito ( NO2), se fixando nos nódulos das raízes desta plantas. Assim, entram no processo de fotossíntese e as plantas “constroem” as cadeias de Proteína com esses Nitratos e Nitritos.

Depois, os animais herbívoros se alimentam da planta – e conseqüentemente da proteína-e o Nitrogênio volta a fazer parte da Cadeia Alimentar.

Mas somente com a participação destas bactérias nitrificantes (que fazem a fixação do Nitrogênio no solo) isso poderia ocorrer.

Quando o animal morre, novamente o Nitrogênio entra na atmosfera e o Ciclo

recomeça.

Através da mineralização (ou

decomposição) a matéria orgânica morta é

transformada no íon de amônio (NH4+) por

intermédio de

bactérias aeróbicas, anaeróbicas e alguns

fungos.

Os nitratos formados pelo processo

de nitrificação são absorvidos pelas

plantas e transformados em compostos

carbonados para produzir aminoácidos e

outros compostos orgânicos de nitrogênio.

A incorporação do nitrogênio em

compostos orgânicos ocorre em grande

parte nas células jovens em crescimento

das raízes.

A oxidação do amoníaco, conhecida como nitrificação, é um processo que produz nitratos a partir do amoníaco (NH3).

Este processo é levado a cabo por bactérias (bactérias nitrificantes) em dois passos: numa primeira fase o amoníaco é convertido em nitritos (NO2

-) e numa segunda fase (através de outro tipo de bactérias nitrificantes) os nitritos são convertidos em nitratos (NO3

-) prontos a ser assimilados pelas plantas.

A desnitrificação é o processo pelo qual o azoto volta à atmosfera sob a forma de gás quase inerte (N2).

Este processo ocorre através de algumas espécies de bactérias (tais como Pseudomonas e Clostridium) em ambiente anaeróbico.

Estas bactérias utilizam nitratos alternativamente ao oxigênio como forma de respiração e libertam nitrogênio (azoto) em estado gasoso (N2).

A eutrofização corresponde a alterações de um corpo de água como resultado de adição de azoto ou fósforo.

Os compostos de azoto existentes no solo são transportados através dos cursos de água, aumentando a concentração nos depósitos de água, o que pode fazer com que estes sejam sobre-populados por certas espécies de algas podendo ser nocivo para o ecossistema envolvente.

A fixação atmosférica ocorre através dos relâmpagos, cuja elevada energia separa as moléculas de nitrogênio e permite que os seus átomos se liguem com moléculas de oxigênio existentes no ar formando monóxido de nitrogênio (NO).

Este é posteriormente dissolvido na água da chuva e depositado no solo.

A fixação atmosférica contribui com cerca de 58% de todo o nitrogênio fixado.

Através de processos industriais

(nomeadamente o processo de Haber-

Bosch) é possível

produzir amoníaco (NH3) a partir de azoto

(N2) e hidrogênio (H2).

O amoníaco é produzido principalmente

para uso como fertilizante cuja aplicação

sustenta cerca de 40% da população

mundial.

Óxido nitroso (N2O), gás libertado essencialmente por via da combustão e o fato de ser pouco reactivo na troposfera permite exercer os seus efeitos nocivos durante muitos anos.

O seu efeito na estratosfera assenta na deterioração da camada protectora de ozono com influências das radiações ultravioletas.

Óxidos do Azoto (NOx), particularmente o monóxido e o dióxido do azoto são altamente reativos, com vidas relativamente curtas, por isso as alterações atmosféricas são apenas detectadas a nível local e regional. Estas alterações manifestam-se principalmente através de nevoeiro fotoquímico, que tem consequências perigosas para a saúde humana, assim como para a produtividade dos ecossistemas.

O dióxido do azoto transformado em ácido nítrico compõem a chuva ácida, que destrói monumentos e acidifica solos e sistemas aquáticos, desencadeando profundas alterações na composição das suas comunidades bióticas.

Nitratos (NO3-), que contaminam águas que ao

serem ingeridas provocam várias disfunções fisiológicas.

Apesar dos ecossistemas terrestres serem vulneráveis ao excesso de azoto, os sistemas aquáticos são os que mais sofrem, porque são os receptores finais do excedente do azoto que chega por escorrência ou através de descargas diretas de efluentes não tratados.