Respostas
Para que o N2 atmosférico atinja o solo, entrando no ecossistema, ele deve passar por um processo chamado fixação, que é realizado por pequenos grupos de bactérias nitrificantes, que retiram o nitrogênio na forma de N2 e o incorporam em suas moléculas orgânicas. Quando a fixação é realizada por organismos vivos, como as bactérias, ela é chamada de fixação biológica, ou biofixação. Atualmente, também pode-se fazer uso de fertilizantes comerciais para a fixação de nitrogênio, caracterizando a fixação industrial, método muito utilizado na agricultura. Além destas, há também a fixação física, que é realizada por raios e faíscas elétricas, através dos quais o nitrogênio é oxidado e carregado para o solo através das chuvas, mas tal método possui uma capacidade reduzida de fixação de nitrogênio, que não é suficiente para os organismos e a vida na Terra se manterem.
As bactérias, ao fixarem o N2, liberam amônia (NH3). A amônia, quando em contato com as moléculas de água do solo, formam o hidróxido de amônio que, ao ionizar-se, produz o amônio (NH4), em um processo que é parte do ciclo do nitrogênio e é denominado amonificação. Na natureza, há um equilíbrio entre amônia e amônio, que é regulado pelo pH. Em ambientes onde o pH é mais ácido, predomina a formação de NH4, e em ambientes mais básicos, o processo mais comum é o da formação de NH3. Este amônio tende a ser absorvido e utilizado principalmente pelas plantas que possuem bactérias associadas às suas raízes (bacteriorrizas). Quando produzido por bactérias de vida livre, este amônio tende a ficar disponível no solo para ser utilizado por outras bactérias (as nitrobactérias).
As nitrobactérias são quimiossintetizantes, ou seja, são seres autotróficos (que produzem seu próprio alimento), que retiram a energia necessária para sua sobrevivência a partir de reações químicas. Para obter essa energia, elas tendem a oxidar o amônio, transformando-o em nitrito (NO2-), e posteriormente em nitrato (NO3-). Este processo do ciclo do nitrogênio é denominado nitrificação.
O nitrato permanece livre no solo, e não possui tendência de se acumular em ambientes naturalmente intactos, fazendo com que ele possa percorrer três caminhos diferentes: ser absorvido pelas plantas, ser desnitrificado, ou atingir corpos d'água. Tanto a desnitrificação quanto o fluxo de nitrato para os corpos d'água apresentam consequências negativas para o meio ambiente.
A desnitrificação (ou denitrificação) é um processo realizado por bactérias denominadas desnitrificantes, que transformam o nitrato em N2 novamente, realizando a devolução do nitrogênio à atmosfera. Além do N2, outros gases que podem ser produzidos são o óxido nítrico (NO), que se combina com o oxigênio atmosférico, favorecendo a formação da chuva ácida, e o óxido nitroso (N2O), que é um importante gás causador do efeito estufa, que agrava o aquecimento global.
O terceiro caminho, que é aquele em que o nitrato atinge os corpos d’água, causa um problema ambiental chamado eutrofização. Esse processo é caracterizado pelo aumento da concentração de nutrientes (sendo eles compostos nitrogenados e fósforo, principalmente) nas águas de um lago ou represa. Esse excesso de nutrientes favorece a multiplicação acelerada de algas, que termina por dificultar a passagem da luz, desequilibrando o meio aquático. Outra forma de proporcionar esse excesso de nutrientes em um meio aquático é liberando nele esgoto sem tratamento adequado
Outra questão a ser considerada é o fato de que o nitrogênio pode também ser prejudicial às plantas quando presente em quantidades que vão além de suas capacidades de assimilação. Assim, um excesso de nitrogênio fixado no solo pode limitar o crescimento da planta, prejudicando culturas. Dessa forma, a relação carbono/nitrogênio também deve ser considerada em processos de compostagem, para que sempre se mantenham ativos os metabolismos das colônias de micro-organismos envolvidos no processo de decomposição.
Resposta:
Ciclo do Nitrogênio
O nitrogênio é um elemento que entra na constituição de duas moléculas orgânicas extremamente importantes: as proteínas e os ácidos nucléicos. Embora esteja presente em grande porcentagem no ar atmosférico, na forma de N2, poucos são os organismos que o assimilam nessa forma. Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de N2 e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas. Como conseqüência, os demais seres vivos dependem daqueles organismos para a fixação do nitrogênio ambiental.
As bactérias que fixam o nitrogênio diretamente da atmosfera vivem próximo à superfície do solo. Ao morrer e ser degradadas, essas bactérias liberam seu nitrogênio no solo, na forma de moléculas de amônia. Outros tipos de bactérias transformam a amônia em nitratos e é, nessa forma, que as plantas absorvem o nitrogênio do solo, por meio de suas raízes. Os herbívoros obterão nitrogênio ao comerem as plantas.
Certas bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico, ao invés de viverem livres no solo, vivem no interior dos nódulos formados em raízes de plantas leguminosas, como a soja e o feijão. Ao fixarem o nitrogênio do ar, essas bactérias fornecem parte dele às plantas. A rotação de culturas é uma prática recomendável, porque as plantas leguminosas colocam em disponibilidade o nitrogênio para outras culturas.
A devolução do nitrogênio à atmosfera, na forma de N2, é feita graças à ação de outras bactérias, chamadas denitrificantes. Elas podem transformar os nitratos do solo em N2, que volta à atmosfera, fechando o ciclo.