Ciclos biogeoquímicos nitrogênio

1. Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do Nitrogênio

2. O 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 (NO 3 - ) nitrito (NO 2 - ) amônia  (NH 3 ) íon amônio  (NH 4 + ) óxido nitroso  (N 2 O), nitrogênio molecular (N 2 ), nitrogênio orgânico dissolvido (peptídeos, purinas, aminas, aminoácidos, etc.) nitrogênio orgânico particulado  (bactérias, fitoplâncton, zooplâncton e detritos), etc.

3. O Nitrogênio 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 NH 4 + e NH 4 OH, cuja proporção, depende da temperatura e do pH

4. Ciclo do Nitrogênio 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.

5. Ciclo do Nitrogênio O principal repositório de nitrogênio é a atmosfera (78% desta é composta por nitrogênio) onde se encontra sob a forma de gás (N 2 ). 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.

6. Ciclo do Nitrogênio Isto acontece porque as plantas apenas conseguem usar o nitrogênio sob três formas sólidas: íon de amônio (NH 4 + ), íon de nitrito (NO 2 - ) e íon de nitrato (NO 3 - ), cuja existência não é tão abundante. Estes compostos são obtidos através de vários processos tais como a fixação e nitrificação.

7. Ciclo do Nitrogênio 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)

8. Fixação A fixação é o processo através do qual o nitrogênio é capturado da atmosfera em estado gasoso (N 2 ) e convertido em formas úteis para outros processos químicos, tais como amoníaco (NH 3 ), nitrato (NO 3 - ) e nitrito (NO 2 - ).

9. Fixação Biológica 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.

10. Fixação Biológica 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.

11. Mineralização ou amonificação Através da mineralização (ou decomposição) a matéria orgânica morta é transformada no íon de amônio (NH 4 + ) por intermédio de bactérias aeróbicas, anaeróbicas e alguns fungos.

12. Assimilação 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.

13. Nitrificação A oxidação do amoníaco, conhecida como nitrificação, é um processo que produz nitratos a partir do amoníaco (NH 3 ). Este processo é levado a cabo por bactérias (bactérias nitrificantes) em dois passos: numa primeira fase o amoníaco é convertido em nitritos (NO 2 - ) e numa segunda fase (através de outro tipo de bactérias nitrificantes) os nitritos são convertidos em nitratos (NO 3 - ) prontos a ser assimilados pelas plantas.

14. Denitrificação A desnitrificação é o processo pelo qual o azoto volta à atmosfera sob a forma de gás quase inerte (N 2 ). 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 (N 2 ).

15. Eutrofização 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.

16. Fixação Atmosférica 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.

17. Fixação Industrial Através de processos industriais (nomeadamente o processo de Haber-Bosch) é possível produzir amoníaco (NH 3 ) a partir de azoto (N 2 ) e hidrogênio (H 2 ). O amoníaco é produzido principalmente para uso como fertilizante cuja aplicação sustenta cerca de 40% da população mundial.

18. Poluição Óxido nitroso (N 2 O), 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 (NO x ), 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.

19. Poluição 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 (NO 3 - ), 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.