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O Ciclo do Nitrogênio

Autor:
Instituição: UFPI
Tema: O Ciclo do Nitrogênio

CICLO DO NITROGÊNIO

TERESINA

AGOSTO/2002


CICLO DO NITROGÊNIO

O processo pelo qual o nitrogênio circula através das plantas, do solo e animais, pela ação de organismos vivos.

Envolve várias etapas.  O nitrogênio alcança o solo sob a forma de material orgânico de origem vegetal e animal.  Estas substâncias são decompostas por organismos que vivem no solo.

ETAPAS:


NITRIFICAÇÃO

 A nitrificação é a oxidação do amônio, com formação de nitritos e nitratos; estas são realizadas por dois tipos diferentes de bactérias.

É um processo que produz energia e a energia liberada é utilizada por estas bactérias para reduzir o dióxido de carbono, da mesma forma que as plantas autotróficas utilizam a energia luminosa para a redução do dióxido de carbono.  Tais organismos são conhecidos como autotróficos quimiossintéticos (diferentes dos autotróficos fotossintéticos, como as plantas e as algas).  As bactérias nitrificantes quimiossintéticas Nitrosomonas e Nitrosococcus oxidam o amoníaco dando nitrito (NO2-):

O nitrogênio entra nas plantas quase que totalmente sob a forma de nitratos.  No interior delas, os nitratos reduzem-se a amônio.  Os aminoácidos são formados pela combinação de amônio com um cetoácido (aminação) ou através da transferência de um grupamento amino (-NH2) de um aminoácido para um cetoácido, dando origem a outro aminoácido (transaminação).  Estes compostos orgânicos retornam subseqüentemente ao solo, completando o ciclo do nitrogênio.

Nitrito é tóxico para as plantas superiores, mas raramente se acumula no solo.  Nitrobacter, outro gênero de bactéria, oxida o nitrito, formando nitrato (NO3-), novamente com liberação de energia:

Nitrato é a forma sob a qual quase todo o nitrogênio se move do solo para o interior das raízes.


DESNITRIFICAÇÃO

O estágio que ocorre em seguida, neste ciclo. Realizado com a presença de bactérias (anaeróbias e/ou facultativas), ou seja, ocorrendo tanto em meios sem O2, como também podendo utilizar o gás oxigênio, quando disponível.

A desnitrificação, como diz o nome, é essencialmente o inverso do processo de nitrificação, e ocorre em condições exatamente opostas, ou seja,

As bactérias desnitrificantes, partem de compostos já nitrogenados como os nitratos, nitritos e orgânicos nitrogenados (uréia, ácido úrico), para extrair o N2 (nitrogênio).

São elas, por exemplo, as Pseudomonas sp que vivem na camada rente ou primeira do solo, (lama), oxidando os compostos orgânicos da seguinte forma: hidrocarbonetos (CH2O), mais nitrato (NO3), resultando em dióxido de carbono- CO2 , mais H2O, mais N2 e energia.


AMONIFICAÇÃO

É a liberação de amônio (NH4+) de compostos nitrogenados é efetuada por bactérias e fungos que vivem no solo.

Onde ocorre a decomposição dos nitrogenados excretados pelos organismos ou de cadáveres (animais/vegetais), transformando-os em íons amônia (NH4+).

Norg.(aminoácidos, enzimas, ácidos húmicos, fúlvicos, produtos da decomposição e excreção), originam NH4+(N inorg) ou então o NO3-(nitrato) originando a NH4+.

Esse processo ocorre, principalmente no substrato e na sedimento dos sistemas aquáticos, na presença de bactérias (Micrococcus sp, Sporosarcina uréia, etc.) e fungos.


ASSIMILAÇÃO DO NITROGÊNIO

Uma vez que o nitrato se encontra no interior da célula, é novamente reduzido a amônia. 

Este processo de redução requer energia, em contraste com o processo de nitrificação, que envolve oxidação (do NH4+) e liberação de energia.  Os íons amônio formados pelo processo de redução são transferidos a compostos carbonados para produzir aminoácidos e outros compostos orgânicos nitrogenados. 

Este processo é conhecido como aminação.  A incorporação do nitrogênio em compostos orgânicos ocorre, em grande parte, nas células jovens e em crescimento das raízes. 

As etapas iniciais do metabolismo do nitrogênio parecem ocorrer diretamente nas raízes; quase todo o nitrogênio que ascende no xilema do caule já se encontra sob a forma de moléculas orgânicas, principalmente aminoácidos.         


FIXAÇÃO DO NITROGÊNIO

A fixação do nitrogênio é o processo pelo qual o nitrogênio gasoso do ar é incorporado em compostos orgânicos nitrogenados e, assim, introduzido no ciclo do nitrogênio. 

A fixação deste gás, que pode ser efetuada, em graus apreciáveis, por apenas algumas bactérias e algas azuis, é um processo do qual dependem atualmente todos os organismos vivos, da mesma forma que todos eles dependem, em última análise, da fotossíntese para a obtenção de energia.

Das várias classes de organismos fixadores de nitrogênio, as bactérias simbióticas são, incomparavelmente, as mais importantes em termos de quantidades totais de nitrogênio fixado.  A mais comum das bactérias fixadoras de nitrogênio é Rhizobium, que é um tipo de bactéria que invade as raízes de leguminosas (angiospermas da família Fabaceae ou Leguminosae), tais como trevo, ervilha, feijão, ervilhaca e alfafa.

Na agricultura moderna constitui prática comum alternar uma cultura não leguminosa, como o milho, com uma leguminosa, como a alfafa.  As leguminosas são então colhidas para feno deixando as raízes ricas em nitrogênio, ou ainda melhor, são aradas novamente no campo.  Uma boa colheita de alfafa, que é recolocada no solo, pode fornecer  450 quilogramas de nitrogênio por hectare. 


MICRORGANISMOS FIXADORES DE NITROGÊNIO DE VIDA LIVRE

As bactérias não simbióticas dos gêneros Azotobacter e Clostridium são capazes de fixar o nitrogênio. 

Azotobacter é aeróbico, ao passo que Clostridium é anaeróbico; ambas são bactérias saprófitas comuns encontradas no solo.  Calcula-se que elas fornecem provavelmente cerca de 7 quilogramas de nitrogênio por hectare de solo por ano.

Outro grupo importante inclui muitas bactérias fotossintéticas.  As algas azuis de vida livre desempenham também um papel importante na fixação do nitrogênio.  São cruciais para o cultivo do arroz, que constitui a principal dieta de mais da metade da população mundial.  As algas azuis podem desempenhar também um importante papel ecológico na fixação do nitrogênio nos oceanos. 


PERDA DE NITROGÊNIO  

Os compostos nitrogenados das plantas clorofiladas retornam ao solo com a morte das mesmas (ou dos animais que delas se alimentaram), sendo reprocessados pelos organismos e microrganismos do solo, absorvidos pelas raízes sob a forma de nitrato dissolvido na água do solo e reconvertidos em compostos orgânicos. 

Durante o decorrer deste ciclo verifica-se sempre uma "perda" de certa quantidade de nitrogênio, no sentido de se tornar inutilizável para a planta.

Uma das principais causas desta perda de nitrogênio é a remoção de plantas do solo. 

Os solos cultivados exibem freqüentemente um declínio constante no conteúdo de nitrogênio.

Nitrogênio pode ser também perdido quando a parte superficial do solo é decapitada pela erosão ou quando sua superfície é destruída pelo fogo. 

Nitrogênio é também removido pela lixiviação; os nitratos e nitritos, que são anions, mostram-se particularmente suscetíveis à lixiviação pela água que se infiltra através do solo e pela ação das bactérias desnitrificantes.

A fixação do N2 da atmosfera se dá pela ação das bactérias fixadoras, fungos e algas azuis. Nesta fase o N2 é reduzido em amônia que será transformada em nitratos presentes no solo e na água. Isto pode ocorrer também nas simbioses de bactérias com plantas superiores (bactérias do gênero Rhizobium com as raízes de plantas leguminosas como o feijão e a soja). Assim surgem os nódulos ou nodosidades, espessamentos nas raízes destas plantas, ricos em matéria nitrogenada.


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.geocities.com/aquabrasil/nitrogenio.html. NITROGÊNIO E O CICLO DO NITROGÊNIO. 26/07/2002.

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