Cuáles son los pasos del ciclo del nitrógeno?
«Todo el mundo necesita nitrógeno, pero en lo que respecta a los elementos no negociables que sustentan la vida, es complicado. Los seres vivos necesitan nitrógeno para que sus células funcionen y, además, estamos prácticamente empapados de él, ya que nuestra atmósfera está compuesta por un 78% de gas nitrógeno. Sin embargo, hay una trampa: Es una situación de «agua, agua por todas partes, pero ni una gota para beber».
Aunque el nitrógeno está al acecho básicamente en todas partes, no es terriblemente abundante en la corteza terrestre, y es increíblemente difícil para los seres vivos capturar el nitrógeno atmosférico y utilizarlo para sus fines. Es como tener un bolsillo lleno de krónur islandés en Minneapolis, donde no puedes gastarlo.
«El nitrógeno es una parte importante de los aminoácidos, que son los bloques de construcción de las proteínas y los ácidos nucleicos como el ADN», dice Jessie Motes, candidata al doctorado en la Escuela Odum de Ecología de la Universidad de Georgia, en un correo electrónico. «Además de necesitar nitrógeno para las proteínas en las plantas, es un componente principal de la clorofila, lo que lo hace crucial para la fotosíntesis.»
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El ciclo del nitrógeno
Dado que el nitrógeno es un recurso limitado en este planeta, un átomo de nitrógeno no pasa mucho tiempo sin hacer nada cuando está en una forma que los seres vivos pueden utilizar – los científicos llaman a este nitrógeno «fijo». El nitrógeno fijado es absorbido por las plantas, que son devoradas por los animales, que se comen a otros animales, que mueren y se descomponen y liberan nitrógeno de nuevo en el ecosistema para que lo trabajen las bacterias o las plantas. Este es el ciclo de un átomo de nitrógeno en la Tierra, y su viaje comienza de forma muy silenciosa o con una enorme explosión.
Paso 1: Fijación del nitrógeno
Aunque no lo creas, los rayos y las bacterias son los principales responsables de convertir el nitrógeno atmosférico en nitrógeno que puedan utilizar los seres vivos. El nitrógeno atmosférico (N2) es muy estable, por lo que se necesita una increíble cantidad de energía para convertirlo en una forma diferente. Si alguna vez te has preguntado por qué tus plantas de exterior parecen más contentas después de una lluvia que cuando les pones un aspersor, hay una razón para ello: Los rayos electrifican el nitrógeno atmosférico (N2) y el agua (H2O) para reconvertirlos en amoníaco (NH3) y nitratos (NO3). Esto cae al suelo en forma de lluvia, donde las plantas lo absorben y lo utilizan para sus procesos biológicos.
En el otro extremo del espectro, la forma más común en que el nitrógeno se pone a disposición de los organismos es cuando el nitrógeno atmosférico es fijado por bacterias, algunas de las cuales viven libres en el suelo y otras disfrutan de una relación simbiótica con ciertas especies de plantas. Las leguminosas, como los guisantes, el trébol y los cacahuetes, tienen pequeños nódulos en sus raíces que atraen a las bacterias que convierten el nitrógeno atmosférico persistente en amoníaco o amonio, que puede utilizarse para alimentar a la planta.
Paso 2: Nitrificación
El amoníaco en el suelo puede ser utilizado directamente por las plantas, pero también es el primer paso en el proceso de nitrificación, a través del cual bacterias y arqueas especializadas convierten el amoníaco en nitrito (NO2), y luego lo pasan a un conjunto completamente diferente de procariotas que oxidan aún más el nitrito en nitrato (NO3-). Este proceso es lento, pero es la forma en que se construye el nitrógeno como nutriente en el suelo y en los ambientes acuáticos y marinos; las plantas terrestres, por ejemplo, pueden absorber amonio y nitrato a través de los pelos de sus raíces. Los organismos que se especializan en la nitrificación también son importantes en el tratamiento de las aguas residuales municipales.
Paso 3: Amonificación
Todo lo que vive acaba muriendo, y el nitrógeno que un determinado organismo estaba utilizando cuando croó es aprovechado por las bacterias que convierten el cadáver rico en nitrógeno en amonio, que puede ser recogido de nuevo por las plantas y utilizado de nuevo.
Atención
Paso 4: Desnitrificación
Es posible convertir el nitrógeno biodisponible en nitrógeno atmosférico de nuevo, y ese proceso se llama desnitrificación. La desnitrificación es realizada por bacterias y arqueas que pueden tolerar el oxígeno – no todos los procariotas pueden hacerlo. En el caso de la desnitrificación, ciertas bacterias anaerobias que no necesitan oxígeno convierten el nitrato en nitrógeno gaseoso, que flota en la atmósfera y se hace el remolón hasta que llega un rayo o una astuta bacteria fijadora de nitrógeno y lo introduce de nuevo en el ciclo del nitrógeno.