O nitrogênio é um elemento químico bastante encontrado na natureza. A atmosfera, por exemplo, é composta principalmente pelo gás nitrogênio, aproximadamente 78%. Apesar de importante para a sobrevivência de todo organismo, a maioria não é capaz de retirá-lo da atmosfera para a sua utilização. Para que ele seja aproveitado, os seres vivos necessitarão principalmente de bactérias chamadas de fixadoras de nitrogênio.
Para compreendermos melhor o ciclo do nitrogênio, podemos dividi-lo didaticamente em algumas etapas principais: fixação, nitrificação e desnitrificação.
A fixação é a etapa em que as bactérias fixadoras atuam. São exemplos desse tipo de organismo as cianobactérias e as bactérias do gênero Rhizobium, que vivem associadas a raízes de algumas plantas, principalmente leguminosas (feijão e soja, por exemplo), formando espécies de nódulos. Nessa fase, o gás nitrogênio é transformado em compostos orgânicos nitrogenados.
As bactérias do gênero Rhizobium, para formar os nódulos nas raízes das leguminosas, inicialmente penetram nessas plantas ainda jovens, quando iniciam sua reprodução no interior das células da raiz. A multiplicação das células infectadas leva à formação dos chamados nódulos. Essa associação é benéfica para ambas as partes, uma vez que a planta consegue viver em ambientes pobres em nitrogênio, e as bactérias alimentam-se das substâncias produzidas pelo vegetal.
Essas bactérias transformam o nitrogênio atmosférico em amônia (NH3) e transferem-na para a planta, que, ao morrer e decompor-se, libera essa substância para o solo, ajudando, assim, na fertilização. Em virtude de a liberação da amônia ajudar na adubação do solo, é comum utilizar leguminosas após plantio de algumas culturas, como o milho, que retira muito nitrogênio do solo, enquanto as leguminosas conseguem repor esse elemento. Esse processo é fundamental para evitar o empobrecimento do solo.
Algumas plantas são capazes de utilizar o nitrogênio a partir da amônia, porém a grande maioria assimila apenas o nitrato (NO3-). Denomina-se nitrificação o processo em que ocorre a formação de nitratos no solo. Esse processo só é possível graças à presença de bactérias nitrificantes.
A nitrificação ocorre em duas etapas principais. Primeiro ocorre a formação de nitrito (NO2-) e, posteriormente, a formação de nitrato (NO3-). Dois gêneros de bactérias estão envolvidos no processo: Nitrosomonas e Nitrobacter.
Primeiramente as bactérias do gênero Nitrosomonas realizam a oxidação da amônia, produzindo, assim, o nitrito (NO2-). Observe a equação abaixo:
2NH3 (amônia) + 3O2 (gás oxigênio) → 2NO2- (nitrito)+ 2H2O (água) + 2H+ + ENERGIA
As bactérias do gênero Nitrobacter fazem, então, a oxidação do nitrito, transformando-o em nitrato. Observe a equação a seguir:
2NO2- (nitrito) + O2 (gás oxigênio) → 2NO3- (nitrato)+ ENERGIA
O nitrato é facilmente absorvido pela raiz das plantas, ajudando-as na síntese de aminoácidos e bases nitrogenadas. O nitrogênio é passado para os animais através da cadeia alimentar.
Por fim, há o processo de desnitrificação, em que os compostos nitrogenados encontrados no solo são utilizados pelas bactérias desnitrificantes. Essas bactérias utilizam esses compostos para obtenção de energia e, durante o processo, liberam gás nitrogênio, que é lançado na atmosfera.
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