Ciclo del nitrógeno

Conoce cómo se moviliza el nitrógeno a través de los niveles de los ecosistemas y porque es el principal constituyente de las proteínas.

El nitrógeno es un elemento vital para la composición y organización de todos los seres vivos, ya que forma parte angular de los ladrillos moleculares: las proteínas. La unidad básica de las proteínas son los aminoácidos, y todos ellos poseen en su composición química alta riqueza en nitrógeno. De esto se puede entender que el nitrógeno sea uno de los elementos más abundantes en nuestra naturaleza: 78% de la atmósfera está constituida por nitrógeno en forma gaseosa (N2), sin embargo casi ningún organismo es capaz de tomar este nitrógeno gaseoso y convertirlo en moléculas como los aminoácidos y proteínas, por lo que debe existir un intermediario que medie este proceso. Éstos intermediarios son organismos unicelulares (bacterias) que han desarrollado en su historia evolutiva la crucial adaptación de tomar este nitrógeno atmosférico y fijarlo en una molécula orgánica y/o inorgánica. Las bacterias capaces de realizar este proceso pertenecen al género Rhizobium, y viven asociadas a raíces de plantas (por lo general leguminosas, como lentejas, porotos, frijoles), lugar desde el cual entregan el nitrógeno fijado en una molécula que posee otros elementos, a los productores, los cuales fabrican aminoácidos que comienzan a ser movilizados por todos los niveles del ecosistema. Se ha comprobado también que las tormentas eléctricas (relámpagos y rayos) también son capaces de fijar nitrógeno atmosférico, pero su efecto desde un punto de vista cuantitativo no se compara a la actividad de bacterias como Rhizobium.

¿Cómo se mueve el nitrógeno por los ecosistemas?

El punto de ingreso del nitrógeno a los ciclo de vida de los organismos que se ubican en distintos niveles de los ecosistemas está determinado por la asociación existente entre las raíces de leguminosas y las bacterias Rhizobium. El proceso en general está dado por:

  • Fijación: proceso mediado en cierta parte por tormentas eléctricas pero principalmente por bacterias del género Rhizobium que poseen las adaptaciones necesarias para transformar el nitrógeno atmosférico (N2) en elementos nitrogenados como el amoníaco (NH3) y los nitratos (NO3–). Este proceso de transformación es conocido como fijación del nitrógeno atmosférico.
  • Amonificación: proceso mediado por bacterias descomponedoras que se valen de desechos orgánicos procedentes de animales y plantas en descomposición, a partir de los cuales liberan el nitrógeno presente en sus proteínas y aminoácidos de regreso al suelo, bajo la forma de amoníaco (NH3) y amonio (NH4–).
  • Nitrificación: proceso mediado por bacterias de los géneros Nitrosomonas y Nitrobacter, las cuales convierten el amoníaco (NH3) y amonio (NH4–) del suelo en nitritos (NO2–) y luego en nitratos (NO3–).
  • Asimilación: una vez se han formado los nitratos (NO3–), estos pueden ser absorbidos y utilizados de manera activa directamente por la mayoría de los vegetales, los cuales son capaces de fabricar a partir de estos todos los compuestos que servirán para formar sus estructuras y las de otros organismos cuando pasen a ellos producto de su ingesta total o parcial.
  • Desnitrificación: Las bacterias nitrificadoras Nitrosomonas y Nitrobacter no son capaces de transformar todo el amoníaco y amonio presente en el suelo en nitratos, así como este tampoco es absorbido en su totalidad por los vegetales, por lo que un grupo de bacterias pertenecientes al género Pseudomonas y Clostridium liberan el nitrógeno fijo en los nitratos, devolviéndolo a la atmósfera en su forma inicial gaseosa.