Ciclo do Nitrogênio

No ciclo do nitrogênio há a presença de inúmeros microrganismos que atuam nas etapas de fixação, amonificação, nitrificação e desnitrificação.

O ciclo do nitrogênio é um dos ciclos que compreendem os chamados ciclos biogeoquímicos. O nitrogênio é um elemento químico fundamental para todos os seres vivos por atuar na constituição de moléculas orgânicas como as proteínas e os ácidos nucleicos.

Apesar de sua elevada importância e de suas altas concentrações na atmosfera (78%), o nitrogênio não é absorvido facilmente pelos seres vivos. A seguir veremos os processos que ocorrem com o nitrogênio e que proporcionam sua absorção pelos seres vivos.

Como ocorre o ciclo do nitrogênio?

O ciclo do nitrogênio é constituído pelas seguintes etapas: fixação, amonificação, nitrificação e desnitrificação. Em seguida veremos o que ocorre em cada uma das etapas citadas.

Fixação do nitrogênio

Diferentes bactérias podem ser responsáveis pela fixação a amônia, dentre elas os gêneros Azotobacter, Clostridium e Rhizobium. Essas últimas vivem em associação mutualística com plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha, amendoim, alfafa, etc).

Ao examinar as raízes dessas plantas encontramos nódulos, regiões proeminentes, nos quais notam-se milhões de bactérias realizando a fixação de nitrogênio e disponibilizando esse nutriente para a planta. Tal associação, entre células da raiz de plantas leguminosas e bactérias, é chamada de bacteriorriza.

Amonificação

Além das bactérias fixadoras de nitrogênio, outros microrganismo são responsáveis pela deposição de amônia no solo: os fungos e as bactérias decompositoras. A decomposição é um processo no qual os compostos nitrogenados, como proteínas e ácidos nucleicos, são quebrados formando a amônia, que vai diretamente para o solo e pode ser absorvido por vegetais.

Nitrificação

Consiste na transformação de amônia em nitrato. Tal processo é dividido em duas etapas:

  • Nitrosação: oxidação da amônia presente no solo em nitrito realizada por bactérias chamadas de nitrosas, como as dos gêneros nitrosomonas, nitrosococcus e ainda nitrosolobus;
  • Nitratação: oxidação dos nitritos liberados no solo em nitratos. Esse processo é realizado por bactérias chamadas de nítricas e tem com principais representantes as do gênero nitrobacter.

Desnitrificação

Além das bactérias que já comentamos e que realizam a nitrificação, encontram-se ainda presentes no solo bactérias que, na ausência de oxigênio, realizam respiração anaeróbica e utilizam o nitrogênio para esse processo (quimiossíntese).

Essas bactérias são chamadas de desnitrificantes e são responsáveis por utilizar o nitrato presente no solo para oxidar compostos orgânicos e, dessa forma, produzir energia. O nitrato utilizado para oxidação retorna para a atmosfera no formato de gás nitrogênio (N2), e, assim, finaliza-se o ciclo e as concentrações de nitrogênio no solo e na atmosfera são devidamente estabelecidas.

É evidente a complexidade apresentada pelo ciclo do nitrogênio, que se deve, em partes, pela diversidade de seres vivos que interagem com o elemento durante o ciclo. É possível notar a atuação de integrantes dos reino monera (bactérias), plantae (plantas), animália (animais) e fungi (fungos) desempenhando funções durante o ciclo.

Importância do ciclo do nitrogênio

Como já visto anteriormente, o nitrogênio é um elemento extremamente importante e indispensável para a vida. Além de disponibilizar este elemento na atmosfera, esse ciclo também é responsável por transformar o nitrogênio atmosférico em amônia, nitrito e nitrato, compostos que permitem a absorção pelos seres vivos.

Não é apenas nos ambientes naturais que o nitrogênio apresenta elevada importância. Por ser um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento vegetal, é indispensável que os solos utilizados para o plantio de culturas diversas apresentem taxas adequadas de nitrogênio. A seguir veremos uma das práticas que tem por objetivo realizar a adequação da concentração de nitrogênio do solo.

Rotação de culturas

Nas culturas agrícolas o nitrogênio presente no solo é absorvido pelas plantas. Em uma plantação, ao realizar a colheita, é retirada daquele ambiente uma elevada quantidade de nitrogênio que se encontra nos tecidos vegetais.

Dessa forma, ao longo de anos de plantio em determinada área temos uma diminuição das concentrações de nitrogênio. Para repor essas concentrações existem alguns mecanismos, dentre eles a rotação de cultura.

Essa prática agrícola consiste na alternância de culturas, realizada com plantas leguminosas que, como já vimos, tem associação com bactérias fixadoras de nitrogênio e que aumentam as concentrações de nitrogênio do solo, que foi retirado por outros vegetais.

Da mesma forma que a ausência de nitrogênio em um ambiente é prejudicial, seu excesso também pode causar distúrbios ambientais. Dentre os principais distúrbios causados pelo nitrogênio há o fenômeno de eutrofização, que é resultante do aumento drástico de nitrogênio e também de fósforo nos ecossistemas aquáticos.

Os principais responsáveis pelo aumento de nitrogênio nos ambientes aquáticos são as indústrias que liberam seus rejeitos sem tratamento nos córregos de água. Esse acúmulo de nitrogênio proporciona o aumento da reprodução de algas, que gera um acúmulo de matéria orgânica e posteriormente retira o oxigênio da água devido a ação de bactérias aeróbias.

Referências

ADUAN, Roberto Engel; VILELA Marina de Fátima; JÚNIOR, Fábio Bueno dos Reis; OS GRANDES CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DO PLANETA; Embrapa ISSN 1517-1-5111; Planaltina, DF, 2004.

LINHARES, Sergio; GEWANDSZNAJDER Fernando; Biologia hoje; volume 3; ed 1; editora Atico, São Paulo 2014.

Murilo Del Bianco
Por Murilo Del Bianco

Graduado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Maringá, Mestre no ensino de biologia também pela UEM. Professor de nível médio e cursinhos preparatórios para vestibulares. Nas horas vagas se dedica a música, livros, filmes e aos seus animais de estimação.

Exercícios resolvidos

1. [UEM - 2013]

Assinale a(s) alternativa(s) correta(s) a respeito dos ciclos biogeoquímicos da água, do carbono, do nitrogênio, do oxigênio e da formação de combustíveis fósseis.

01) O pequeno ciclo da água envolve reações químicas entre moléculas de água e matéria orgânica em decomposição.
02) A respiração celular dos herbívoros é um processo de fixação de carbono, através da formação de moléculas orgânicas, partindo-se do CO2.
04) Animais herbívoros podem utilizar diversas fontes de nitrogênio para a constituição de suas moléculas, como o N2, os nitritos, os nitratos e as substâncias orgânicas nitrogenadas.
08) As principais fontes inorgânicas de oxigênio para os seres vivos são H2O, O2 e CO2.
16) Combustíveis fósseis são fontes não renováveis de energia e são originados através de restos de matéria orgânica de seres vivos que foram soterrados e que ficaram a salvo da ação de agentes decompositores, podendo conservar sua energia potencial química.

08 + 16 = 24

2. [UFSC - 2011]

O esquema abaixo mostra de maneira simplificada o ciclo do nitrogênio na natureza. As letras A, B, C, D e E indicam processos metabólicos que ocorrem neste ciclo.

Sobre este ciclo, é CORRETO afirmar que:

01) o processo mostrado em A é realizado somente por bactérias simbiontes que vivem no interior das raízes de leguminosas.

02) as mesmas bactérias que realizam o processo A, realizam os processos D e E.

04) o esquema mostra que produtos nitrogenados originados de animais ou vegetais podem ser reaproveitados no ciclo.

08) o processo mostrado em D constitui uma etapa fundamental no ciclo, chamada de fixação do nitrogênio.

16) as plantas podem se utilizar diretamente da amônia e não dependem do processo que ocorre em C para obter os produtos nitrogenados.

32) o processo mostrado em E indica que os animais excretam a amônia.

64) o nitrogênio é importante para os seres vivos, pois entra na composição molecular dos aminoácidos e dos ácidos nucleicos.

04 + 64 = 68

3. [UDESC]

(UDESC 2016/2)
Os átomos de nitrogênio entram na composição das proteínas e dos ácidos nucleicos. Pode-se, deliberadamente, interferir no Ciclo do Nitrogênio na natureza com a finalidade de aumentar a produtividade de certas culturas.

Assinale a alternativa que contém exemplos de plantas, usualmente, utilizadas para aumentar a quantidade de nitrogênio no solo.

A) morango – alface – cebola

B) milho – batata – arroz

C) algodão – batata – milho

D) soja – feijão – ervilha

E) gergelim – milho – castanhas

D) soja – feijão – ervilha

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