Ciclo do nitrogênio: tudo sobre este assunto

Entenda o ciclo do nitrogênio e veja qual a sua importância. Nesse texto você também vai conferir as formas atuais de uso desse elemento químico. Acompanhe a seguir!

Ao contrário da energia, que flui unidirecionalmente, a matéria é reciclada dentro ou entre ecossistemas, por ciclos chamados biogeoquímicos. Como o próprio termo especifica, os ciclos da matéria envolvem processos biológicos, geológicos e químicos.

Os processos biológicos são os que se referem a toda e qualquer atividade realizada por um ser vivo, como nutrição, trocas gasosas, digestão do alimento e eliminação de resíduos no meio. Os processos geológicos são os que promovem modificações da crosta terrestre, seja em sua forma, estrutura ou composição.

É o caso do intemperismo, processo de desagregação e modificação de rochas por ação das águas superficiais e subterrâneas, do vento, da chuva, do gelo e dos organismos. Os processos químicos são os que promovem a alteração na composição da matéria, como a queima de um tronco de árvore, a transformação de suco de uva em vinho e do leite em iogurte.

Além desses, também participam da matéria os processos físicos, que são os que modificam a matéria sem alterar sua composição química. São exemplos de processos físicos a passagem de gelo para a água líquida ou desta para vapor. À medida que a matéria se move no ciclo, ela é transformada.

Símbolo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio possui 3 etapas: fixação, nitrificação e desnitrificação (Foto: depositphotos)

O gás nitrogênio (N2) está presente na atmosfera na proporção de 79%. Apesar disso, não é utilizado de forma direta pela maior parte dos seres vivos. O aproveitamento do nitrogênio pela generalidade dos organismos depende de sua fixação, que pode ser feita por radiação (por exemplo, radiação cósmica e raios, que fornecem energia para que ocorra reação entre o nitrogênio, o oxigênio e o hidrogênio da atmosfera) ou por biofixação, sendo este último processo o mais importante. Por isso, será nele que deteremos nossa atenção.

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Como acontece o ciclo do Nitrogênio?

O ciclo do nitrogênio é um dos ciclos biogeoquímicos onde a biofixação é realizada principalmente por bactérias associadas a raízes de plantas, formando as bacteriorrizas e algumas bactérias e cianobactérias, que podem viver livres no solo. Esses organismos convertem o N2 atmosférico em íons amônio (NH4+).

Quando produzidos pelos biofixadores associados às raízes, são transferidos diretamente para a planta, que os utiliza na síntese dos aminoácidos, unidades que formam as proteínas e dos nucleotídeos, que formam os ácidos nucleicos (DNA e RNA). Íons amônio produzidos pelos biofixadores de vida livre são transformados em íons nitrito (NO2-) e depois em íons nitrato (NO3-) pela ação das bactérias nitrificantes ou nitrobactérias dos gêneros Nitrosomonas Nitrobacter. 

Essas bactérias são autótrofas, mas não realizam fotossíntese. Elas executam outro processo autotrófico, chamado quimiossíntese. Nesse processo, a substância orgânica é formada a partir de água e de gás carbônico, devido à energia liberada na reação entre íons amônio ou íons nitrito e o oxigênio.

Tanto os íons amônio quanto os íons nitrato podem ser absorvidos diretamente pelas plantas e o nitrogênio neles contido é utilizado na síntese de aminoácidos e nucleotídeos. Os animais obtêm o nitrogênio de que necessitam por meio da alimentação.

O nitrogênio do corpo dos seres vivos retorna ao ambiente pela excreção e pelo processo de decomposição. Esse nitrogênio entra no ciclo como íons amônio. A produção de N2 atmosférico é feita pelas bactérias desnitrificantes a partir do nitrato (NO3-). Podemos então, resumir o ciclo do nitrogênio em três etapas: fixação, nitrificação e desnitrificação.

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Importância do ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio é de grande importância para a manutenção da vida em nosso planeta, pois os seres vivos utilizam esse elemento químico para a produção de moléculas complexas necessárias ao seu desenvolvimento tais como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. O ciclo do nitrogênio também tem sua importância no ambiente aquático, pois é componente encontrado na água em forma de gás dissolvido. Ele é responsável pela construção de proteínas e enzimas através da síntese de aminoácidos.

Fazendo sorvete com nitrogênio líquido

O nitrogênio líquido é muito utilizado para refrigeração (Foto: depositphotos)

Adubação verde e adubação química

Visando melhorar a produção de suas lavouras, agricultores têm utilizado duas formas básicas de adubação para aumentar no solo a taxa de nitrogênio assimilável pelas plantas: a adubação verde e a química.

Na adubação verde, plantam-se leguminosas, pois elas têm em suas raízes as bactérias fixadoras de nitrogênio. Isso aumenta o teor de nitrogênio no solo, constituindo uma forma natural de adubação. O plantio de leguminosas para esse fim pode ser feito basicamente de duas maneiras: em períodos alternados com outras culturas de plantas não leguminosas, como o milho, o que é chamado de rotação de cultura; concomitantemente, realizando a plantação de leguminosas juntamente com plantas não leguminosas, o que recebe o nome de plantação consorciada.

Na adubação química, adicionam-se ao solo adubos sintéticos que contêm nitrogênio fixado por meios industriais e transformado em nitrato. Nos adubos químicos, além de nitratos, geralmente estão presentes outros produtos, como o fósforo.

Com a adubação verde e especialmente a química, o ser humano está interferindo de modo significativo no ciclo do nitrogênio, aumentando a taxa de aproveitamento desse elemento pelos seres vivos. Entretanto, o uso de fertilizantes químicos ricos em nitrato precisa ser feito com critério, pois se aplicados em excesso, esses fertilizantes são transportados pelas chuvas, atingindo rios, mares e o lençol subterrâneo, que alimenta muitos poços construídos para abastecimento de água.

Alguns tipos de verdura, quando cultivados em solos com excesso de nitrato, absorvem e concentram essa substância. A ingestão de água ou verduras com excesso de nitrato pode causar uma doença chamada meta-hemoglobinemia, uma forma grave de anemia, decorrente da união do nitrogênio com a hemoglobina.

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Biotecnologia e a fixação de nitrogênio do ar

Cientistas da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, divulgaram em 2013 o desenvolvimento de uma tecnologia que permite que plantas não leguminosas consigam fixar nitrogênio direto do ar. As bactérias fixadoras são implantadas na semente, sem uso de modificação genética.

Com essa técnica, as células da semente passam a ter associadas a elas bactérias fixadoras de nitrogênio. Desse modo, todas as células da planta adulta serão capazes de fixar nitrogênio, dispensando o uso dos adubos nitrogenados. O uso de adubos nitrogenados na agricultura é muita das vezes fundamental para o desenvolvimento das plantas, entretanto, esses adubos encarecem a produção e seu uso inadequado causa poluição do solo e da água.

Sobre o autor

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Natália Duque é Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro.