El invaluable papel del nitrógeno en el ecosistema
¿Por qué es tan importante el nitrógeno?
Vital para la existencia de todos los organismos vivos conocidos, es uno de los principales componentes de los aminoácidos, los ácidos nucleicos y otras biomoléculas importantes. Para darnos una mejor idea, los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas, y estas a su vez son esenciales para el crecimiento y el desarrollo de las plantas, los animales y los microorganismos.
Uno podría pensar entonces que este elemento es fácil e inmediatamente accesible para todos los organismos que lo requieren, sobre todo cuando se considera que compone el 78% del aire de la atmósfera, pero no es tan sencillo…
En la mayoría de los ecosistemas, el nitrógeno no está disponible de manera natural en su forma utilizable, esto se debe a que el gas nitrógeno atmosférico (N2), conocido comúnmente como dinitrógeno el que se encuentra en el aire común, es químicamente no reactivo (inerte), lo que significa que no puede ser aprovechado directamente para procesos metabólicos por plantas y animales. Para ello, este debe convertirse en nutrientes a través de diversas reacciones químicas.
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¿Cómo se transforma y aprovecha biológicamente el nitrógeno?
Como mencionamos, el nitrógeno presente naturalmente en el aire atmosférico (N2) no puede ser directamente utilizado por la mayoría de los organismos. Las moléculas que lo conforman poseen enlaces muy fuertes que no cualquier sistema metabólico puede romper. No es sino gracias a un selecto grupo de bacterias que dichas moléculas pueden ser divididas y así posteriormente aprovechadas por otros organismos gracias a y mediante un proceso conocido como fijación biológica de nitrógeno.
Este proceso es cíclico y permite la transformación y consecuente movimiento del elemento a través de los diferentes niveles del ecosistema. Dicho ciclo comienza con la percepción y absorción del nitrógeno atmosférico por parte de un tipo de bacterias conocidas como diazótrofos (que viven en el suelo y en las raíces de ciertas plantas), las cuales lo sintetizan en un compuesto químico estable.
Ese compuesto resultante es el amoníaco (NH3), el cual se ioniza rápidamente a amonio (NH4). Otros tipos de bacterias, así como también los hongos, contribuyen a la producción de amonio en el suelo mediante procesos diferentes, como por ejemplo, el de la descomposición de materia orgánica, la cual libera de vuelta al suelo compuestos nitrogenados presentes en los restos.
Subsecuentemente el amonio se vuelve la materia prima de un subproceso, el de la nitrificación, en el que este sufre una oxidación catalizada por dos grupos bacterianos (nitrificantes) y que se lleva a cabo en dos pasos: primero la oxidación de amonio por bacterias del género Nitrosomonas, que da como resultado nitrito (NO2-). La segunda reacción es la oxidación del nitrito por las bacterias del género Nitrobacter, que da como resultado nitrato (NO3-)
Es en este punto que la mayoría de las plantas pueden asimilarlo y aprovecharlo como nutrientes a través de sus raíces. Lo propio hacen ciertas bacterias (desnitrificantes), substrayendo el oxígeno del nitrato para luego liberar dinitrógeno (N2) a la atmosfera, completando así el ciclo.
Sin intervención de seres vivientes
El nitrógeno atmosférico también puede sintetizarse en compuestos nitrogenados sin la participación de bacterias o algún otro organismo, lo que se conoce como fijación abiótica de nitrógeno. Estas reacciones químicas tienen lugar de forma natural a raíz de diversas causas, como por ejemplo descargas eléctricas en la atmósfera o procesos de combustión. El agua de lluvia se encarga de arrastrar y depositar en el suelo los compuestos formados, los cuales también pueden derivarse de la síntesis química de fertilizantes con un alto consumo de energía.
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La inestimable importancia de la fijación de nitrógeno
Este es un proceso que tiene lugar en todos los hábitats al rededor del planeta y equilibra el ciclo biogeoquímico del nitrógeno al recuperar para la biosfera el que se pierde por desnitrificación. Sin él, simplemente no habría forma de incorporar dicho elemento de la atmósfera al suelo, dejándolos estériles.
La presencia de nitrógeno en los ecosistemas conlleva a importantes repercusiones en el desarrollo de las plantas y la salud del suelo. Los sustratos deficientes en nitrógeno pueden suponer un atrofiamiento de la productividad y crecimiento vegetal que brota de ellos, mientras que un exceso de nitrógeno puede dar lugar a la proliferación de especies vegetales no autóctonas y contraproducentes, y a otros problemas medioambientales.
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