Ciclo do nitrogênio: tudo sobre este assunto - Estudo Prático

Entenda o ciclo do nitrogênio e descubra sua importância para a vida no planeta. Neste texto, abordaremos também as formas de uso atual desse elemento químico essencial. Acompanhe a seguir!

Ao contrário da energia, que flui unidirecionalmente, a matéria é reciclada dentro ou entre ecossistemas por meio de ciclos biogeoquímicos. Como o próprio nome sugere, esses ciclos envolvem processos biológicos, geológicos e químicos.

Os processos biológicos referem-se a todas as atividades realizadas por seres vivos, como nutrição, trocas gasosas, digestão e eliminação de resíduos. Já os processos geológicos são responsáveis por modificações na crosta terrestre, seja por alterações em sua forma, estrutura ou composição.

O intemperismo, por exemplo, é o processo de desagregação e modificação de rochas causado pela ação de fatores como água, vento, chuva, gelo e organismos vivos. Os processos químicos alteram a composição da matéria, como a queima de um tronco de árvore ou a transformação do suco de uva em vinho e do leite em iogurte.

Além disso, os processos físicos alteram a matéria sem modificar sua composição química. Exemplos disso incluem a fusão do gelo em água líquida ou a vaporização da água. À medida que a matéria se move dentro do ciclo, ela é transformada.

O gás nitrogênio (N2) está presente na atmosfera na proporção de 79%. Apesar de sua abundância, o nitrogênio não é utilizado diretamente pela maioria dos seres vivos. Seu aproveitamento depende da fixação, que pode ocorrer por radiação ou biofixação, sendo esta última a mais importante para os seres vivos. Focaremos nesse último processo ao longo deste texto.

Como acontece o ciclo do Nitrogênio?

O ciclo do nitrogênio é um dos principais ciclos biogeoquímicos, sendo a biofixação realizada principalmente por bactérias associadas às raízes das plantas, formando as bacteriorrizas. Algumas bactérias e cianobactérias também podem realizar esse processo de forma independente no solo, convertendo o N2 atmosférico em íons amônio (NH4+).

Quando esses íons amônio são produzidos pelas bactérias associadas às raízes, eles são transferidos para a planta, que utiliza o nitrogênio para a síntese de aminoácidos, que formam as proteínas, e de nucleotídeos, que formam os ácidos nucleicos (DNA e RNA). As bactérias nitrificantes, como as do gênero Nitrosomonas, transformam os íons amônio em íons nitrito (NO2-) e, em seguida, em íons nitrato (NO3-).

Essas bactérias, que realizam a quimiossíntese, não fazem fotossíntese. Elas utilizam a energia liberada na reação entre os íons amônio ou nitrito e o oxigênio para formar substâncias orgânicas a partir de água e dióxido de carbono.

Tanto os íons amônio quanto os nitratos podem ser absorvidos diretamente pelas plantas. O nitrogênio é utilizado na formação de aminoácidos e nucleotídeos. Já os animais obtêm o nitrogênio por meio da alimentação.

Quando os seres vivos excretam ou se decompõem, o nitrogênio retorna ao ambiente como íons amônio. As bactérias desnitrificantes produzem N2 atmosférico a partir do nitrato, completando o ciclo do nitrogênio, que se resume em três etapas principais: fixação, nitrificação e desnitrificação.

Importância do ciclo do nitrogênio

O ciclo do nitrogênio é crucial para a manutenção da vida no planeta, pois fornece o nitrogênio necessário para a produção de moléculas complexas, como aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. Além disso, o nitrogênio também é importante no ambiente aquático, sendo encontrado na água sob a forma de gás dissolvido, essencial para a construção de proteínas e enzimas.

Adubação verde e adubação química

A fim de melhorar a produção agrícola, muitos agricultores utilizam duas formas de adubação para aumentar a disponibilidade de nitrogênio no solo: adubação verde e adubação química.

Na adubação verde, leguminosas são plantadas, pois suas raízes abrigam bactérias fixadoras de nitrogênio. Isso aumenta a quantidade de nitrogênio no solo de forma natural. O plantio de leguminosas pode ser feito por rotação de culturas ou por plantação consorciada com outras plantas não leguminosas.

Na adubação química, são utilizados fertilizantes sintéticos que contêm nitrogênio transformado em nitrato. Embora eficazes, os fertilizantes químicos devem ser usados com cautela, pois, se aplicados em excesso, podem ser levados pelas chuvas, causando poluição dos rios e lençóis freáticos.

Além disso, alguns tipos de verduras cultivadas em solos ricos em nitrato podem acumular essa substância, o que pode causar meta-hemoglobinemia, uma forma grave de anemia, caso o nitrato seja consumido em excesso.

Biotecnologia e a fixação de nitrogênio do ar

Cientistas da Universidade de Nottingham desenvolveram uma tecnologia que permite que plantas não leguminosas fixem nitrogênio diretamente do ar. Bactérias fixadoras de nitrogênio são implantadas nas sementes, sem necessidade de modificação genética.

Com essa técnica, as plantas adultas poderão fixar nitrogênio sem a necessidade de adubos nitrogenados, o que representa uma alternativa sustentável para a agricultura, reduzindo custos e poluição ambiental.