Ciclo dell’azoto, spiegazione semplice di come funziona. Esempio pratico di come l’azoto atmosferico finisce nella catena alimentare dell’uomo.
Per comprendere l’importanza del ciclo dell’azoto ti spiegherò che cos’è partendo da un punto di vista antropocentrico.
L’azoto è fondamentale per la sopravvivenza di noi esseri umani. L’azoto serve alla produzione di composti vitali come gli amminoacidi (proteine) e le basi azotate (acidi nucleici). La riserva più grande di azoto della terra è l’atmosfera dove l’azoto occupa circa il 78% del volume totale. L’azoto nell’atmosfera non è quello più utile per noi esseri umani perché non può essere assorbito dalle piante.
A giocare un ruolo fondamentale nel ciclo dell’azoto sono infatti le piante. Una piccola parte di azoto si trovano nel suolo e le piante riescono ad assimilare l’azoto tramite l’assorbimento da parte dell’apparato radicale.
Ecco perché è importante concimare le piante con la letamazione, con il compost o con altri composti ad alto tenore azotato! Ti basterà pensare che, in condizioni ottimali, le piante di mais coltivate in un ettaro di terreno riescono a assorbire e fissare 450 kg di azoto in un anno!
Nei vasi che abbiamo sul balcone, i porcellini di terra vanno a contribuire al ciclo dell’azoto comportandosi da veri spazzini!
Ciclo dell’azoto, spiegazione semplice
Le piante assorbono azoto attraverso diversi composti presenti nel terreno (nitrati, nitriti e sali di ammonio). L’azoto, una volta assorbito e organicato dalle piante, serve all’accrescimento della massa vegetale.
Dalle piante, l’azoto viene trasferito agli organismi animali mediante la catena alimentare: noi umani siamo onnivori, ci nutriamo di bestiame che è alimentato da mangimi di origine vegetali (ricchi di azoto) e ci nutriamo della stessa massa vegetale (frutta e verdura).
La decomposizione dei resti organici al terreno (gli stessi detriti vegetali in decomposizione, le carcasse degli animali, le feci, prodotti secondari del metabolismo…), arricchisce il suolo di azoto. Dal suolo, l’azoto può tornare nell’atmosfera anche grazie ad alcuni batteri specializzati.
Anche se ti ho spiegato il ciclo dell’azoto in modo semplice, parliamo di un ciclo estremamente complesso.
L’azoto passa dall’atmosfera al terreno mediante la fissazione. La fissazione è un processo chimico (riduzione) mediante il quale l’azoto molecolare presente in atmosfera (N2) viene dapprima trasformato in ammoniaca (NH3) da batteri fissatori come l’Azotobacter e il Clostridium, ma anche da cianobatteri e da rizobi, batteri che vivono in simbiosi con le radici di alcune piante come le leguminose.
L’azoto si trova nel suolo soprattutto per la decomposizione dell’azoto organico. L’azoto è presente nell’erba, negli sfalci di potatura e in qualsiasi residuo organico in forma di basi azotate (DNA) e amminoacidi (proteine). Così i batteri decompositori non fanno altro che decomporre materia organica e liberare l’azoto nel suolo. L’azoto poi verrà riassorbito nuovamente dalle piante mandando avanti il cosiddetto ciclo.
L’azoto molecolare si ritrova nel suolo con diversi numeri di ossidazione e assorbito dalle piante principalmente come nitrato, ma anche come nitrito o ammoniaca.
La fissazione biologica dell’azoto è fondamentale per l’agricoltura e per l’accrescimento della massa vegetale.
Come fanno le piante ad assorbire l’azoto
Le piante assorbono azoto come ioni ammonio o nitrato. Nelle piante avviene un processo noto come organicazione dell’azoto. Cioè l’azoto viene legato a molecole organiche. Così l’azoto si muove in un piccolo ciclo formato da piante, animali e batteri. Anche se nel complesso, come visto, il ciclo dell’azoto parte da quello atmosferico: una parte dell’azoto nitrico viene infatti trasformato a opera di batteri denitrificanti specifici che poi rilasciano l’azoto in atmosfera in forma di azoto molecolare.
Nello specifico, le piante riescono ad assorbire azoto perché a livello delle cellule vegetali dell’apparato radicale sono presenti specifici trasportatori che operano un simporto tra nitrato e protoni (H+ che si trova disciolto nel terreno).
Il nitrato, nella cellula vegetale, viene processato da un enzima noto come “Nitrato riduttasi” che opera la trasformazione di nitrato a nitrito. In seguito, il nitrito è ridotto ulteriormente a ione ammonio ed è a questo punto che può avvenire l’organicazione dell’azoto. Solo quando l’azoto (entrato in forma di nitrato) viene convertito ad ammonio (passando per nitrito) potrà avvenire l’incorporazione dell’azoto nelle molecole vitali quali proteine e acidi nucleici. Poi è la catena alimentare a fare il resto!
Il compostaggio è uno dei tanti esempi di ciclo dell’azoto. Per un approfondimento: compostaggio, come funziona.
Ti potrebbe interessare anche