Il ciclo dell’azoto è un ciclo biogeochimico con il quale l’azoto si muove principalmente tra l’atmosfera, il terreno e gli esseri viventi. Questo ciclo viene definito gassoso poiché il pool di riserva, cioè il serbatoio di questo elemento chimico, è appunto l’atmosfera, dove l’azoto occupa circa il 78 % del volume.
L’importanza del ciclo per gli organismi viventi è dovuta alla loro necessità di assimilare azoto per la formazione di composti organici vitali, quali le proteine e gli acidi nucleici, ma, ad eccezione di particolari batteri, l’azoto atmosferico non può essere direttamente assorbito dagli organismi e ciò rappresenta spesso un fattore limitante per lo sviluppo forestale.
Le piante, però, possono assimilare l’azoto tramite l’assorbimento di alcuni composti azotati (nitriti, nitrati e sali d’ammonio) che, disciolti nell’acqua, giungono fino alle loro radici. Una volta organicato nella fitomassa, l’azoto viene quindi trasferito agli organismi eterotrofi, come gli animali, mediante la catena alimentare.
La decomposizione dei resti organici restituisce al terreno l’elemento, che può ritornare nell’atmosfera grazie all’azione di alcuni batteri specializzati.
Dall’atmosfera al terreno:
L’azotofissazione è un processo riduttivo con cui l’azoto molecolare (N2) presente nell’atmosfera viene trasformato in ammoniaca (NH3). Questa trasformazione può avvenire sia con un processo industriale sia naturalmente.
Il 90% della quantità fissata naturalmente viene prodotto dall’attività di batteri liberi nel terreno o viventi in simbiosi mutualistica con le radici di alcune piante, come le leguminose ed alcune felci. Il 10% dell’azoto fissato proviene, invece, dall’azione dei fulmini durante i temporali, che ossidano l’azoto gassoso formando dei nitrati, i quali raggiungono direttamente il suolo tramite l’acqua contenuta nelle precipitazioni.
La fissazione dell’azoto è una reazione particolarmente costosa in termini energetici poiché molta energia viene richiesta per rompere il triplo legame dell’azoto molecolare N2 (N≡N) per trasformarlo (con aggiunta di idrogeno dall’acqua) in due molecole di ammoniaca (NH3).
Nel terreno:
Le molecole d’ammoniaca (o i sali d’ammonio derivati), che vengono così liberate nel suolo, possono subire un’ossidazione da parte di batteri liberi, con un processo chiamato nitrificazione, in cui si distinguono i batteri nitrificatori, che trasformano l’ammoniaca in nitriti (NO2), ed i batteri nitratatori, che, a loro volta, ossidano i nitriti e contribuiscono alla produzione dei nitrati (N03).
La catena alimentare:
Gran parte dell’azoto, presente nel terreno come ioni ammonio o nitrato, entra nella biosfera, dove viene organicato (cioè inserito in molecole organiche). Una parte dell’azoto nitrico viene trasformato, ad opera di batteri denitrificanti specializzati, in azoto molecolare che ritorna all’atmosfera. Una certa quantità di nitrati viene perduta per migrazione dalle zone terrestri verso i sedimenti oceanici profondi (azoto nei sedimenti), entrando così in cicli geochimici di lunga durata: dai sedimenti l’azoto può ritornare disponibile attraverso le eruzioni vulcaniche.
