Fijación de nitrogeno
La atmósfera de la Tierra es casi un 80% de nitrógeno, sin embargo, en su forma de gas puro, no puede ser utilizada por organismos vivos. Entonces, ¿de dónde obtienen los productores el nitrógeno si no pueden usar el nitrógeno del aire? Debido a que el gas nitrógeno atmosférico es inutilizable para todos los organismos, algunas bacterias han desarrollado la capacidad de agregar átomos de hidrógeno al nitrógeno y crear amoníaco, que se puede incorporar fácilmente en moléculas orgánicas como los aminoácidos. Este proceso de creación de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico se denomina fijación de nitrógeno.. Hay muchos tipos de bacterias fijadoras de nitrógeno. Algunas son bacterias del suelo de vida libre, otras son bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno que viven en las raíces de algunas especies de plantas y, en los océanos, una fuente importante de fijación de nitrógeno son las cianobacterias, que a veces también se denominan algas verdiazules. Todas estas bacterias fijan nitrógeno para su propio uso, pero también liberan un exceso de amoníaco que pueden utilizar otros organismos; y, por supuesto, también pueden ser consumidos directamente por otros organismos y pasar el nitrógeno fijo por la cadena alimentaria de esa manera también.
Nitrificación
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El amoníaco no solo lo usan las plantas y los productores para producir moléculas orgánicas, algunas bacterias aeróbicas pueden usar el amoníaco como fuente de energía al oxidar el amoníaco para producir nitrito, que luego puede ser oxidado por otras bacterias para producir nitrato.
Este proceso por el cual el amoníaco se convierte en nitrito y luego en nitrato se llama nitrificación . Afortunadamente, las plantas y otros productores también pueden usar nitritos y nitratos como fuentes de nitrógeno, por lo que la nitrificación no cambia realmente la cantidad de nitrógeno disponible en el medio ambiente, simplemente cambia su estado de oxidación. Sin embargo, todavía hay otras bacterias que usan nitrato como fuente de oxígeno y convierten el nitrato de nuevo en nitrógeno atmosférico en un proceso llamado desnitrificación .
Ciclo del nitrógeno
Veamos un ejemplo de ciclo del nitrógeno en un ecosistema terrestre típico . Bacterias fijadoras de nitrógenoen el suelo y en las raíces de las plantas convierten el nitrógeno de la atmósfera en amoníaco. El amoníaco es luego utilizado por las plantas o convertido en nitrito y luego en nitrato por las bacterias nitrificantes. Las plantas también pueden utilizar el nitrito y el nitrato. Las plantas luego son devoradas por herbívoros, que luego pueden ser devorados por carnívoros. Los productos de desecho animal tienen un alto contenido de amoníaco y derivados del amoníaco como la urea, los cuales son fuentes utilizables de nitrógeno para las plantas. Si hay una gran cantidad de nitrato en el suelo, las bacterias desnitrificantes pueden convertir parte de él en nitrógeno atmosférico. Ahora bien, si las plantas del ecosistema son cultivos y se eliminan después de la cosecha, no habrá desperdicios de animales ni basura vegetal para reponer el nitrógeno utilizable en el suelo. Entonces, una práctica común en la agricultura es reponer el suelo con fertilizantes sintéticos que contienen amoníaco,
Eutrofización
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La fertilización excesiva de las tierras agrícolas puede resultar en un exceso de compuestos de nitrógeno que ingresan a un arroyo o lago cercano y provocan la eutrofización , o el proceso ecológico que ocurre cuando se agregan nutrientes en exceso a un cuerpo de agua. La eutrofización puede ocurrir naturalmente, y la eutrofización natural ocurre durante un largo período de tiempo, lo que permite que los organismos que viven en el cuerpo de agua se adapten gradualmente al cambio y mantengan el equilibrio. Sin embargo, la eutrofización causada por la actividad humana, como la fertilización excesiva o el vertido de aguas residuales sin tratar de una gran población humana en una sola masa de agua, provoca la eutrofización en un período de tiempo mucho más corto y, a menudo, da como resultado un desequilibrio ecológico.
¿Qué es el Ciclo de Vida de un Anfibio?
Este desequilibrio ecológico se puede manifestar en grandes floraciones de algas que a veces pueden cubrir toda la superficie de un estanque o lago. Estas grandes floraciones producen mucho oxígeno cuando se exponen a la luz del día, pero por la noche, el proceso se invierte y las algas pueden succionar todo el oxígeno del agua y asfixiar a los animales acuáticos, provocando una muerte masiva. Finalmente, la población de algas se colapsa y la gran cantidad de materia muerta y en descomposición en el lago provoca otro cambio repentino en el equilibrio ecológico.
Lluvia ácida
Otra parte del ciclo del nitrógeno es el resultado de la combustión de material orgánico. Cuando se queman combustibles fósiles , como el petróleo, el carbón y el gas natural, y otros materiales orgánicos, como la hierba, los árboles y los arbustos, se liberan grandes cantidades de dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Pero debe tenerse en cuenta que la quema de algunos de estos materiales, especialmente el carbón, libera cantidades mucho mayores de estos contaminantes al aire que la quema de gas natural. Esta es la razón principal por la que se considera que el carbón es el combustible fósil más sucio y, a la inversa, el gas natural se considera el más limpio. El petróleo se encuentra en algún punto intermedio.
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Si bien los óxidos de nitrógeno se consideran nutrientes en el suelo, en la atmósfera es una historia diferente. En la atmósfera, el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el agua para crear ácidos sulfúrico y nítrico. Esto da como resultado lluvia ácida , o lluvia que se ha hecho más ácida por la adición de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en la atmósfera. En lagos y suelos que tienen muy poca capacidad de amortiguación, la lluvia ácida puede reducir significativamente el pH del agua y el suelo. En algunos casos, esto ha provocado la muerte de animales acuáticos sensibles e incluso la deforestación en algunas áreas.
Resumen de la lección
La fijación de nitrógeno es el proceso de creación de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico. Las plantas y la mayoría de los demás productores no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico, por lo que deben depender de las bacterias fijadoras de nitrógeno para convertir el gas nitrógeno en amoníaco que pueden utilizar. Hay otras bacterias, tanto en el suelo como en los ecosistemas acuáticos, que utilizan el amoníaco como fuente de energía. Estas bacterias convierten el amoníaco en nitrito y luego en nitrato en un proceso llamado nitrificación . La nitrificación no cambia la cantidad de nitrógeno disponible para las plantas porque pueden utilizar amoníaco, nitrito y nitrato, así como muchos otros derivados del amoníaco que abundan en los desechos animales.
La eutrofización es el proceso ecológico que ocurre cuando se agregan nutrientes en exceso a un cuerpo de agua. Cuando el exceso de fertilizantes se filtra en las vías fluviales locales o cuando las aguas residuales sin tratar llegan a un cuerpo de agua, puede producirse una eutrofización rápida y alterar el equilibrio ecológico del ecosistema acuático. El exceso de nutrientes en el agua a menudo causa grandes floraciones de algas que producen mucho oxígeno cuando se exponen a la luz del día, pero por la noche, el proceso se invierte y las algas pueden absorber todo el oxígeno del agua y asfixiar a los animales acuáticos. causando muertes masivas.
¿Cómo Influye la Genética en el Ciclo de Vida Humano?
Cuando se queman combustibles fósiles y otros materiales orgánicos, liberan dióxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. En la atmósfera, el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el agua para crear ácidos sulfúrico y nítrico. Esto da como resultado lluvia ácida , o lluvia que se ha hecho más ácida por la adición de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en la atmósfera. En lagos y suelos que tienen muy poca capacidad de amortiguación, la lluvia ácida puede reducir significativamente el pH del agua y el suelo. En algunos casos, esto puede provocar la muerte de animales acuáticos sensibles y la deforestación en algunas áreas.
Objetivos de la lección
Una vez que complete esta lección, podrá:
- Definir la fijación de nitrogren
- Explica el proceso de nitrificación.
- Comprender la eutrofización
- Comprender el proceso que tiene lugar que produce la lluvia ácida.
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