Os átomos de nitrogénio, presentes em todas as proteínas e DNA, são reciclados entre componentes abióticos e bióticos do ecossistema. No entanto, a forma primária de nitrogénio na Terra é o gás nitrogénio, que não pode ser usado pela maioria dos animais e plantas. Assim, o gás nitrogénio deve primeiro ser convertido em uma forma utilizável por bactérias fixadoras de nitrogénio antes de poder entrar no seu ciclo através de outros organismos vivos. O uso de fertilizantes contendo nitrogénio e resíduos animais na agricultura humana influenciou muito o ciclo natural do nitrogénio.

Ciclo Biológico do Nitrogénio

Cerca de 78% do ar que respiramos é gás nitrogénio. No entanto, nesta forma, N₂, poucos organismos são capazes de o usar. o nitrogénio compõe moléculas essenciais em todos os organismos, como proteínas e DNA. Incapazes de usar a forma atmosférica do nitrogénio, a maioria dos organismos usa os subprodutos de procariotas fixadores de nitrogénio e nitrificantes. A fixação do nitrogénio converte gás nitrogénio (N₂) em amoníaco (NH₃), enquanto que a nitrificação converte NH₃ em nitritos (NO₂^-) e nitratos (NO₃^-). As plantas podem usar diretamente o amoníaco e os nitratos, e organismos que comem plantas obtêm nitrogénio ingerindo as plantas. Quando esses organismos morrem, as bactérias no solo são capazes de converter o nitrogénio orgânico em amoníaco em um processo chamado amonificação. Através da desnitrificação, as bactérias aeróbicas podem converter amoníaco em gás nitrogénio que é libertado de volta para a atmosfera, completando o ciclo.

Reservatórios de Nitrogénio

O reservatório primário para armazenamento de nitrogénio a longo prazo é o gás nitrogénio na atmosfera. No entanto, há outros reservatórios de nitrogénio mais pequenos no ecossistema. O nitrogénio pode ser contido por períodos relativamente longos de tempo em pântanos, sedimentos marinhos e rochas sedimentares. No entanto, como os compostos de nitrogénio são muito solúveis em água, o intemperamento das rochas sedimentares pode libertar nitrogénio de volta ao ecossistema.

Impactos Humanos no Ciclo do Nitrogénio

Como o nitrogénio é frequentemente um fator limitante para o crescimento das plantas em ambientes naturais, os agricultores adicionam nitrogénio ao solo como fertilizante para aumentar a produção agrícola. O escoamento agrícola em ecossistemas aquáticos pode resultar em eutrofização e crescimento rápido não natural de espécies de algas tóxicas. A criação de um grande número de animais também pode aumentar a quantidade de resíduos nítricos no solo e nas fontes de água locais.