Per comprendere cosa si intende con ciclo dell’azoto sarebbe utile svincolarsi dal concetto stesso di ciclo, ovvero di una serie di eventi sequenziali che portano, dopo un determinato numero di avvenimenti, al ripristino delle condizioni di partenza.
Il ciclo dell’azoto non è rappresentabile come un cerchio, bensì si presenta come una fitta rete di reazioni, processi ed equilibri che permettono a questo elemento, fondamentale per ogni organismo vivente e presente in diverse forme, di ritornare disponibile lì dove è maggiormente abbondante, ovvero nell’atmosfera.
L’80% del volume totale dell’atmosfera, infatti, è occupato da questo elemento ma, come abbiamo detto, in natura esso si presenta in forme diverse, più o meno disponibili per gli organismi viventi. Diversi sono anche i compartimenti dove le reazioni che rimettono in circolo l’azoto, tramutandolo da una forma all’altra, avvengono: il suolo, le piante, ma anche le stesse proteine e gli amminoacidi, costituenti degli organismi.
E’ possibile raggruppare l’insieme dei processi che determinano il ciclo dell’azoto in 3 gruppi di reazioni:
- Le reazioni di ammonificazione.
- Le reazioni di nitrificazione.
- Le reazioni di assorbimento o assimilazione.
Nelle reazioni di ammonificazione si parte da composti organici complessi contenenti azoto. Queste sostanze azotate, già derivate da processi di decomposizione della sostanza organica, vengono ulteriormente demolite in sostanze più semplici grazie all’azione di organismi presenti nei suoli, come funghi e batteri, che le utilizzano per fabbricare le proprie molecole essenziali (proteine e amminoacidi). La restante parte di azoto in eccesso viene liberata sotto forma di ioni ammonio o di ammoniaca.
Nelle reazioni di nitrificazione si ha l’ossidazione di questi ioni ammonio o dell’ammoniaca. Questo processo è a carico di alcune specie di batteri che ne traggono energia per le loro attività metaboliche. La classica reazione di ossidazione dell’ammoniaca è
2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H+ + 2H2O
Che porta alla formazione di altri ioni, i nitriti.
Altri batteri hanno il compito di trasformare i nitriti in nitrati, che è la forma con cui le piante riescono ad assimilare ed organicare l’azoto. La reazione che svolgono questi batteri è
2NO2- + O2 → 2NO3-
Ma riuscire ad assimilare l’azoto richiede energia. Gli ioni nitrito che si sono formati durante la nitrificazione vengono dunque assemblati con altri composti organici per formare le macromolecole necessarie alla vita delle piante. Questo passaggio è fondamentale, perché le piante rappresentano l’unica fonte di azoto disponibile per chi in modo diretto (cioè mangiandole) o in modo indiretto (ovvero mangiando organismi che mangiano piante) se ne nutre.
Esistono poi anche degli organismi che sono in grado di convertire i nitrati in azoto molecolare e sono i cosiddetti batteri denitrificanti (es.Pseudomonas).
L’immagine del ciclo costituisce quindi una semplificazione eccessiva. L’equilibrio della fitta rete di reazioni che coinvolgono l’azoto è dato dal bilanciamento delle varie reazioni che lo trasformano nelle forme più utili per il fabbisogno delle varie specie.