Ciclo del Nitrógeno

El nitrógeno es un elemento fundamental para vida ya que es un componente básico de las proteínas. Las plantas verdes lo asimilan básicamente como amoníaco y nitrato. Casi todo el nitrógeno en el mar aparece como proteínas de los seres vivos pero la actividad bacteriana libera amoníaco continuamente. Algunos bacterias y cianofíceas pueden fijar nitrógeno libre para incorporarlo al ciclo biológico mientras que otras lo liberan a través de la reducción de los nitratos. En general, contrariamente a las pocas especies heterótrofas que pueden hacerlo, casi todas las bacterias fotoautótrofas pueden fijar nitrógeno molecular.

Muchas bacterias proteolíticas y muchos hongos pueden llevar a cabo la amonificación (liberación de amoniaco a partir de las proteínas) pero su número es muy variabie y, además, está sometido a grandes fluctuaciones. En cualquier lugar en el que haya aportación de proteínas, el número de dichas bacterias y hongos puede crecer con gran rapidez ya que el período generativo de las bacterias suele ser relativamente corto. La amonificación tiene su temperatura ideal sobre 30ºC-35ºC y es, por lo tanto, bastante lenta en invierno, en función de la reducida actividad de las bacterias. Sin embargo, la cantidad de bacterias proteolíticas suele ser mucho mayor en la época fría que en verano en las aguas contaminadas de la costa.


gráfico obtenido de : http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/ciclos.htm

El amoniaco que se libera en la descomposición de las proteínas es la fuente de nitrógeno de muchos seres vegetales C-heterótrofos y autótrofos. Es el proveedor de energía de las nitrosobacterias que, en presencia de oxígeno, lo oxidan para producir nitritos los cuales son oxidados posteriormente, casi siempre, por las nitrobacterias para producir nitratos.

Este proceso, importantísimo para el ciclo del nitrógeno en la naturaleza se llama nitrificación (ya lo estudiaba Winogradsky en 1890):

NH4 + 1 1/2 O2 > NO2- + H2O + 2 H+ + 76 Kcal
NO2- + 1/2 O2 > NO3- + 24 Kcal

Se llama nitritación a la primera fase (producción de nitrito) y nitratación a la segunda (producción de nitrato).

Según Goreau et al. en el proceso de nitritación puede originarse NO2 en condiciones de baja concentración de oxígeno.

Las bacterias Quimioautótrofas nitrificantes necesitan la energía que se produce en el proceso de nitrificacion para reducir el C02 y sintetizar sustancias orgánicas.

Con la producción de los nitratos se llega a la última etapa de la mineralización de los compuestos orgánicos del nitrógeno. En el mar adquieren gran importancia ya que son la fuente básica de nitrógeno del fitoplancton. Los nitratos se acumulan en la zona fótica del océano y provocan alto desarrollo del plancton en las regiones de empuje ascendente.

En el mar, sobre todo en la zona litoral, nos encontraremos las mismos micoorganismos nitrificantes que en la tierra: la nitrosobacteria Nitrosomonas eurapaea y la nitrobacteria Nitrobacter winogradskyi. Además de las bacterias nitrificantes quimioautótrofas también las heterótrofas pueden, aunque en menor medida, realizar la nitrificación.

Las bacterias nitrificantes no aparecen apenas en aguas limpias aunque sí lo hacen en zonas eutróficas y por eso allí es siempre más activa la nitrificación aunque sea temporalmente. La cifra más alta de estas bacterias la encontramos generalmente en las plantas acuáticas y en las rocas. Sobre substratos aparecen siempre más nitrosobacterias que nitrobacterias.

Diversos estudios hacen pensar que el número de nitrosobacterias es casi siempre más alto que el de nitrobacterias. Las moyores diferencias se dan en verano. La variación en la cantidad de bacterias nitrificantes sigue un ritmo anual exactamente opuesto al de las proteolíticas. La luz y los tóxicos inhiben a las especies del género Nitrobacter más que a las del Nitrosomonas.