Como os animais obtêm substâncias com o nitrogênio se eles não conseguem utilizar o nitrogênio do ar?

O nitrogênio é encontrado na forma de N2 na atmosfera e é o principal componente do ar, correspondendo a cerca de 78% de sua composição. Apesar de sua grande disponibilidade, poucas espécies são capazes de utilizá-lo dessa forma, sendo essa uma capacidade atribuída a alguns tipos de bactérias e cianobactérias.

A capacidade de capturar o N2 é essencial para garantir que esse elemento consiga completar seu ciclo entre os componentes vivos e físico-químicos do planeta. Nos componentes vivos, o nitrogênio é fundamental, pois faz parte da constituição de proteínas e ácidos nucleicos. Vale destacar também que sua deficiência no solo desencadeia problemas graves na agricultura.

Os animais conseguem utilizar o nitrogênio na forma de compostos orgânicos, tais como aminoácidos e proteínas. As plantas e algas, por sua vez, utilizam o nitrogênio na forma de íons nitrato (NO3-) ou íons amônio. O ciclo do nitrogênio assegura que esse elemento interaja com os organismos vivos e com o ambiente físico-químico.

→ Etapas do Ciclo do Nitrogênio

O ciclo do nitrogênio começa com a transformação do N2 da atmosfera em outros compostos nitrogenados. Essa transformação é denominada de processo de fixação, que pode ser físico, industrial ou biológico. A fixação física do nitrogênio ocorre quando faíscas elétricas ou relâmpagos entram em contato com o nitrogênio, o que causa a formação de amônia. A fixação industrial é realizada em fábricas. A fixação biológica ou biofixação, por sua vez, é a fixação de nitrogênio por micro-organismos, sendo essa a forma mais comum de fixação. Nesse tipo de fixação, bactérias podem converter o nitrogênio gasoso em amônia (NH3) ou íons amônio (NH4+).

Na fixação biológica, destaca-se a ação das bactérias do gênero Rhizobium. Bactérias desse gênero associam-se a plantas leguminosas, vivendo em nódulos de suas raízes. Essa relação estabelecida é um tipo de mutualismo, uma vez que ambas são beneficiadas. Enquanto as plantas fornecem proteção e alimento, as bactérias fornecem-lhe o nitrogênio. Ao morrerem, essas plantas liberam o nitrogênio de suas moléculas orgânicas na forma de amônia (NH3).

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O nitrogênio pode ainda ser oxidado em nitritos e nitratos, em um processo conhecido como nitrificação, que conta com a ajuda de bactérias nitrificantes (Nitrosomonas e Nitrobacter). O processo de nitrificação pode ser dividido em duas etapas: a nitrosação, em que atua a bactéria do gênero Nitrosomonas, e a nitratação, em que atua a bactéria do gênero Nitrobacter. Na nitrosação, a amônia é convertida em nitrito (No2-); na nitratação, os íons nitrito são transformados em nitrato (NO3-). Veja a seguir as reações químicas dessas etapas:

Nitrosação: 2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 2H+

Nitratação: 2NO2- + O2 → 2NO3-

Os compostos inorgânicos de nitrogênio liberados no solo são absorvidos e convertidos pelas plantas, algas e algumas bactérias em compostos orgânicos, que passam a estar disponíveis na cadeia alimentar. Nas plantas, o nitrato ajuda na síntese de aminoácidos e bases nitrogenadas.

Os animais utilizam os compostos orgânicos, os quais são obtidos na alimentação, e liberam-nos na forma de excretas. No processo de decomposição, os compostos orgânicos podem ainda sofrer ação de bactérias que os convertem em nitrato, amônia ou até mesmo nitrogênio, capaz de retornar à atmosfera. Caso o nitrogênio siga o caminho de devolução para a atmosfera, diz-se que ocorreu um processo de desnitrificação, o qual é realizado pelas bactérias desnitrificantes.

O azoto encontra-se em todas as proteínas e ácidos nucleicos, sendo um elemento essencial da matéria viva. Cerca de quatro quintos da atmosfera é constituída por azoto livre, mas este não pode ser utilizado diretamente pelos seres vivos. As plantas necessitam de sais solúveis a partir dos quais possam originar proteínas e ácidos nucleicos. Quando os aminoácidos são decompostos nos organismos animais ou quando os animais morrem, os produtos azotados resultantes não são, geralmente, utilizados pelas plantas fotossíntéticas. São os decompositores que convertem esses produtos em substâncias que as plantas podem utilizar para sintetizar as suas proteínas. Os decompositores têm uma importância primordial no ciclo do azoto.
O ciclo do azoto pode ser dividido em etapas.
Na primeira, quando os animais e plantas morrem, quando as folhas caem das árvores ou quando um animal excreta produtos tóxicos, os componentes azotados passam para o solo e para a água.

Representação gráfica do ciclo do azoto

Em seguida, as bactérias, no solo ou na água, começam a decompor estes compostos azotados, transformando-os, em grande parte, em amónia. Na água doce e nos oceanos, muitas outras formas de vida, além das bactérias, produzem amónia como produto final do seu mertabolismo.
Na terceira etapa ocorrem reações que transformam a amónia em sais solúveis. Os sais ionizam-se produzindo, entre outros, iões amónio. Algumas plantas verdes podem absorver os iões amónio diretamente pela raízes.
A etapa seguinte desenrola-se no solo por ação das bactérias nitrificantes: umas transformam os iões amónio em água e nitritos; outras transformam os nitritos em nitratos, que são muito solúveis. Os nitratos, dissolvidos na água do solo, são absorvidos pelas raízes das plantas. O azoto é então utilizado na formação de moléculas de proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos, bases azotadas, etc.
Os animais obtêm o azoto a partir das plantas, alimentando-se delas e passando-o ao longo da cadeia alimentar. Finalmente, quando os animais e plantas morrem, são decompostos. As bactérias desnitrificantes libertam o azoto da amónia para a atmosfera na forma de azoto livre, fechando o ciclo.

Como os animais obtêm o nitrogênio de que precisam?

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