Pierpaolo Cavallo 1

CICLO DELL’AZOTO

Prof. Pierpaolo Cavallo

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L’AZOTO (N)

L’azoto è un elemento chimico fondamentale per gli esseri viventi.

Alcune sostanze azotate (come le proteine) sono indispensabili alla vita degli organismi.

Sulla terra l’azoto è presente in abbondanza.Su 100 parti di aria (100%) si ha:� circa 78% di azoto, � circa 21% di ossigeno, � circa 1% di altri gas, tra i quali l’anidride

carbonica.

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CICLO DELL’AZOTO

Dall’atmosfera l’azoto si trasforma per due vie:�Fissazione da parte dei batteri nitrificanti,

con produzione di nitrati;�Formazione di composti azotati mediante

reazioni tra N ed O in presenza di ultravioletti e/o scariche atmosferiche.

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COMPOSTI AZOTATI E LORO DESTINO

I composti azotati arrivano sul terreno e

vengono usati per produrre proteine.

La decomposizione riporta l’Azoto in forma

gassosa (batteri denitrificanti). L’azoto, in

complesso, è presente:

� nell’atmosfera (78%), sotto forma di N2,

molto stabile ed inerte

� nella litosfera (0.005%) sotto forma di

composti organici ed inorganici (nitrato di

sodio, NaNO3)

� nella biosfera 0,001%.

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SCHEMA DEL CICLO

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FLUSSI DI AZOTO TRA COMPARTIMENTI

I flussi di Azoto (sotto forma di specie chimiche diverse) si muovono tra le varie sfere ecologiche: atmosfera, biosfera, litosfera, idrosfera.

E' interessante notare che, esclusa l'atmosfera, dalle altre sfere l'azoto ritorna a disposizione sotto forma di nutrienti azotati, più facilmente utilizzabili dalla biosfera, rispetto all'azoto atmosferico, troppo inerte per essere utilizzato direttamente.

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SCHEMA: AZOTO ED ECOSFERE

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TIPI DI MOLECOLE AZOTATE

Il ciclo dell’azoto è molto complesso, anche perché l'atomo di azoto può entrare a far parte di un elevato numero di molecole, essenzialmente di quattro tipi:

�Azoto molecolare (gassoso nell’aria),

�Ammoniaca e Nitrati (nel terreno e nelle piante),

�Azoto organico (nelle piante e negli animali).

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PROCESSI NEL CICLO DELL’AZOTO

Nel ciclo dell’Azoto avvengono alcuni processi che permettono di passare da una forma all’altra di Azoto: ciascuna forma viene utilizzata da certi tipi di organismo. Abbiamo:

�Azotofissazione

� Nitrificazione

� Assimilazione

� Denitrificazione

� Dilavamento

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AZOTO MOLECOLARE

L'azoto molecolare presente nell'atmosfera

è in forma gassosa ed è molto stabile.

Questa è la forma da cui parte il ciclo ed

alla quale il ciclo termina dopo che l’Azoto

è stato utilizzato in varie altre forme

chimiche dai vari tipi di organismi: batteri

nitrificanti e denitrificanti, piante, animali.

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DA GAS DI AZOTO AD AMMONIACA: LA

AZOTOFISSAZIONE

La fissazione dell’Azoto è il processo biochimico con cui viene operata la conversione dell'azoto

molecolare atmosferico (N2) in ammoniaca (NH3).

Le combustioni, l'azione vulcanica, le scariche luminose (lampi) ed i metodi industriali fissano

l'azoto sotto forma di nitrati.

Piante e cianobatteri fissano il 60% dell'azoto totale fissato per anno sulla terra pari a 100 miliardi di

Kg/anno. Il 15% deriva dai lampi e dalle radiazioni UV ed il rimanente 25% deriva dai processi

industriali.

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DA AMMONIACA A NITRATI: LA

NITRIFICAZIONE

Alcuni tipi di batteri sono in grado di ossidare l'ammoniaca o lo ione ammonio; questa ossidazione viene detta nitrificazione, ed è un processo durante il quale viene liberata energia che viene utilizzata dai batteri.

Anche se le piante possono utilizzare direttamente lo ione ammonio, il nitrato è la forma in cui la maggior parte dell'azoto passa dal suolo alle radici.

I batteri che svolgono questa funzione usano l’energia liberata dall’ossidazione di NH3 per ridurre la CO2 ed utilizzarla per la produzione di sostanza organica.

Per questo essi vengono detti autotrofi chemiosintetici.

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ASSIMILAZIONE DELL’AZOTO

Una volta che i nitrati si trovano all'interno delle

cellule vegetali, essi vengono trasferiti a

composti contenenti carbonio per produrre

amminoacidi e altri composti organici azotati

necessari alla pianta (organismo autotrofo).

In tal modo le piante costruiscono la propria

struttura e divengono alimento per gli

organismi eterotrofi di primo livello (erbivori),

e, quindi, per l’intera catena alimentare.

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AZOTO ORGANICO

L’azoto divenuto pianta si muove in un ciclo formato da piante, animali e batteri, detto ciclo biologico dell'azoto.

In questo ciclo esso passa dagli autotrofi agli eterotrofi dei vari livelli, finchè l’ultimo anello della catena (eterotrofo di livello più alto) muore, e la sua carcassa diviene preda dei batteri decompositori, tra i quali esistono quelli denitrificanti.

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DENITRIFICAZIONE

I nitrati possono essere distrutti in seguito alle

attività di alcuni batteri che vivono nel

terreno; questi batteri scindono i nitrati

liberando l'azoto che torna all'atmosfera.

Questo processo è detto denitrificazione, ed è

responsabile del ritorno dell’azoto presente

nelle proteine delle piante e degli animali alla

forma di azoto gassoso, disperso

nell’atmosfera.

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SCHEMA: DALL’ARIA ALLE PROTEINE

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DILAVAMENTO

L’azoto in forma di nitrato, presente nei terreni,

è estremamente solubile e quindi può

passare rapidamente negli ecosistemi

acquatici, dove svolge un ruolo importante

come fattore limitante assieme al fosforo.

Segue il flusso dell’acqua sino al mare, nelle

aree costiere, e può venire perso sul fondo

del mare sotto forma di depositi e sedimenti,

dai quali può essere prelevato dagli

organismi unicellulari (batteri).

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CICLO DELL’AZOTO: SCHEMA GLOBALE

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