Las etapas del ciclo del nitrógeno
En una milpa de Oaxaca el maíz, el frijol y la calabaza crecen en el mismo surco desde hace siglos. Los campesinos notan que el maíz se ve más verde y fuerte cuando el frijol está cerca. ¿Qué le da el frijol al maíz? Para responder, hay que seguir el viaje de un elemento muy especial: el nitrógeno.
Mucho nitrógeno, pero inalcanzable
Casi 4 de cada 5 partes del aire (cerca del 78%) son nitrógeno gaseoso, $\text{N}_2$. Sin embargo, las plantas y los animales no pueden usarlo así. Los dos átomos de nitrógeno están unidos con un enlace muy fuerte y las raíces no pueden absorber ese gas.
Los seres vivos necesitan nitrógeno para fabricar proteínas (que forman músculos, enzimas y hojas) y ácidos nucleicos (el ADN). Por eso es un nutrimento indispensable.
La solución la dan unas bacterias. La fijación del nitrógeno es el proceso en el que ciertas bacterias convierten el $\text{N}_2$ del aire en compuestos con nitrógeno (como el amonio) que sí se pueden usar.
Hay dos tipos de bacterias fijadoras:
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Las que viven libres en el suelo o en el agua.
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Las que viven dentro de pequeños bultos (nódulos) en las raíces de las leguminosas: frijol, haba, lenteja, chícharo, alfalfa. La planta les da azúcares y refugio; ellas le dan nitrógeno utilizable. Es una relación donde ambos ganan.
Además, las tormentas eléctricas fijan un poco de nitrógeno, y la industria fabrica fertilizantes con él.
Explica por qué las plantas no pueden aprovechar el nitrógeno gaseoso (N₂) de la atmósfera aunque es muy abundante, y nombra a los organismos que lo «fijan»…
Explica por qué las plantas no pueden aprovechar el nitrógeno gaseoso (N₂) de la atmósfera aunque es muy abundante, y nombra a los organismos que lo «fijan» convirtiéndolo en compuestos que sí pueden absorber las raíces.
Del amonio al nitrato: la nitrificación
El amonio ($\text{NH}_4^+$) que dejan las bacterias fijadoras también aparece cuando se descomponen restos. Otras bacterias del suelo lo transforman en nitritos y luego en nitratos ($\text{NO}_3^-$). Este proceso es la nitrificación.
Los nitratos se disuelven en el agua del suelo y las raíces los absorben. Con ellos, la planta fabrica sus proteínas: el nitrógeno pasa del suelo a un ser vivo.
Por las cadenas alimentarias y de regreso al suelo
Un herbívoro come la planta y usa su nitrógeno para hacer sus propias proteínas. Un carnívoro come al herbívoro y el nitrógeno sigue avanzando.
Cuando los organismos mueren, o cuando excretan (orina, estiércol), los descomponedores (hongos y bacterias) rompen sus restos y devuelven el nitrógeno al suelo en forma de amonio. Es la descomposición (o amonificación). Ese amonio puede volver a nitrificarse y absorberse otra vez.
Regresa a la atmósfera: la desnitrificación
Si el nitrógeno solo se quedara en el suelo, el aire se quedaría sin él. Ciertas bacterias, en suelos muy mojados o sin oxígeno (como suelos encharcados o pantanos), transforman los nitratos otra vez en $\text{N}_2$, que sube al aire. Es la desnitrificación, y cierra el ciclo.
En el diagrama, sigue los números y las flechas: 1 fijación (aire → amonio), 2 nitrificación (amonio → nitratos), 3 absorción (nitratos → plantas), 4 descomposición (animales → amonio, línea discontinua) y 5 desnitrificación (nitratos → aire).
Ordena las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno en una secuencia lógica y explica qué ocurre en cada una: desnitrificación, fijación, absorción por las plantas,…
Ordena las siguientes etapas del ciclo del nitrógeno en una secuencia lógica y explica qué ocurre en cada una: desnitrificación, fijación, absorción por las plantas, descomposición de restos, nitrificación.
La milpa: un saber que usa el ciclo
Los pueblos originarios de México sembraron durante siglos maíz, frijol y calabaza juntos. Sin tener el vocabulario de la microbiología, aprovechaban el ciclo del nitrógeno:
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El frijol es leguminosa: sus nódulos con bacterias fijan nitrógeno y dejan amonio y nitratos en el suelo.
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El maíz necesita mucho nitrógeno y lo absorbe del suelo que el frijol enriquece.
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La calabaza cubre el suelo con sus hojas, conserva la humedad y limita la maleza.
Así se reduce la necesidad de fertilizantes industriales, que son caros y pueden contaminar el agua.
En la milpa mexicana se siembran juntos maíz, frijol y calabaza desde hace siglos. El frijol, como otras leguminosas, aloja en sus raíces bacterias fijadoras de…
En la milpa mexicana se siembran juntos maíz, frijol y calabaza desde hace siglos. El frijol, como otras leguminosas, aloja en sus raíces bacterias fijadoras de nitrógeno. Explica, con lo que sabes del ciclo del nitrógeno, por qué el maíz crece mejor cuando se siembra junto al frijol.
Resumen
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El aire tiene mucho $\text{N}_2$, pero las plantas no pueden usarlo directamente.
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Fijación: bacterias (libres o en nódulos de leguminosas) convierten $\text{N}_2$ en amonio.
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Nitrificación: otras bacterias transforman el amonio en nitratos, que absorben las raíces.
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El nitrógeno pasa a los animales al comer; la descomposición devuelve amonio al suelo.
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Desnitrificación: bacterias convierten nitratos en $\text{N}_2$ y cierran el ciclo.
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En la milpa, el frijol fija nitrógeno y beneficia al maíz.
Vuelve al principio: el frijol le da al maíz nitrógeno ya fijado por las bacterias de sus raíces.