Ciclo del nitrogeno

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CICLO DEL NITRÓGENO
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería
Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales
Licenciatura en Ingeniería en Geología Ambiental
Séptimo Semestre
Asignatura: Sistemas Dinámicos Terrestres
Profesor: Quiroz Jiménez Jesús David
Alumnos: Rodríguez Rodríguez María Paula
López Lucas Jorge David
Carbajal Márquez Julio César
Ciclo biogeoquímico
Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente mediante una serie de procesos de producción y descomposición. 
En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.
Un elemento químico o molécula necesaria para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie. 
MACRONUTRIENTE
MICRONUTRIENTE
Carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.
Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas: Hierro, cobre, zinc, cloro, yodo.
 El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmosfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos; ciclos activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). 
 Una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. 
El nitrógeno
Es requerido para que todos los organismos se mantengan vivos y crezcan porque es un componente esencial para ADN, ARN y proteína.
Sin embargo, la mayoría de los organismos no pueden utilizar nitrógeno atmosférico, el embalse mas grande.
La naturaleza inerte del N2 significa que el nitrógeno biológico disponible, es, a menudo, escaso en los ecosistemas naturales.
Esto limita el crecimiento de las plantas y la acumulación de biomasa.
Los humanos influyen el sistema global de nitrógeno principalmente por medio de la utilización de fertilizantes basados en nitrógeno.
CICLO DEL NITRóGENO
Es cada uno de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en el cual se basa el equilibrio dinámico de la composición de la biósfera.
Las flechas amarillas indican las fuentes humanas de nitrógeno para el ambiente.
Las flechas rojas indican las transformaciones microbianas del nitrógeno.
Las flechas azules indican las fuerzas físicas que actúan sobre el nitrógeno.
Y las flechas verdes indican los procesos naturales y no microbianas que afectan la forma y el destino del nitrógeno.
Procesos en el ciclo del nitrógeno
Fijación y Asimilación
Amonificación o mineralización
Nitrificación 
Desnitrificación
Fijación y Asimilación
La fijación del Nitrógeno es un proceso en el cual el N2 se convierte en amonio.
Éste es esencial porque es la única manera en la que los organismos puede obtener nitrógeno directamente de la atmósfera.
En el caso de los procesos de mediación microbianas, la velocidad se ve afectada por factores ambientales como la:
Temperatura
Humedad
Disponibilidad de recursos que influyen la actividad microbiana. 
También hay bacterias que fijan el nitrógeno que existe, sin plantas anfitrionas. Éstas son conocidas como fijadores de nitrógeno libre sin límites.
En ambientes acuáticos, las algas azules verdosas (en realidad una bacteria llamada cianobacteria) es una importante fijadora de nitrógeno libre sin límites.
Además del nitrógeno que fija la bacteria, hay eventos de alta energía natural, tales como:
Los relámpagos, fuegos forestales, y hasta flujos de lava, pueden causar la fijación de pequeñas, pero significativas cantidades de nitrógeno.
La alta energía de estos fenómenos naturales puede romper los enlaces triples de las moléculas de N2, haciendo alcanzables átomos individuales de N para la transformación química.
En el curso del último siglo, los humanos se han convertido en fuentes fijas de nitrógeno, tan importantes como todas las fuentes naturales de nitrógeno combinadas:
Quemando combustible de fósiles
Usando fertilizantes nitrogenados sintéticos y cultivando legumbres que fijan nitrógeno .
A través de estas actividades, los humanos han duplicado la cantidad de nitrógeno fijada que se dispersa en la biósfera cada año.
Amonificación
Es la conversión a ion amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-). Los animales, que no oxidan el nitrógeno, se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos. Los acuáticos producen directamente amoníaco (NH3), que en disolución se convierte en ion amonio. 
Nitrificación
Parte del amonio producido por la descomposición se convierte en nitrato a través de un proceso llamado nitrificación.
Las bacterias que llevan a cabo esta reacción obtienen energía de sí misma.
La nitrificación requiere la presencia del oxígeno. Por consiguiente, la nitrificación puede suceder solamente en ambientes ricos de oxígeno, como las aguas que circulan o que fluyen y las capas de la superficie de los suelos y sedimentos.
El proceso de nitrificación tiene algunas importantes consecuencias. Los iones de amonio tienen carga positiva y por consiguiente se pegan a partículas y materias orgánicas del suelo que tienen carga negativa. La carga positiva previene que el nitrógeno de amonio sea barrido (o lixiviado) del suelo por las lluvias.
Por otro lado, el ion de nitrato con carga negativa no se mantiene en las partículas del suelo y puede ser barrido del perfil de suelo.
Esto lleva a una disminución de la fertilidad del suelo y a un enriquecimiento de nitrato de las aguas corrientes de la superficie y del subsuelo.
Desnitrificación
A través de la desnitrificación, las formas oxidadas de nitrógeno como el nitrato y el nitrito (NO2-) se convierten en dinitrógeno (N2) y, en menor medida, en gas óxido nitroso.
La desnitrificación es un proceso anaeróbico llevado a cabo por la bacteria que desnitrifica, que convierte el nitrato en dinitrógeno en la siguiente secuencia:
NO3-
NO2-
NO
N2O
N2
Nitrato
Nitrito
Óxido Nítrico
Óxido Nitroso
Nitrógeno Molecular
El óxido nítrico y el óxido nitroso son gases importantes para el ambiente. El óxido nítrico (NO) contribuye a formar smog, y el óxido nitroso (N2O) es un gas de invernadero importante, por lo que contribuye a los cambios globales climatológicos.
Una vez que se convierte en dinitrógeno, el nitrógeno tiene pocas posibilidades de reconvertirse en una forma biológica disponible, ya que es un gas y se pierde rápidamente en la atmósfera. La desnitrificación es la única trasformación del nitrógeno que remueve el nitrógeno del ecosistema (que es esencialmente irreversible), y aproximadamente balancea la cantidad de nitrógeno fijado por los fijadores de nitrógeno.
La alteración humana en el ciclo del nitrógeno y sus consecuencias ambientales
A principios del siglo 20, un científico alemán llamado Fritz Haber descubrió como acortar el ciclo del nitrógeno fijando químicamente el nitrógeno a altas temperaturas y presiones, creando así fertilizantes que podían ser añadidos directamente al suelo.
Esta tecnología se extendió rápidamente durante el último siglo. Junto al advenimiento de nuevas variedades de cultivo, el uso de fertilizantes de nitrógeno sintético hatraído un enorme crecimiento en la productividad agrícola.
Esta productividad agrícola nos ha ayudado a alimentar a una población mundial en rápido crecimiento, pero el aumento de la fijación del nitrógeno también ha traído algunas consecuencias negativas.
Aunque las consecuencias no sean tan obvias como el aumento de las temperaturas globales o el agujero de la capa de ozono, son muy serias y potencialmente dañinas para los humanos y otros organismos.
No todos los fertilizantes de nitrógeno aplicados a los campos de la agricultura se mantienen para alimentar los cultivos.
Algunos son barridos de los campos de agricultura por la lluvia o el agua de irrigación, y son lixiviados en la superficie o en el agua del suelo y pueden acumularse.
En el agua del suelo que se usa como fuente de agua potable, el nitrógeno excesivo puede provocar cáncer en los humanos y dificultades respiratorias en los niños.
El nitrógeno reactivo (como el NO3- and NH4+) que se encuentra en el agua y suelos de la superficie, también puede ingresar en la atmósfera como el componente del smog óxido nítrico (NO) y el gas de invernadero óxido nitroso (N2O).
Eventualmente, este nitrógeno atmosférico puede ser soplado en ambientes terrestres que son sensibles al nitrógeno causando cambios de largo plazo.
 Por ejemplo, los óxidos de nitrógeno contienen una porción significativa de la acidez en la lluvia ácida que es la causante de la deforestación en partes de Europa y del Noreste de Estados Unidos.
Conclusiones
Como conclusión podemos decir que el ciclo del nitrógeno es el conjunto cerrado de procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los importantes ciclos biogeoquímico de que depende el equilibrio dinámico de composición de la biosfera.
Referencias
Almira L. Hoogesteijn Reul1, J. L.-P.-G. (05 de Junio de 2015). La contaminación por nitrogeno. Ingenierìa, 169-175.
Arriaga, L., J.M. Espinoza, C. Aguilar, E. Martínez, L. Gómez y E. Loa (coordinadores). 2000. Regiones terrestres prioritarias de México. Comisión Nacional para el Conocimiento y uso de la Biodiversidad. 
Alvarado J, Cobos V y González, L. 1994. Insecticidas y herbicidas de mayor uso en los horticultores de Yucatán. Implicaciones a la salud y al ambiente. Rev. Biomédica. México. 5(4):180-19