Ciclo del nitrógeno, etapas

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Ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es un conjunto cerrado de procesos biogeoquímicos a partir del cual el nitrógeno se transfiere de distintas formas entre la atmósfera, el suelo, las fuentes hídricas y la biosfera. Al igual que el ciclo del oxígeno, el fósforo y el azufre, es uno de los principales ciclos biológicos del planeta Tierra debido a que el nitrógeno es un elemento esencial para los organismos vivos, pues se encuentra en los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y en los aminoácidos, componentes de las proteínas. Además de esto, es el elemento más abundante de la atmósfera, en donde ocupa un 78%.
Más allá de los procesos geológicos y biológicos llevados a cabo por animales y plantas, el ciclo del nitrógeno se ha visto alterado por la acción del ser humano en los últimos siglos. La cantidad de nitrógeno transferido a formas biológicas se ha duplicado debido al cultivo extensivo de leguminosas, principalmente el trébol, la soja y la alfalfa; a la creación de fertilizantes químicos a partir del proceso Haber-Bosch; y a la contaminación producida por plantas industriales y vehículos a gasolina. 
Desde la industrialización global, los niveles de nitrógeno reactivo se han multiplicado por diez, acumulándose debido a que su producción supera el proceso de desnitrificación. Esto ha contribuido a la destrucción de la capa de ozono y a la acumulación de óxido nitroso en la atmósfera, el tercer mayor gas de efecto invernadero.
Etapas del ciclo del nitrógeno
Las principales etapas del ciclo del nitrógeno son:
1. Fijación del nitrógeno: etapa que consiste en la transformación de nitrógeno gaseoso (N2) en nitritos y nitratos por medio de procesos industriales, atmosféricos y biológicos. Este tipo de fijación es llevado a cabo principalmente por bacterias simbióticas y diazotróficos. Estos organismos cuentan con la cualidad de tener enzimas nitrogenasas capaces de combinar hidrógeno y nitrógeno gaseoso para producir amoniaco, el cual luego es convertido en diferentes compuestos orgánicos.
2. Asimilación: etapa en la cual las plantas absorben amonio y nitrato del suelo por medio de sus raíces para reducirlos a iones nitrito y iones amonio para luego producir aminoácidos, clorofila y ácidos nucleicos. En estos casos, resalta la relación simbiótica de algunas plantas con rizobios, pues las plantas les proporcionan a estas bacterias aminoácidos y estas les devuelven los aminoácidos con el nitrógeno ya fijado. Mientras tanto, hongos, animales y otros organismos heterótrofos tienen que obtener el nitrógeno a partir de la ingesta de nucleótidos, aminoácidos y otras moléculas orgánicas.
3. Amonificación: etapa en la cual el nitrógeno vuelve al ambiente en forma orgánica a partir de los desechos de los animales o los cadáveres de estos y de las plantas. Todos los anteriores son aprovechados por hongos y bacterias que transforman el nitrógeno orgánico en amonio (NH4+) a partir de la mineralización o amonificación, llevada a cabo por varias enzimas.
4. Nitrifación: es el proceso por medio del cual las bacterias nitrificantes que habitan en el suelo convierten el amonio en nitrato. Así, las bacterias nitrosomonas oxidan el amonio y transforman el amoníaco en nitritos (NO2-); mientras que las bacterias nicrobacter oxidan los nitritos en nitratos (NO3-). Este proceso es de vital importancia porque el gas amoniaco resulta tóxico para las plantas. Por otro lado, el exceso de nitratos en las fuentes de agua lleva a su eutrofización, lo que puede ocasionar enfermedades como el síndrome del bebé azul, metahemoglobina o alterar los niveles de oxígeno en la sangra de las mujeres lactantes.
5. Desnitrificación: es la etapa en la cual se reducen los nitratos a gas nitrógeno (N2), que vuelve a la atmósfera para completar el ciclo. Este proceso es llevado a cabo por bacterias como la paracoccus y las pseudomonas durante su respiración anaeróbica. En esta, utilizan los nitratos del suelo en lugar de oxígeno como aceptor de electrones.
6. Reducción del nitrato: es la etapa en la cual se reduce nitrato disimilatorio en amonio (DNRA) o en la cual se amonifican los nitratos y los nitritos durante la respiración anaeróbica. Esto proceso es llevado a cabo por varias bacterias que compiten por captar el nitrato del medio ambiente.
7. Oxidación anaeróbica de amoníaco: este es el proceso en el cual el amoniaco y el nitrito se transforman directamente en nitrógeno gaseoso (N2). Este proceso ocurre principalmente en los océanos, donde es el principal medio de conversión de nitrógeno.
 Ciclo del nitrógeno en el mar
Mientras tanto, en los océanos el ciclo del nitrógeno es similar al de la atmósfera, el suelo y los organismos vivos terrestres. El nitrógeno llega al agua por medio de la escorrentía, la precipitación y el nitrógeno gaseoso de la atmósfera. Este puede ser usado por el fitoplancton luego de que sea fijado por cianobacterias. Mientras el plancton libera urea y amoniaco al agua, el nitrógeno de la zona eufótica es eliminado por la materia orgánica que desciende a los mares. Esto último introduce amoníaco a las zonas más profundas, donde es aprovechado por varios tipos de bacterias para convertirlo en nitrato y nitrito. 
Finalmente, este ciclo es terminado cuando el nitrato vuelve a la zona eufótica por medio de la corriente ascendente o la mezcla vertical, donde es absorbido por el fitoplancton. Más tarde, el nitrógeno gaseoso vuelve a la atmósfera a través de la desnitrificación.