Como obtener nitrógeno para las plantas
¿De dónde obtienen nitrógeno los animales?
Las plantas no obtienen el nitrógeno directamente del aire. Aunque el nitrógeno es el elemento más abundante en el aire, cada átomo de nitrógeno del aire está unido por triple enlace a otro átomo de nitrógeno para formar nitrógeno molecular, N2. Este triple enlace es muy fuerte y muy difícil de romper (se necesita energía para romper enlaces químicos, mientras que la energía sólo se libera cuando se forman enlaces). Como resultado, aunque el nitrógeno en el aire es muy común, es energéticamente desfavorable para una planta dividir la molécula de nitrógeno para obtener los átomos brutos que puede utilizar. El fuerte triple enlace del N2 también dificulta la reacción del nitrógeno molecular con la mayoría de las demás sustancias químicas. De hecho, ésta es una de las razones por las que hay tanto nitrógeno en el aire. Además, la estabilidad y la simetría de la molécula de nitrógeno dificultan que distintas moléculas de nitrógeno se unan entre sí. Esta propiedad hace que el nitrógeno molecular pueda enfriarse a temperaturas muy bajas antes de convertirse en líquido, lo que hace del nitrógeno líquido un líquido criogénico muy eficaz.
¿Cómo obtienen las plantas el nitrógeno del aire?
Las plantas obtienen el nitrógeno a través del ciclo natural del nitrógeno, en el que el nitrógeno del aire se convierte en una forma de nitrógeno absorbible por las plantas. Las plantas también pueden obtener el nitrógeno a través de la fertilización del suelo.
La presencia de todos los compuestos químicos necesarios en una cantidad fija y necesaria conducirá al desarrollo saludable de una planta. Entre todos los compuestos químicos importantes que necesitan las plantas, el nitrógeno es uno de ellos y sólo hay dos formas de obtenerlo:
Para que la planta tome nitrógeno del suelo de forma natural, existe algo llamado el ciclo del nitrógeno, que ayuda a transferir el nitrógeno del aire a una forma absorbible de nitrógeno. Más sobre esto en un minuto...
Aunque el nitrógeno es uno de los elementos más abundantes en la tierra, en las plantas el problema común de deficiencia está relacionado con el nitrógeno, esto se debe a que el nitrógeno de la atmósfera o de la corteza terrestre no está directamente disponible para las plantas. Esta deficiencia puede solucionarse añadiendo fertilizante al suelo. La planta puede absorber el fertilizante y utilizarlo como nitrógeno.
Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es un compuesto orgánico importante de muchas estructuras y compuestos que se encuentran en las células vegetales. También es un componente básico de muchos compuestos orgánicos importantes, como los aminoácidos, las proteínas, los ácidos nucleicos, las enzimas y la molécula de clorofila. Es el nutriente que suele producir el mayor rendimiento/producción en las plantas de cultivo, fomentando un rápido crecimiento vegetativo y proporcionando a la planta un saludable color verde.
Las raíces absorben el nitrógeno en las formas inorgánicas de iones nitrato NO-3NO3- y amonio NH+4NH4+. Una vez dentro de la planta, el NO3NO3 se convierte en NH2NH2 y se asimila para formar compuestos orgánicos. Las plantas necesitan nitrógeno para fabricar proteínas y otros compuestos. Las plantas toman el nitrógeno del suelo en forma de sales inorgánicas llamadas nitratos (o nitritos), estos nitratos posteriormente a través de procesos orgánicos necesitan ser convertidos en nitrógeno. Nitrobacter es un factor importante para inducir la conversión de nitrito en nitrógeno. Las bacterias Nitrobacter desempeñan un papel importante en el ciclo del nitrógeno. Oxidan el nitrito a nitrato en la tierra.
¿Cómo obtienen nitrógeno los herbívoros?
El nitrógeno es un elemento limitante crítico para el crecimiento y la producción de las plantas. Es uno de los principales componentes de la clorofila, el pigmento más importante necesario para la fotosíntesis, así como de los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. También se encuentra en otras biomoléculas importantes, como el ATP y los ácidos nucleicos. Aunque es uno de los elementos más abundantes (predominantemente en forma de gas nitrógeno (N2) en la atmósfera terrestre), las plantas sólo pueden utilizar formas reducidas de este elemento. Las plantas adquieren estas formas de nitrógeno "combinado" mediante: 1) la adición al suelo de fertilizantes de amoníaco y/o nitrato (procedentes del proceso Haber-Bosch) o estiércol, 2) la liberación de estos compuestos durante la descomposición de la materia orgánica, 3) la conversión del nitrógeno atmosférico en los compuestos mediante procesos naturales, como los rayos, y 4) la fijación biológica del nitrógeno (Vance 2001).
La fijación biológica del nitrógeno (FBN), descubierta por Beijerinck en 1901 (Beijerinck 1901), es llevada a cabo por un grupo especializado de procariotas. Estos organismos utilizan la enzima nitrogenasa para catalizar la conversión del nitrógeno atmosférico (N2) en amoníaco (NH3). Las plantas pueden asimilar fácilmente el NH3 para producir las biomoléculas nitrogenadas antes mencionadas. Estos procariotas incluyen organismos acuáticos, como las cianobacterias, bacterias del suelo de vida libre, como Azotobacter, bacterias que forman relaciones asociativas con las plantas, como Azospirillum, y lo que es más importante, bacterias, como Rhizobium y Bradyrhizobium, que forman simbiosis con leguminosas y otras plantas (Postgate 1982). Estos organismos se resumen en la Figura 1.
