O nitrogênio é um elemento que entra na constituição de duas moléculas orgânicas extremamente importantes: as proteínas e os ácidos nucléicos. Embora esteja presente em grande porcentagem no ar atmosférico, na forma de N2, poucos são os organismos que o assimilam nessa forma.
Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de N2 e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas. Como conseqüência, os demais seres vivos dependem daqueles organismos para a fixação do nitrogênio ambiental.
As bactérias que fixam o nitrogênio diretamente da atmosfera vivem próximo à superfície do solo. Ao morrer e ser degradadas, essas bactérias liberam seu nitrogênio no solo, na forma de moléculas de amônia. Outros tipos de bactérias transformam a amônia em nitratos e é, nessa forma, que as plantas absorvem o nitrogênio do solo, por meio de suas raízes. Os herbívoros obterão nitrogênio ao comerem as plantas. Certas bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico, ao invés de viverem livres no solo, vivem no interior dos nódulos formados em raízes de plantas leguminosas, como a soja e o feijão. Ao fixarem o nitrogênio do ar, essas bactérias fornecem parte dele às plantas. A rotação de culturas é uma prática recomendável, porque as plantas leguminosas colocam em disponibilidade o nitrogênio para outras culturas.
A devolução do nitrogênio à atmosfera, na forma de N2, é feita graças à ação de outras bactérias, chamadas denitrificantes. Elas podem transformar os nitratos do solo em N2, que volta à atmosfera, fechando o ciclo.
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