CICLI BIOGEOCHIMICI

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Uno dei concetti fondamentali dellEcologia, come abbiamo visto, linterazione; con questo termine si intendono una serie di eventi complessi che hanno ricadute su tutto il sistema analizzato: le interazioni coinvolgono i fattori biotici e abiotici di un ecosistema che, tramite lenergia presente, si modificano a vicenda, lesito di tutto ci lecosistema stesso che, quindi, un sistema che tende ad una stabilizzazione ma il conseguimento della medesima avviene, quando avviene, solo dopo una serie di modificazioni delle strutture biotiche e abiotiche presenti. La stabilizzazione dei sistemi complessi evento molto difficile in quanto, dato lelevato numero di variabili presenti e le strette relazioni esistenti tra le stesse, una qualsiasi perturbazioni si riverbera in modo significativo sulla struttura complessiva del sistema stesso che, a sua volta, tender a modificarsi per compensare la variazione avvenuta in una specie di rincorsa che difficilmente ha fine. Questa parte del programma mostra alcune delle interazioni fondamentali esistenti nellEcosfera, sono proposte in termini molto semplici e discorsivi, ma gi da una trattazione didattica di questo tipo se ne pu rilevare la complessit. I cicli biogeochimici riportati riguardano: ACQUA, CARBONIO, OSSIGENO, FOSFORO e AZOTO; questi cicli sono alla base della struttura dellEcosfera e rappresentano le interazioni complessive esistenti allinterno dellecosfera stessa. Il ciclo dellacqua viene presentato solo tra strutture abiotiche in quanto linfluenza del fattore biotico estremamente limitata, il Fosforo e lAzoto sono considerati nutrienti e sono fondamentali per lesistenza della vita, limportanza dellOssigeno e del Carbonio appare ovvia. Da tener sempre ben presente che questi cicli sono proposti separatamente solo per motivi didattici in quanto, nella realt, sono strettamente correlati e, naturalmente, il cattivo funzionamento di uno di essi causa il mal funzionamento di tutti gli altri e quindi uno sbilanciamento complessivo dellEcosistema. Lanalisi di queste strutture non cosa semplice, si richiedono alcune nozioni di base di chimica e di fisica, nozioni che si suppone siano note. Un discorso a parte merita leffetto antropico su queste strutture: noi sappiamo che luomo lunico essere vivente che riesce a modificare lambiente in maniera sovente radicale, bene, lintervento su questi cicli , nella maggior parte dei casi, lesito dellintervento delluomo sullambiente e il concetto di inquinamento stesso deve essere mediato dallavvenire dei cicli biogeochimici in quanto linquinamento nella stragrande maggioranza dei casi ha come esito una perturbazione su uno o pi cicli e ci esita in una variazione improvvisa e, spesso, irreversibile dellambiente. I cicli proposti sono cicli complessivi dellEcosfera, ricordo che un ecosistema pu essere sempre suddiviso in ecosistemi pi piccoli, naturalmente i cicli sono presenti in tutti gli ecosistemi che vengono analizzati e, fortunatamente, le variazioni locali vengono compensate dal sistema globale, meglio dire che fino ad ora le perturbazioni locali venivano compensate dalla globalit del sistema, ultimamente si nota che le variazioni avvenute sono di tale portata che iniziano a manifestarsi anche in termini globali con esiti che sono di difficile previsione o la cui prevedibilit possibile solo ora mentre la variazione ormai tale da non poter pi essere controllata o compensata ne artificialmente ne naturalmente; infatti un dato che noto a tutte le persone che si occupano a qualsiasi titolo di ecologia e che i tempi necessari per effettuare variazioni significative allinterno di un ecosistema possono essere rapidi o rapidissimi mentre il tempo necessario per compensare le variazioni avvenute di solito molto lungo, si parla di decenni se si fortunati o, pi spesso, di secoli. Fortunatamente la situazione non ancora tale da rendere difficile la vita sul pianeta ma, tutti gli autori sono concordi nel ritenere che se non vengono apportate modificazioni anche importanti nellattuale processo di sfruttamento dellambiente da parte delluomo con conseguente

carico nello stesso di materiale ingestibile naturalmente, la situazione complessiva del pianeta diverr quantomeno complessa. I concetti generali e quindi presenti in tutti i cicli presentati: - Serbatoio (S): struttura biotica o abiotica entro cui risiede lelemento del ciclo considerato per un determinato periodo di tempo - Flusso (F): modalit con cui lelemento del ciclo passa da un serbatoio ad un altro, il flusso definisce anche la quantit di elemento o composto che passa da un serbatoio allaltro - dimensioni: in un ciclo le quantit sono concordi ed espresse in modo facilmente confrontabile, viene omessa lunit di misura nei flussi - tempo di residenza (TR): tempo trascorso da una molecola in media in un serbatoio ed dato dal rapporto tra la massa presente nel serbatoio (S) e lintensit di flusso (F) quindi TR=S/F CICLI BIOGEOCHIMICI SOMMARIO

CICLO DELLACQUA

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Il ciclo dell'acqua il primo ciclo biogeochimico che viene analizzato, in questo ciclo l'influenza degli esseri viventi trascurabile mentre esso indispensabile alla vita sulla Terra, si ricorda che tutti gli esseri viventi contengono una alta percentuale di acqua. Come in tutti i cicli anche in questo vi sono dei serbatoi, tre serbatoi: Atmosfera. Idrosfera e Litosfera, che sono le strutture in cui l'acqua permane per un periodo di tempo che viene definito Tempo di Residenza (TR). Il motore del ciclo dell'acqua il Sole che fornisce l'energia necessaria al passaggio dell'acqua da un serbatoio all'altro, questo passaggio viene definito flusso, il tempo di residenza che il tempo che una molecola di acqua trascorre in media in ciascun serbatoio il rapporto tra la massa nel serbatoio (S) e l'intensit del flusso (F) cio TR=S/F, naturalmente i dati devono essere espressi in quantit concorde, in questo caso 10^12, Questo ciclo scomponibile in sottocicli presenti anche nei singoli serbatoi. Essendo il ciclo complessivo del pianeta Terra, i flussi sono uguali e quindi il ciclo in equilibrio.

Come detto il motore del ciclo dell'acqua il Sole che fornisce l'energia necessaria ai cambiamenti di stato e quindi permette l'avvenire del ciclo stesso, nel grafico viene illustrata la quantit di calorie acquistate e cedute nei passaggi di stato di 1 g. di acqua. Ovviamente allo stato gassoso le molecole contengono una grande quantit di energia cinetica e quindi sono molto mobili mentre la mobilit diminuisce nello stato liquido e si riduce ulteriormente nello stato solido. I serbatoi del ciclo dell'acqua schematizzati precedentemente possono essere cos ridefiniti; Idrosfera, costituita da oceani e mari; Litosfera, acque continentali sia superficiali che sotterranee e l'Atmosfera dove l'acqua presente soprattutto allo stato di vapore. Sulla superficie terrestre si identificano le strutture anche in base alla quantit d acqua presente e precisamente sono zone Aeriche le zone in cui vi scarsit quasi assoluta di acqua, zone Endoeriche dove vi una modesta quantit di acqua e quindi dove i corsi d'acqua non arrivano al mare e infine le zone Esoeriche dove l'acqua non un fattore limitante e i corsi d'acqua sfociano nel mare.

Il sottociclo sopra rappresentato illustra i serbatoi presenti nel serbatoio Litosfera e i flussi che coinvolgono queste strutture, in questo caso le misure vengono fatte in 10^ 20 g. Come si osserva il serbatoio di provenienza l'atmosfera da dove tramite precipitazione l'acqua raggiunge i serbatoi presenti in litosfera. I serbatoi presenti in litosfera sono le acque superficiali e i ghiacciai alimentati direttamente dalle precipitazione;le strutture sono in relazione in quanto le acque superficiali vengono alimentate dalla la fusione dei ghiacciai; le acqua sotterranee invece dipendono unicamente dalle acque superficiali tramite infiltrazione; si fa presente che il serbatoio delle acque sotterranee il serbatoio di dimensioni maggiori. Tutti i serbatoi confluiscono nell'idrosfera tramite la fusione dai ghiacciai, l'infiltrazione dalle acqua sotterranee e il deflusso dalle acque superficiali che il flusso di dimensioni maggiori. Si deve rilevare che anche questo sottociclo essendo globale in equilibrio perfetto e tanta acqua passa da Atmosfera a Litosfera, altrettanta passa da Litosfera a Idrosfera e da Idrosfera a Atmosfera, ovviamente se si analizzano cicli locali questi flussi possono subire alterazioni.

Il corretto funzionamento di ciclo dell'acqua di importanza vitale per tutte le specie di esseri viventi; per quanto riguarda la nostra, oltre ad essere indispensabile alla sopravvivenza, il ciclo influisce in modo determinante sul settore primario ed eventuali perturbazioni si manifestano in maniera grave su detto settore. Variazioni di ciclo che si manifestano tramite variazioni locali di tempo di residenza nei serbatoi e possono avere effetti anche molto gravi quali inondazioni che esitano spesso in frane e gravi danni alle strutture costruite dall'uomo; vi possono essere anche problemi, e la citt di Milano ne un esempio, collegati alla cattiva gestione delle acque sotterranee. In Italia la gestione delle acque ha lasciato e lascia notevolmente a desiderare, l'esito sono le frequenti inondazioni, le frane, gli allagamenti e, non ultimo, l'inquinamento delle falde dovuto a composti chimici. Il costo dell'acqua potabile molto alto in quanto il processo di potabilizzazione molto oneroso e solo alcuni paesi possono permetterselo per tutta la popolazione.

CICLO DELLACQUA SOMMARIO

CICLO DEL CARBONIO (C)

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Il ciclo del Carbonio, ciclo rappresentato nel grafico, riguarda in modo molto stretto gli esseri viventi presenti sul pianeta terra in quanto la vita sulla Terra a base Carbonio. I serbatoi presenti in questo ciclo sono diversi e precisamente: l'atmosfera in cui il carbonio presente soprattutto sotto forma di CO 2, gli esseri viventi presenti nelle terre emerse e negli oceani, gli oceani e i mari dove vi Carbonio disciolto sotto forma di H2CO3, il suolo dove sono attivi i decompositori che attaccano la materia organica morta e infine i depositi di CaCO3 e di carbonio sotto forma di Petrolio, Carbone e Gas come il Metano. Appare evidente quindi che oltre all'importanza inerente gli esseri viventi, questo ciclo presenta risvolti economici non sottovalutabili, infatti l'economia di questo secolo si basa essenzialmente sui combustibili fossili che costituiscono appunto uno dei serbatoi del ciclo in esame.

La parte del ciclo che viene qui analizzata riguarda direttamente gli esseri viventi; come noto tramite la fotosintesi viene utilizzata la CO2 presente in atmosfera, cos il Carbonio entra nella catena alimentare e fornisce energia al sistema mentre tramite la respirazione si ha il consumo della energia chimica prodotta tramite la fotosintesi e la emissione di Carbonio sotto forma di CO2. Questo sistema ha permesso la strutturazione di un serbatoio di O2 in atmosfera, attualmente, come si rileva dal grafico, maggiore il consumo di CO2 rispetto alla sua produzione e quindi vi una eccesso di produzione di O2. Questo processo non l'unico flusso di Carbonio esistente tra atmosfera e litosfera, sicuramente quello che riguarda pi da vicini gli e.v. Un'ultima osservazione riguarda la produttivit intesa come produzione di energia da parte degli e.v.: si nota che la produttivit nelle terre emerse maggiore rispetto ai mari e agli oceani per unit di superficie e volume.

La parte del ciclo illustrata evidenzia il serbatoio dovuto alla materia organica morta a cui arriva il flusso proveniente dagli esseri viventi delle terre emerse e degli oceani; in questo serbatoio agiscono i decompositori e si pu rilevare la grande quantit di carbonio presente, una parte costituisce gli esseri decompositori appunto e una parte invece l'esito della decomposizione. La presenza dei decompositori risulta essere fondamentale per tutta l'ecosfera in quanto questi esseri vanno a costruire il suolo che quel piccolo strato presente sulla crosta terrestre che permette la presenza dei produttori. I decompositori, anche essi costituiti da Carbonio come tutti gli altri e.v., hanno il compito di rendere disponibili i composti chimici per i produttori, soprattutto Nitrati e Fosfati e sono quindi uno dei punti di contatto tra i cicli biogeochimici. Alcuni processi di decomposizione hanno come esito la costruzione di CaCO3, di depositi di Carbonio sotto forma di petrolio, carbone, gas; questi serbatoi sono, in natura, serbatoi a lunga residenza in quanto la probabilit che vengano intaccati naturalmente molto remota.

La parte del ciclo nel grafico illustra come il Carbonio viene reimmesso in atmosfera, soprattutto sotto forma di CO2 e CO. Si ricorda che vi una immissione diretta anche da parte degli e.v. tramite la respirazione; inoltre una notevole quantit di CO2 viene prodotta nei processi decompositivi aerobi che rimettono quindi in gioco questo elemento per gli altri esseri viventi. Il fattore su cui porre attenzione riguarda il flusso dai serbatoi a lunga residenza di C e di CaCO3 a cui arriva materiale da processi decompositivi. Come si rileva la quantit rimessa in gioco tramite ossidazione naturale trascurabile mentre l'intervento antropico di utilizzo di combustibili fossili e nei cementifici costituisce un flusso anomalo non presente in natura, ci comporta un uso di questi serbatoi a lunga residenza e considerando il divario di tempo esistente tra la loro formazione e il loro utilizzo prevedibile, in tempi relativamente rapidi il loro esaurirsi o, per lo meno, il loro impoverirsi. Esito ulteriore di questo flusso un accumulo anormale di C in atmosfera che crea una situazione di stress del sistema tramite un aumento anomalo dell'effetto SERRA

L'effetto SERRA consiste nel fatto che una parte della energia solare che arriva sulla terra viene rifratta (non avviene proprio una rifrazione ma rende lidea) dalla stessa verso lo spazio sotto forma di radiazioni infrarosse che vengono riflesse sulla superficie terrestre dalle molecole di CO2 e di altri gas che vengono definiti gas serra. Contrariamente a quanto si reputa, ci non , di per se stesso, un fattore negativo per l'ecosistema anzi, risulta essere indispensabile per lesistenza della vita sul pianeta e quindi del mantenimento dell'ecosfera stessa. Infatti tramite questo effetto SERRA la temperatura sulla superficie terrestre non subisce variazione drastiche tra Notte e Giorno come avviene invece in altri pianeti del sistema solare. L'energia sotto forma di raggi infrarossi, calore appunto, viene riflessa verso la Terra mantenendone una temperatura accettabile anche quando non vi diretto irraggiamento solare. Una variazione nella quantit di CO2 e degli altri gas serra provoca un aumento della quantit di radiazioni infrarosse che vengono riflesse sulla superficie terrestre; ci pu esitare in un aumento anche significativo della temperatura complessiva del pianeta con conseguenti esiti sulla situazione climatica dello stesso. Il processo pare essersi gi innescato con conseguenti variazioni climatiche che per ora possono apparire lievi od addirittura insignificanti ma che a tempi lunghi avranno una evidenziazione sempre maggiore. Il problema dei gas serra un problema di difficile analisi infatti la momentanea deindustrializzazione dei paesi dell'ex URSS ha fatto diminuire l'immissione di questi gas in atmosfera ma la situazione a parere degli esperti evolver in senso negativo, infatti da attendersi una reindustrializzazione dei paesi dell'est ed inoltre e atteso una sviluppo, seppur a tempi lunghi, dei paesi ancora non industrializzati, ci provocher un aumento inesorabile dei gas serra. CICLO DEL CARBONIO (C) SOMMARIO

CICLO DELLOSSIGENO (O)

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Il ciclo dell'Ossigeno coinvolge essenzialmente gli esseri viventi, il serbatoio pi grande dell'Ossigeno l'atmosfera terrestre, altro serbatoio l'idrosfera dove vi una solubilizzazione dell'ossigeno proveniente dalla atmosfera e dai processi biologici. In atmosfera l'Ossigeno costituisce il 20,9/o in volume, il ciclo in esame ha contribuito allintroduzione di questo elemento in atmosfera permettendone la trasformazione da riducente ad ossidante quale attualmente, ci avvenuto anche per l'intervento degli esseri viventi fotosintetizzanti che hanno introdotto l'Ossigeno in atmosfera riducendo al contempo il Carbonio. Attualmente il bilancio complessivo a favore del serbatoio cio viene prodotto pi ossigeno, tramite i processi fotosintetici, di quanto non ne venga consumato tramite la respirazione; l'intervento antropico con i processi di combustione fortunatamente non ha ancora influito su questo serbatoio.

Nell'atmosfera l'Ossigeno presente anche in usa sua forma particolare; O3 l'ozono; questo composto chimico, presente in una parte dell'atmosfera e precisamente nell'alta stratosfera fondamentale per la biosfera in quanto blocca circa il 98% delle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole, si ricorda che le radiazioni ultraviolette sono radiazioni sterilizzanti e quindi incompatibili con la vita. L'Ozono un composto chimico che non presente sulla superficie terrestre se non in quantit minime data la sua instabilit in queste condizioni, inoltre l'ozono tossico per gli e.v. danneggiando, per esmpio, la cuticola fogliare e le mucose; ultimamente questo composto divenuto un fattore inquinante nei bassi strati atmosferici mentre si rilevata una preoccupante diminuzione dello strato di Ozono negli alti strati dell'atmosfera. LOzono in atmosfera proviene dall'Ossigeno biatomico che combinandosi da origine all'ossigeno triatomico.

Nella reazione sopra presentata viene descritto l'attacco dei CFC ( clorofluorocarburi ) alla fascia di Ozono. I CFC sono stati usati per molto tempo in prodotti di largo consumo quali i prodotti spray, i refrigeranti nei frigoriferi ed altri ancora; attualmente la maggior parte dei paesi ha aderito alle convenzioni internazionali che prevedono la sostituzione dei CFC con altri composti chimici che non attaccano l'Ozono. Purtroppo, come si vede i CFC non vengono consumati nella reazione e quindi il loro tempo di residenza nella fascia di O3 molto alto (50 anni circa) per cui attualmente stanno lavorando i CFC rilasciati negli anni precedenti e prima che vi sia un reale abbassamento della concertazione di

questi composti nella atmosfera. L'esito gi palese ossia si sono formate dei buchi nell'O3 in corrispondenza delle zone polari e inoltre la fascia di O3 nell'emisfero Nord del pianeta si notevolmente assottigliata.

Nel grafico sopra si vede l'andamento della saturazione dell'ossigeno nell'acqua, come si pu notare pi l'acqua fredda maggiore la concentrazione dell'ossigeno. L'ossigeno nell'acqua proviene da l'atmosfera o dalla fotosintesi, naturalmente una volta raggiunta la saturazione l'ossigeno torner in atmosfera. L'ossigeno in acqua un fattore limitante in quanto la presenza della vita pluricellulare e comunque aerobia, dipende da questo elemento. Alle grandi profondit la concentrazione di ossigeno molto scarsa in quanto sebbene la temperatura sia bassa non vi , naturalmente, la fotosintesi dato che non arriva la luce e la solubilizzazione da ossigeno atmosferico avviene soprattutto nelle zone a contatto con l'atmosfera. Da questa analisi si rileva che i mari freddi hanno unalta concentrazione di Ossigeno e quindi hanno una elevata produttivit.

CICLO DELLOSSIGENO (O) SOMMARIO

CICLO DEL FOSFORO (P)

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Il Fosforo (P) uno dei componenti fondamentali degli esseri viventi e viene considerato un nutriente; il ciclo del Fosforo coinvolge la struttura biotica e abiotica della ecosfera, in particolare da osservare che il ciclo in esame fondamentalmente dovuto alla struttura biotica esistente. Vi anche un importante dato economico relativo a questo composto chimico, infatti in alcuni paesi l'estrazione dei fosfati risulta essere una importante voce dell'economia nazionale, dato che i fosfati sono dei fertilizzanti fondamentali nell'agricoltura industriale. Nel ciclo del Fosforo la struttura abiotica interviene soprattutto come substrato o come diluente, quindi la definizione di serbatoio in questa analisi, viene ampliata infatti con il termine Protoplasma si intendono le strutture viventi qualunque esse siano e quindi si parla di biosfera. Il serbatoio dei Fosfati Disciolti dipende dalla biosfera e intende i fosfati derivati da processi decompositivi e disciolti nei vari serbatoi del ciclo dell'acqua. Il serbatoio Sedimenti Marini formato dai fosfati sedimentatisi che possono essere acquisiti dagli esseri viventi marini, una parte viene persa andando nei sedimenti marini profondi non pi utilizzabili nel ciclo.

Il sottociclo qui rappresentato mette in evidenza tre strutture e precisamente due serbatoi; quello dei fosfati disciolti e quello del protoplasma, e un veicolo di flusso e precisamente la sintesi del protoplasma. I resti degli esseri viventi e i rifiuti organici degli stessi vengono attaccati dai batteri decompositori che mineralizzano il fosforo organico che entra a far parte dei fosfati disciolti e quindi entra nei serbatoi del ciclo dell'acqua I fosfati rientrano nel protoplasma tramite i produttori che li acquisiscono veicolati dall'acqua e si ha un reingresso in catena alimentare di questi composti chimici; si fa notare che solo i produttori acquisendo i fosfati disciolti possono reintrodurre questi composti chimici nella catena alimentare Dal punto di vista biochimico forse utile ricordare che il Fosforo componente fondamentale degli acidi nucleici e i composti ad alto contenuto energetico quali ATP contengono gruppi fosforo legati tramite legami ad alto contenuto energetico

In questa parte del ciclo si evidenzia la componente abiotica dello stesso prevalgono infatti i serbatoi costituiti da struttura abiotiche. I fosfati nelle rocce provengono dalla sedimentazione di resti di esseri viventi o, pi spesso, dalla sedimentazione dei rifiuti organici degli stessi; data la solubilizzazione dei fosfati, questi serbatoi sono posti di solito nelle vicinanze di un serbatoio del ciclo dell'acqua. Le rocce fosfatiche, proprio per la vicinanza che spesso diviene confine con un serbatoio del ciclo dell'acqua, si solubilizzano nel serbatoio stesso dando quindi ai fosfati disciolti. Il processo di sedimentazione porta alla formazione dei sedimenti marini, inoltre i fosfati disciolti in acqua entrano nella catena alimentare e si riassumono per fattori sinergici nei livelli alti della catena alimentare e precisamente i pesci che poi verranno predati dagli uccelli marini i cui escrementi daranno origine a parte dei depositi di fosfati nelle rocce limitrofe al serbatoio.

Contrariamente a quanto si pu ritenere questo passaggio del ciclo del fosforo un passaggio alquanto importante in quanto si ha la perdita di una parte del fosforo cio una parte del fosforo va in un serbatoio non pi utilizzabile da parte degli esseri viventi. II serbatoio inerente i sedimenti marini profondi un serbatoio a lunga residenza in quanto il fosforo in esso presente estrapolato dal ciclo e solo fattori abiotici in tempi molto lunghi o eventi conseguenti a cataclismi non prevedibili possono far rientrare i composti presenti nel ciclo stesso. In pratica i sedimenti marini a grande profondit in tempi geologici potranno riaffiorare oppure eventi come terremoti o eruzioni vulcaniche possono restituire al ciclo il fosforo altrimenti inutilizzato. Una certa quantit di fosforo viene naturalmente resa non pi disponibile, importante ovviamente, globalmente la quantit di fosforo che entra in questi serbatoi inferiore al 5%, eventi eccezionali (soprattutto alluvioni o dilavamenti con asportazione di suolo) possono far aumentare tale quantit in determinate zone del pianeta.

CICLO DEL FOSFORO (P) SOMMARIO

CICLO DELLAZOTO (N)

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L'azoto (N) uno degli elementi costitutivi degli aminoacidi e quindi delle proteine, inoltre presente nelle basi azotate di DNA e RNA, quindi questo elemento fondamentale per la vita e viene considerato un nutriente. I composti azotati entrano nella catena alimentare attraverso i produttori che acquisiscono tale elemento soprattutto dal terreno ove avvengono i processi decompositivi, solo pochissimi e.v. sono in grado di utilizzare l'azoto atmosferico anche se questo costituisce il maggior serbatoio del ciclo. Il ciclo dell'azoto uno dei cicli fondamentali per l'ecosfera, questo ciclo riguarda strettamente la struttura biotica anche se il maggior serbatoio abiotico, l'atmosfera, che per viene scarsamente utilizzato: infatti possono acquisire azoto dalla atmosfera solo i batteri azotofissatori. La maggior parte degli esseri viventi ottengono azoto dalla catena alimentare, la assenza o la presenza eccessiva di questo elemento e dei decompositori che lo rendono disponibile un fattore limitante lo sviluppo dell'ecosistema. L'80% dell'azoto utilizzato dagli esseri viventi proviene quindi dai processi decompositivi.

I composti chimici sopra presentati sono i composti chimici contenenti N presenti nel ciclo. L'ammoniaca, tossica allo stato NH3, proviene dalla decomposizione degli aminoacidi dove presente N sotto forma di NH2, in realt gli esseri viventi non utilizzino NH3 ne lo elaborano ma espellono composti contenenti NH2 che verr trasformato in azoto ammoniacale dai processi decompositivi. L'azoto molecolare quello presente in atmosfera (N2); lo ione nitrito (NO2-) e lo ione nitrato (NO3-) sono degli intermedi sia nel protoplasma che nella decomposizione e rielaborazione dell'elemento L'azoto pu essere acquisito dai produttori solo sotto forma di nitrato e quindi viene rielaborato ad azoto ammoniacale per la costituzione degli aminoacidi allinterno degli esseri viventi. In agricoltura si utilizzano i nitrati quali fertilizzanti.

I batteri elencati sopra sono gli esseri viventi in grado di fissare l'azoto atmosferico utilizzando per produrre l'azoto ammoniacale per la costruzione degli aminoacidi, questo processo l'unico che permette la fissazione dell'azoto atmosferico e l'uso del maggior serbatoio di azoto del pianeta. Non molto chiaro il motivo per cui il processo evolutivo abbia scartato l'utilizzo della molecola di azoto, si ipotizza che ci sia dovuto alla alta richiesta energetica della fissazione di questa molecola come si evidenzia nella reazione sopra presentata. Particolare attenzione presentano i batteri simbionti (Rhizobium) in quanto essendo simbionti di strutture vegetali e utilizzando l'azoto atmosferico cedono quindi direttamente ai vegetali azoto ammoniacale, permettendo lo sviluppo di strutture anche dove l'ambiente sia carente di nitrati e sostituendo in modo egregio i fertilizzanti chimici; attualmente questi batteri sono oggetto di grande studio anche da un punto di vista di ingegneria genetica.

Nello schema sono rappresentati i passaggi che permettono la trasformazione dell'azoto ammoniacale presente negli esseri viventi o nei rifiuti prodotti dagli stessi, in nitrato che la forma in cui i produttori possono acquisire azoto; si ricorda che l'azoto presente negli esseri viventi soprattutto sotto forma amminica negli aminoacidi II primo passaggio avviene per mezzo dei batteri decompositori Nitrosomonas, la reazione permette la trasformazione da azoto ammoniacale a nitrito, NO2-, sotto questa forma l'azoto non pu entrare in catena alimentare, la reazione , come si vede, aerobia. Il secondo passaggio comporta la trasformazione dei nitriti in nitrati, questa reazione viene attuata dai batteri decompositori Nitrobacter, anche questa una reazione aerobia; i nitrati vengono acquisiti tramite processi osmotici dalle radici dei produttori I processi sopra presentati avvengono nel terreno e fanno parte dei processi decompositivi della catena alimentare

Lo schema illustra la modalit con cui i composti azotati vengono prima scomposti e quindi elaborati nei processi decompositivi attuati da batteri; specifici che rendono disponibile l'azoto per i produttori permettendo quindi il suo reingresso nella catena alimentare I nitrati che vengono acquisiti tramite processi osmotici dai produttori che li rielaborano a livello cellulare rendendoli di nuovo disponibili sotto forma amminica per la costruzione di aminoacidi o sotto altre forme per la costruzione di nucleotidi. Risulta chiaro che una parte dello schema e precisamente quella per cos dire in discesa avviene nei terreno mentre quella in salita che ha come esito la formazione e di protoplasma avviene negli esseri viventi. Il termine protoplasma in questa accezione sta ad indicare tutti gli esseri viventi.

Come appare dal grafico e da quanto illustrato nelle pagine precedenti si comprende che la maggior parte dell'azoto presente in catena alimentare proviene dalla decomposizione di esseri viventi, questo risulta essere un problema nell'agricoltura industriale in quanto viene asportato il materiale che dovrebbe venir decomposto provocando un impoverimento del terreno sia per ci che riguarda i composti chimici sia per ci che concerne le biocenosi decompositive specifiche che sono alta base del ciclo stesso. I terreni devono essere integrati con composti azotati di facile acquisizione e cio fertilizzanti contenenti nitrati; un utilizzo massiccio di queste sostanze comporta un carico al serbatoio degli strati profondi dovuto al dilavamento e quindi a unabnorme immissione di composti azotati ad alta resa energetica nei serbatoi del ciclo dell'acqua; l'aumento di nutrienti produce un aumento anomalo delle biocenosi lacustri questo effetto innesca il grave processo della eutrofizzazione. Una analisi ulteriore evidenzia quale sia l'importanza dell'industria nella agricoltura moderna, quella che stata definita come rivoluzione verde; la struttura industriale permette un maggior carico produttivo utilizzando massicciamente i fertilizzanti, ci richiede un settore secondario ben strutturato