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Nutrientes: nitrogênio Curso: Ciências Biológicas Disciplina: Limnologia Prof. José Fernandes Bezerra Neto.

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1 Nutrientes: nitrogênio Curso: Ciências Biológicas Disciplina: Limnologia Prof. José Fernandes Bezerra Neto

2 Nitrogênio – propriedades básicas Nitrogênio é relativamente escasso em algumas bacias e portanto pode ser um nutriente limitante em sistemas aquáticos. Nutriente essencial (p. ex., aminoácidos, ácidos nucleicos, proteínas, clorofila). Diferenças com o fósforo: Origem não geológica Existe em muitos estados de oxidação

3 Nitrogênio – formas disponíveis biologicamente N 2 – principal fonte, mas utilizável por somente algumas poucas espécies Nitrato (NO 3 - ) e amônio (NH 4 +) – principais formas de nitrogênio absorvidas pelas plantas Também chamado nitrogênio inorgânico dissolvido (NID) Nitrogênio total (NT) – inclui: NID + nitrogênio orgânico dissolvido (NOD) + nitrogênio particulado

4 Nitrogênio – fontes Móveis – na forma de nitratos (solúveis), entrada após eventos de chuva. Íon amônio (NH 4 + ) adsorvido às partículas de solo Deposição atmosférica Deposição úmida e seca (NO 3 - and NH 4 + ) Gases de combustão (usinas termo-elétricas, escapamento de veículos, chuva ácida), poeira, fertilizantes Riachos e águas subterrâneas (maioria NO 3 - ) Esgoto (NO 3 - e NH 4 + ) Agricultura - entrada (NO 3 - and NH 4 + ) Regeneração do sedimento e hipolímnio (NH 4 + )

5 Nitrogênio - toxicidade Metamieglobinemia – síndrome do bebê azul > 10 mg/L NO 3 - -N ou > 1 mg/L NO 2 - -N em água de poço artesiano Usualmente relacionado à contaminação das águas subterrâneas via água proveniente de práticas agrícolas. NO 3 - – possível causa de câncer do estômago e cólon. NH 4 + pode ser tóxica aos peixes em altas concentrações NH 4 OH e NH 3 em pH elevados

6 Nitrogênio – estados de oxidação Diferente do P existem muitos estados de oxidação do nitrogênio. Os organismos evoluíram maneiras para fazer uso destes estados de oxidação-redução para o metabolismo de energia e a biossíntese NH 4 + N2N2 N2ON2ONO 2 NO 2 - NO 3 -

7 NH 4+ -N NO 3- Nitrificação Nitrogênio – transformação bacteriana N orgânico NH 4- N Decomposição Amonificação heterotrófica ou mineralização. Associada com a respiração óxica ou anóxica Envolve oxigênio. Autotrófico e quemosintético (queima NH 4+ -N para fixar CO 2 ). NO 3- N 2 (gás) Denitrificação Processo anóxico. Heterotrófico (queima" matéria orgânica e respira NO 3-, não O 2 ).

8 Fixação biológica: é a conversão de N 2 à forma inorgânica (NH 4 ) ocorre em ambiente anóxico (processo redutor) nitrogenase: enzima envolvida contem Fe e Mb, que podem limitar a fixação quando em baixas concentrações desnaturada irreversivelmente pelo oxigênio a importância da fixação para o pool de N é variável

9 Horne & Goldman (1997)

10 Nitrogênio – fixação A fixação de N 2 é um processo anaeróbio e as cianobactérias, através do heterocisto, previne a difusão do oxigênio, mas permite a difusão do nitrogênio.

11 Fixação de nitrogênio por algas planctônicas Wetzel (2001)

12 Fixação de nitrogênio por algas planctônicas Horne & Goldman (1994)

13 Fixação biológica por bactérias de vida livre: algumas espécies heterotróficas fixam N (ex. Clostridium pasteurianum, Azotobacter sp.) a fixação ocorre na coluna de água, perifítion e sedimento fixação ocorre em altas taxas quando as bactérias encontram-se na rizosfera de macrófitas concentram-se no sedimento (especialmente em lagos eutróficos)

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15 Nutrients- The Nitrogen Cycle modificado de Horne & Goldman Limnology. McGraw Hill. Nutrientes – ciclo do nitrogênio

16 Org–N N 2 = Maior reservatório mas não pode ser utilizado pela maior parte dos organismos Fixo ou N- disponível N-organismo + N-detrito + N-orgânico dissolvido NH 4 + NO 2 - NO Estados de oxidação NO 2 N2ON2O N2N2 gases Formas químicas do nitrogênio em sistemas aquáticos NH 4 + NO 2 - NO 3 - N- inorgânico dissolvido (NID) Amônio: unidade básica para a biossíntese Nitrito: usualmente transiente Nitrato: maior fração na água de drenagem

17 Assimilação (alga + bactéria) Assimilação Estado de oxidação Assimilação Denitrificação NO 2 N2ON2O N2N2 NH 4 + NO 2 - Decomposição N-Org Principais transformações no ciclo N Fixação - N 2 - Bactéria do solo - Cianobactéria - Atividade Industrial - Bactéria Sulfur Denitrificação (bactéria anóxica) Nitrificação 1 (bactéria óxica) Nitrificação 2NO 3 - Ammonificação gases Anammox (bactéria anóxica)

18 Sedimentos Superficiais N2N2 Algas óxicos anóxicos NO 3 - NH 4 + Nitrificação Assimilação Mineralização NH 4 + Nitrificação NO 2 -, N 2 O NO Denitrificação Sedimentação NID NOP NOD Sedimentação Sedimentos Profundos Enterrado Amônia volatilização Tribut., Subt., Precip NOD, NOP, NO 3 -, NH 4 + NO 3 - Saída difusão N 2 -fixação Balanço N em lagos Mistura Mineralização

19 Nutrientes – perfis verticais de verão OligotróficoEutrófico TT O2O2 O 2 NO 3 NH 4 Prof. 00 anoxia

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