Entrada de nutrientes para o ecossistema O ciclo terrestre do nitrogênio Entrada de nutrientes para o ecossistema Ciclagem interna entre planta e solo Perdas de nutrientes do ecossistema Texto básico: Chapin, Matson and Mooney Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology, 2002

The Nitrogen Cycle NH3 NH4 NO3 N2 N2O DEPOSITION VOLATILIZ. Ciclagem interna do N The Nitrogen Cycle Atmosphere Plants NH3 BNF NH4 NO3 MIN. NITRIF. DENITRIFICATION Soils PHOTOSYNTHESIS LIXIVIATION N2 N2O DEPOSITION Aquatic Systems VOLATILIZ. O ciclo do nitrogênio nada mais é que uma sequência de reações de oxi-redução, intermediada por microorganismos que adquirem energia liberada durante essas mudanças de oxi-redução. O nitrogênio da atmosfera passa para as plantas principalmente pela fixação biológica de N. Na maioria das vezes, o solo é o destino final dos tecidos vegetais mortos. Nesse meio, bactérias decompõe esse tecido em busca de energia e transformam o nitrogênio que estava em uma forma orgânica em amônio que pode ser nitrificado passando a nitrato. Tanto o amônio quanto o nitrato podem voltar ao tecido vegetal vivo através da fotossíntese e absorção pelas plantas. O nitrato, sendo mais móvel pode ainda ser lixiviado ou em condições de ausência de oxigênio pode ser denitrificado, voltando assim para a atmosfera. Se prestarmos atenção existe uma constante reciclagem de nitrogênio entre as plantas e o solo. Se não houvessem perdas por lixiviação profunda e denitrificação essa ciclagem interna poderia ser mantida indefinitivamente. Mas devido à essas perdas, a cada ano os ecosssitemas da Terra necessitam de “novo” nitrogênio entrando no sistema. Até o começo do século 20 a via principal de acesso desse novo N nos sistemas terrestres era a fixação biológica de N. Portanto, esse processo é importantíssimo, pois ele “cria” nitrogênio disponível para ser incorporado nos sistemas terrestres e aquáticos.

http://www.butternutvalleyfarm.com/274/poor-mans-fertilizer

Entradas de N 1. Fixação biológica de N Lembre-se: 78% atm N2 Como pode ser limitante? Ligação covalente difícil de quebrar FBN: bactérias quebram N2----NH3 Carbohidrato e ausência de O2

Entradas de N Fixação biológica de N Mas se existem quem fixe por que a limitação por N continua? Energeticamente caro fixar Fixação é limitada por P nos trópicos Herbivoria – soja – agrotóxicos

Entradas de N 2.Deposição de N Dissolvido e particulado Deposição úmida (chuva) Deposição seca (partícula)

Ciclagem interna Qual o destino do NH3 que entra? Amonificação NH3 NH4 Decomposição produz DON Mineralização (DON NH4) Nitrificação (NH4 NO3)

(decomposição das plantas) Produção de DON (decomposição das plantas) Fungos e bactérias excretam enzimas extracelulares Quebra de polímeros complexos em moléculas solúveis em água (aminoácidos, nucelotídeos) Ciclagem interna do N

Destino do DON Absorvido por microorganismos Absorvido por plantas Ciclagem interna do N Destino do DON Absorvido por microorganismos Absorvido por plantas Adsorvidos nos minerais de argila dos solos Complexado por material húmico Lixiviado do ecossistema Ciclagem interna do N

DON

Mineralização-Imobilização Crescimento microbiano é limitado por C: quebra o DON, usa o C e excreta NH4 (mineralização) Crescimento microbiano é limtado por N: utiliza NH4 excretado (imobilização) Ocorrem ao mesmo tempo no solo.

Mineralização Depende da disponibilidade de DON Depende da disponibilidade de N inorgânico Atividade microbiana do solo Qualidade da matéria orgânica Temperatura Disponibilidade de água

Destino do NH4+ Imobilizado por microorganismos Absorvido pelas plantas Adsorvido pelos minerais de argila do solo Estabilizado pelo pool de matéria orgânica do solo Volatilizado com amônia (NH3): perda do ecossistema Oxidados por microorganismos a nitrato (NO3-)

Produção de NO3- ou nitrificação Oxidação do NH4+ para NO2- e NO2- para NO3- Bactérias quimioautotróficas Bactérias aeróbias que conseguem C do CO2 tiram energia da oxidação do NH4+ para NO3-

Nitrificação Depende da quantidade de NH4 (tudo aquilo que a produção de NH4 dependia) Depende da disponibilidade de oxigênio

Destino do NO3- Imobilizado por microorganismos Reduzido por microorganismos denitrificadores a NOx, N2O, N2 Absorvido pelas plantas 4. Lixiviado para fora do ecossistema 5. Em solos tropicais podem ser adsorvidos nas argilas com cargas variáveis.

Redução do NO3- - denitrificação. NO3− → NO2− → N2O → N2  NO2- e NO3- são reduzidos a N gasoso - NO, N2O, e N2 Bacterias que usam NO2- ou NO3- com aceptor final de elétrons quando o aceptor oxigênio se encontra em baixa concentrações Maioria é perdido para a atmosfera As espécies gasosas são importantes na atmosfera e como perdas dos ecossistemas.