Il ciclo dell’azoto è un processo in cui l’azoto dall’atmosfera viene convertito in una forma che può essere utilizzata da piante e animali. Ciò avviene attraverso l’azione dei batteri e, a partire dal XX secolo, l’attività umana. Quando l’azoto viene convertito nella sua forma utilizzabile, si dice che sia fisso e le piante e le alghe incorporano l’azoto in amminoacidi, proteine e acido desossiribonucleico (DNA). Gli animali ottengono composti contenenti azoto dalle piante, rendendo il ciclo dell’azoto essenziale per tutta la vita sulla terra. Quando le creature viventi muoiono, altri tipi di batteri rilasciano l’azoto di queste sostanze nell’atmosfera, completando il ciclo.
Nella forma N2, l’azoto costituisce circa l’80% dell’atmosfera terrestre. Questa forma di azoto non può essere utilizzata dalle piante o dagli animali che ne fanno affidamento. I batteri sono necessari per convertire l’N2 in ammoniaca (NH3) e ioni ammonio (NH4+). In un processo chiamato nitrificazione, i batteri del suolo convertono l’ammoniaca nello ione nitrato (NH3). Questa parte del ciclo dell’azoto, nota come fissazione dell’azoto, consente alle piante di produrre gli amminoacidi e altri composti contenenti azoto da cui dipende tutta la vita animale. Una quantità molto piccola di azoto fisso viene generata ogni anno dai fulmini e da alcuni processi chimici non viventi.
Per completare il ciclo dell’azoto, la materia organica delle piante e degli animali morti viene scomposta da un’altra classe di batteri. Questo processo, che rilascia l’azoto fissato, è chiamato denitrificazione. L’azoto rientra nell’atmosfera nella forma originale di N2, ovvero come ammoniaca.
A causa di un’importante scoperta scientifica, gli esseri umani non devono più fare affidamento sull’azoto disponibile prodotto dai batteri. Ciò ha portato a fertilizzanti sintetici a base di azoto, su cui si fa molto affidamento in agricoltura per nutrire un numero considerevole di persone nel mondo. In questo modo, gli esseri umani sono diventati una parte importante del ciclo dell’azoto. È stato stimato che fino al 50 percento dell’azoto fisso presente nell’ambiente esiste a causa dell’attività umana.
Alcune piante e animali hanno un rapporto speciale con i batteri che fissano l’azoto. Le radici di alcune piante, in particolare i legumi, hanno noduli sulle radici dove i batteri generano azoto che può essere utilizzato direttamente dalla pianta. In cambio, i batteri ottengono sostanze organiche dalle piante, che usano come cibo. Alcuni animali come mucche e bufali ospitano anche batteri che fissano l’azoto nei loro tratti digestivi, che producono una quantità sostanziale dei composti contenenti azoto di cui gli animali hanno bisogno.