1. In natura la fissazione dell’azoto si svolge attraverso due vie: Fissazione atmosferica Fissazione biologica Fissazione
2. Il 10% dell'azoto è fissato ad alta energia in seguito a reazioni che avvengono nell’atmosfera, mediante: I FULMINI (reazioni elettrochimiche) IL SOLE (reazioni fotochimiche) Fissazione atmosferica
4. La fissazione atmosferica, resa possibile da un processo di attivazione della molecola dell’azoto, cioè della sua scissione nei due atomi componenti (N 2 2N ), consente la reazione diretta tra l’azoto e l’ossigeno presenti nell’atmosfera, con conseguente formazione di monossido e diossido di azoto (NO, NO 2 ). Tali ossidi vengono trasformati in acido nitrico (HNO 3 ) dalla pioggia; ne risulta un’immediata azione fertilizzante in quanto lo ione nitrato, NO 3 - , rappresenta la forma privilegiata di assunzione di azoto da parte delle piante.
5. Fissazione biologica Il 90% dell’azoto è fissato in seguito a reazioni biochimiche che combinano l’azoto gassoso con l’idrogeno e producono ammoniaca (NH 3 ) e ione ammonio (NH 4 + ), rendendoli disponibili per le pinte. La fissazione dell'azoto avviene secondo la seguente reazione:
6. Questa fissazione è resa possibile mediante l’opera di numerosi batteri,compresi i cianobatteri, presenti sia nel suolo che in ambienti acquatici, sia nelle piante che in alcune specie animali.
7. Per spezzare i legami molecolari questi batteri utilizzano un enzima detto nitrogenasi che funziona solo in assenza di ossigeno. I batteri devono dunque isolare l’enzima da questo gas, e adempiono a tale compito in diversi modi: -alcuni vivono tra strati di limo, in assenza di ossigeno, sulle radici di molte piante; -Rhizobium vivono all’interno di speciali protuberanze dette noduli sulle radici delle leguminose; -cianobatteri filamentosi degli ambienti acquatici hanno speciali cellule dette eterocisti da cui l’ossigeno viene escluso; -cianobatteri vivono nelle cavità di felci acquatiche; -cianobatteri fissano l’azoto in associazione simbiotica con alcune piante; -cianobatteri fissano l’azoro come partner fotosintetici di certi licheni;
8. I batteri traggono dall’ospite soprattutto carboidrati, mentre la pianta ospite trae dai batteri i prodotti della loro fissazione dell’azoto. Quando i batteri muoiono, i loro resti sono assimilati completamente dalla pianta e, alla sua morte, tornano al terreno molto più numerosi, arricchendolo.
9. In quest'ottica, il verificarsi di un incendio in una foresta rappresenta un grave sconvolgimento del ciclo dell'azoto biologico locale poiché il fuoco libera l'azoto presente nella materia organica sotto forma di ossidi di azoto NOx e azoto molecolare N2, sottraendolo alla disponibilità per le specie che tornano a colonizzare i terreni dopo il passaggio del fuoco; inoltre un incendio di elevata intensità ha effetti dannosi sulle colonie batteriche presenti nel terreno, ostacolando la ripresa di eventuali processi di nitrificazione. Dal punto di vista agricolo, la fissazione biologica è una fonte d'azoto molto importante per l'arricchimento del terreno. Una pratica agricola che sfrutta questa simbiosi per la fertilizzazione del terreno è il sovescio con le leguminose.
