Combien de temps pour le cycle de l’azote?

L’azote est l’un des éléments les plus importants que l’on trouve sur terre et l’un des nutriments les plus essentiels pour les organismes vivants. L’azote est le principal composant de l’air que nous respirons, mais sous cette forme, il n’est pas accessible à la majorité des organismes vivants. Environ 78 % de l’atmosphère est constituée de ce gaz incolore, inodore et non toxique. L’azote gazeux ne peut pas être utilisé directement par les plantes et doit donc être converti en composé de nitrate par les bactéries fixatrices d’azote présentes dans le sol.

Le processus par lequel cet élément devient accessible aux organismes vivants pour qu’ils l’absorbent est connu sous le nom de cycle de l’azote.

L’azote se trouve sous deux formes principales dans l’atmosphère. La première est le N2, une molécule composée de deux atomes d’azote. Cette forme est inaccessible à la majorité des organismes sur terre, ce qui en fait une ressource assez précieuse et rare qui peut freiner la croissance de nombreux écosystèmes. L’autre forme est NH3, une molécule composée d’un atome d’azote et de trois atomes d’hydrogène, plus connue sous le nom d’ammoniac.

Il existe de nombreuses autres variations d’azote dans le monde, qu’elles soient d’origine humaine ou organique. C’est pourquoi l’azote est un élément polyvalent et plastique qui subit de nombreux changements tout au long du cycle de l’azote. La majorité des changements subis par l’azote dans ce cycle (par exemple : nitrification, ammonification, dénitrification et fixation) dépendent principalement de petits organismes tels que les bactéries et les champignons.

Les processus du cycle de l’azote

Le cycle de l’azote est divisé en cinq processus principaux. Ces processus sont la fixation, l’assimilation, l’ammonification, la nitrification et la dénitrification de l’azote. Chacun de ces processus joue un rôle important dans la circulation de l’azote dans les différents écosystèmes de la planète.

Fixation de l’azote

• L’azote gazeux est incroyablement abondant dans l’atmosphère, dont il constitue près de 78 %. Cependant, ce gaz est inutilisable pour la majorité des organismes de la planète. Pour que les organismes puissent absorber l’azote, celui-ci doit d’abord être converti en une autre forme chimique. Cela se fait par un processus organique connu sous le nom de fixation de l’azote.
• Un groupe particulier de micro-organismes, les procaryotes, est responsable de la majeure partie de la fixation qui se produit dans la nature. Le processus de rupture des liaisons chimiques de l’azote nécessite beaucoup d’énergie, et les procaryotes ont évolué pour se spécialiser dans cette opération. Bien entendu, l’homme a trouvé d’autres moyens d’obtenir ce résultat en utilisant des procédés industriels.
• De nombreuses plantes et de nombreux organismes entretiennent une relation symbiotique avec des organismes spécialisés dans la fixation de l’azote. C’est le cas des légumineuses, comme le trèfle et les pois, qui hébergent des bactéries spécialisées dans la fixation de l’azote. D’autres organismes, comme les procaryotes, vivent librement et ne dépendent d’aucun autre organisme.
• Une fois que ces plantes et organismes ont absorbé l’azote dans leur système avec l’aide de ces micro-organismes spécialisés, ils sont ensuite consommés par d’autres organismes tels que les créatures herbivores et les humains.

Assimilation

• Les bactéries fixatrices d’azote produisent de l’ammonium qui est absorbé par la plante hôte ou un autre organisme du sol et incorporé dans les protéines. Les plantes prélèvent cet azote dans le sol par l’intermédiaire de leurs racines. L’azote provenant des animaux peut être attribué à la consommation de plantes à un certain stade de la chaîne alimentaire.
• Lorsque les organismes situés au sommet de la chaîne alimentaire se nourrissent, ils absorbent de l’azote qui a été fixé par des bactéries fixatrices d’azote.

Ammonification

• L’ammonification est le processus par lequel l’azote contenu dans les tissus d’un organisme est libéré lorsque cet organisme meurt ou excrète des déchets. Les déchets ou les tissus morts sont décomposés par des micro-organismes et des champignons qui libèrent ensuite de l’ammoniac dans l’écosystème. Ce processus de conversion de l’azote organique en ammonification ou minéralisation est essentiel pour rendre l’ammoniac utilisable par les plantes et les autres micro-organismes.

Nitrification

• La nitrification est une partie essentielle du cycle de l’azote, au cours duquel l’ammoniac est converti en nitrite, puis en nitrate. Ce processus est presque exclusivement réalisé par des organismes tels que les procaryotes. Le processus comprend deux étapes importantes qui doivent être réalisées par ces organismes spécialisés.
• La première étape consiste à convertir l’ammoniac en nitrite, ce qui est un processus d’oxydation. Ce processus est réalisé par de petits microbes connus simplement sous le nom d’oxydants d’ammoniac. En utilisant un intermédiaire connu sous le nom d’hydroxylamine – l’utilisation d’enzymes appelées ammoniaque monooxygénase et hydroxylamine oxydoréductase pour oxyder l’ammoniac dans leur système. L’azote peut également être utilisé comme énergie par ces organismes pour produire du carbone à partir du dioxyde de carbone.
• La deuxième étape consiste à oxyder le nitrite créé lors de la première étape en nitrate. Les procaryotes qui réalisent cette étape sont connus sous le nom de bactéries oxydant le nitrite, et comprennent des exemples tels que Nitrospira et Nitrococcus. Cette étape est similaire à la première et nécessite une quantité incroyable d’énergie, ce qui signifie que ces organismes ont une croissance très lente. Une fois les deux étapes terminées, la nitrification de l’ammoniac est achevée.

Dénitrification

• La dénitrification est un autre processus très important du cycle de l’azote, qui comprend la conversion des nitrates en azote gazeux. C’est le processus par lequel l’azote qui se trouve sous des formes utilisables par les organismes est renvoyé dans l’atmosphère pour y être redistribué. Le principal produit de la dénitrification est le diazote gazeux (N2), mais elle peut également entraîner la production de gaz tels que l’oxyde nitreux (N2O), qui est largement considéré comme un gaz polluant contribuant au réchauffement de la planète.
• La nitrification est un processus qui se produit principalement dans les sols et les masses d’eau, ce qui signifie qu’il ne nécessite généralement pas d’oxygène. Comme la plupart des autres parties du cycle de l’azote, la dénitrification est réalisée par des procaryotes. Ces organismes utilisent le carbone organique pour générer l’énergie nécessaire à la dénitrification de l’azote organique.
• Le processus de dénitrification élimine les nitrates et les nitrites des écosystèmes et les renvoie dans l’atmosphère sous forme de diazote gazeux, qui est la forme sous laquelle ils sont le plus abondants. À partir de là, l’azote redistribué est soumis aux autres étapes du cycle afin de continuer à circuler d’un écosystème à l’autre, alimentant ainsi la croissance des organismes du monde entier.

Comment l’augmentation de l’azote affecte-t-elle l’écosystème ?

• Comme la plupart des autres cycles et processus naturels, le cycle de l’azote est gravement perturbé par l’activité humaine. L’utilisation d’engrais à base d’azote et la combustion de combustibles fossiles augmentent la quantité d’azote biologiquement utilisable présente dans l’écosystème à tout moment. L’azote est souvent un facteur limitant important pour les écosystèmes, et l’activité humaine qui augmente la fixation de l’azote en azote utilisable a donc un effet profond sur la croissance des écosystèmes. L’activité humaine qui augmente la fixation de l’azote en azote utilisable a donc un effet profond sur la croissance des écosystèmes dans le monde entier.
• Un excès d’azote peut en fait empoisonner de nombreux écosystèmes, entraînant des déséquilibres dans les nutriments présents dans les plantes et les arbres, ce qui a un effet profond non seulement sur le cycle de l’azote et l’écosystème, mais aussi sur le cycle du carbone.
• De même, une surabondance d’azote fixé dans le sol peut entraîner une fuite de nitrates dans les écosystèmes aquatiques et se retrouver dans l’eau potable des hommes et des animaux. L’augmentation de l’azote peut entraîner une réduction des niveaux d’oxygène dans l’eau, provoquant la mort de la flore et de la faune. Elle peut stimuler la croissance d’algues nuisibles et altérer considérablement l’équilibre de l’écosystème dans son ensemble.