Fijación de nitrógeno para niños
La fijación de nitrógeno es un proceso muy importante en la naturaleza. Se trata de la forma en que el nitrógeno del aire, que es un gas que no podemos usar directamente, se convierte en otras formas que sí pueden aprovechar los seres vivos. Estas nuevas formas pueden ser óxidos o amonio.
El nitrógeno es el gas más abundante en nuestra atmósfera, pero la mayoría de los seres vivos no pueden usarlo así como está. La fijación de nitrógeno lo transforma para que las plantas y otros organismos puedan incorporarlo a sus cuerpos. Este proceso puede ocurrir de dos maneras: de forma natural sin la ayuda de seres vivos (abiótica) o con la ayuda de pequeños organismos (fijación biológica). Cada año, una enorme cantidad de nitrógeno, alrededor de 250 millones de toneladas, se incorpora a la Tierra gracias a este proceso, y la mayor parte es por la fijación biológica.
¿Cómo se Fija el Nitrógeno?
El nitrógeno es un elemento esencial para la vida. Es parte de las proteínas y del ADN, que son como los "manuales de instrucciones" de todos los seres vivos. Para que las plantas puedan crecer y nosotros podamos alimentarnos de ellas, el nitrógeno del aire debe transformarse.
Fijación de Nitrógeno sin Seres Vivos (Abiótica)
Este tipo de fijación ocurre sin la intervención de organismos vivos.
Procesos Naturales
En la naturaleza, el nitrógeno se puede fijar gracias a fenómenos como los rayos durante una tormenta. La energía de los rayos es tan fuerte que hace que el nitrógeno del aire se combine con el oxígeno, formando óxidos de nitrógeno. Luego, la lluvia arrastra estos compuestos al suelo, donde las plantas pueden usarlos. También puede ocurrir en procesos de combustión, como los incendios forestales.
Producción de Fertilizantes
Los seres humanos también fijan nitrógeno de forma abiótica para producir fertilizantes químicos. Esto se hace en fábricas y requiere mucha energía. Estos fertilizantes son muy importantes para la agricultura, ya que ayudan a que los cultivos crezcan mejor.
Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN)
La fijación biológica de nitrógeno es cuando ciertas bacterias transforman el nitrógeno del aire en amonio. Este amonio es una forma de nitrógeno que las plantas pueden absorber y usar. Los organismos que pueden hacer esto se llaman diazótrofos.
¿Quiénes son los Diazótrofos?
Solo algunos tipos de organismos muy pequeños, llamados procariotas (como las bacterias y algunas arqueobacterias), tienen la capacidad de fijar nitrógeno. Es un proceso que necesita mucha energía y lo realizan con la ayuda de una enzima especial llamada nitrogenasa.
La nitrogenasa es una enzima muy sensible al oxígeno. Por eso, muchas bacterias que fijan nitrógeno necesitan vivir en lugares con poco oxígeno o tienen formas de proteger esta enzima. Por ejemplo, algunas bacterias viven en ambientes sin oxígeno, mientras que otras usan proteínas especiales para controlar los niveles de oxígeno.
Importancia de la Fijación Biológica
La fijación biológica de nitrógeno es muy importante para el medio ambiente y la economía. Por ejemplo, es clave para el cultivo de la soja y otras plantas, ya que les permite crecer sin necesidad de tantos fertilizantes químicos. Este proceso ayuda a mantener el equilibrio del ciclo del nitrógeno en la Tierra, reponiendo el nitrógeno que se pierde de la biosfera.
La posibilidad de que más plantas puedan fijar nitrógeno es un tema de mucha investigación, porque podría reducir la necesidad de usar fertilizantes artificiales en la agricultura.
Fijación Simbiótica en Leguminosas
Las plantas más conocidas por su capacidad de fijar nitrógeno son las leguminosas, como los tréboles, la alfalfa, la soja, las alubias (o porotos) y los guisantes. Estas plantas tienen una relación especial, llamada simbiosis, con bacterias llamadas rizobios.
Los rizobios viven en unas pequeñas bolitas en las raíces de las leguminosas, llamadas nódulos radiculares. Allí, las bacterias transforman el nitrógeno del aire en compuestos que la planta puede usar para crecer. A cambio, la planta le da a las bacterias un lugar seguro para vivir y alimento. Cuando la planta muere, el nitrógeno que ha fijado en sus tejidos enriquece el suelo, haciéndolo más fértil para otras plantas.
Algunas de las asociaciones entre leguminosas y bacterias son muy específicas:
| Leguminosa | Bacteria |
| Soja | Bradyrhizobium japonicum y Sinorhizobium fredii |
| Guisante | Rhizobium leguminosarum bv. viciae |
| Alubia | Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli, R. etli y R. tropici |
| Trébol | Rhizobium leguminosarum bv. trifolii |
| Alfalfa | Sinorhizobium meliloti |
| Medicago truncatula | Sinorhizobium meliloti |
Fijación de Nitrógeno en Plantas No Leguminosas
Aunque son menos comunes, algunas plantas que no son leguminosas también pueden fijar nitrógeno. Son alrededor de 22 tipos de arbustos o árboles que forman asociaciones con bacterias del género Frankia. Estas plantas se conocen como plantas actinorrícicas. Por ejemplo, de las 122 especies de la familia de las Rosáceas, solo 4 pueden fijar nitrógeno.
| Familias | Géneros |
| Betulaceae | Alnus |
| Casuarinaceae | Allocasuarina, Casuarina, Gymnostoma |
| Coriariaceae | Coriaria |
| Datiscaceae | Datisca |
| Elaeagnaceae | Elaeagnus, Hippophae, Shepherdia |
| Myricaceae | Myrica, Comptonia |
| Rhamnaceae | Ceanothus, Colletia, Discaria, Kentrothamnus, Retanilla, Trevoa |
| Rosaceae | Cercocarpus, Chamaebatia, Purshia, Dryas |
También hay otras asociaciones simbióticas que fijan nitrógeno con cianobacterias (como Nostoc):
- Algunos líquenes, como Lobaria y Peltigera
- Azolla (un tipo de helecho)
- Cycas (un tipo de planta antigua)
- Gunnera (una planta con hojas muy grandes)
Además, existen asociaciones entre bacterias fijadoras y plantas como las gramíneas (cereales). En estos casos, las bacterias (como algunas del género Azospirillum) viven entre las células de la raíz de la planta, sin entrar en ellas. Algunos cultivos que se benefician de esto son:
Galería de imágenes
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Representación esquemática del ciclo del nitrógeno.
Ver también
- Desnitrificación
- Nitrificación
- Ciclo del nitrógeno
- Nutrición de nitrógeno en plantas
- Johanna Döbereiner
- George Washington Carver
- Masanobu Fukuoka (Método Fukuoka)
