Ammonificação
Humans e amonificação
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Ammonificação, em química, é definida como a saturação com amónia ou qualquer um dos seus compostos. Estritamente falando, amonificação refere-se a qualquer reacção química que gere amónia (NH3) como produto final (ou a sua forma iónica, amónio, NH4+). A amonificação pode ocorrer através de várias reacções inorgânicas ou devido às funções metabólicas de microrganismos, plantas e animais. No contexto ecológico, contudo, a amonificação refere-se aos processos pelos quais as formas organicamente ligadas de azoto que ocorrem na biomassa morta (tais como aminoácidos e proteínas) são oxidadas em amónia e amónio. O processo ecológico de amonificação é realizado no solo e na água por uma grande diversidade de micróbios e é um dos muitos tipos de transformações químicas que ocorrem durante a decomposição da matéria orgânica morta.
Ammonificação é um componente chave no ciclo do nitrogênio dos ecossistemas. O ciclo do nitrogênio consiste de um complexo de processos integrados pelos quais o nitrogênio circula entre seus principais compartimentos na atmosfera, água, solo e organismos. Durante várias fases do ciclo do nitrogênio, este elemento é transformado entre seus vários compostos orgânicos e inorgânicos.
Como com todos os componentes do ciclo do nitrogênio, o funcionamento adequado da amonificação é crítico para a saúde dos ecossistemas. Na ausência de amonificação, as formas orgânicas de nitrogênio acumular-se-iam em grandes quantidades. Como as plantas em crescimento necessitam de acesso a formas inorgânicas de nitrogênio, particularmente amônia e nitrato (NO3-), a oxidação do nitrogênio orgânico da biomassa morta através da amonificação é necessária para a manutenção da produtividade das espécies e ecossistemas.
Ammonificação
Nitrogênio é um dos elementos mais abundantes nos tecidos de todos os organismos e é um componente de muitos bioquímicos, particularmente aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos. Consequentemente, o nitrogênio é um dos nutrientes criticamente importantes e é necessário em quantidades relativamente grandes por todos os organismos. Os animais recebem seu suprimento de nitrogênio através dos alimentos que consomem, mas as plantas devem assimilar formas inorgânicas deste nutriente de seu ambiente.
No entanto, a taxa na qual o ambiente pode fornecer nitrogênio inorgânico é limitada e geralmente pequena em relação às demandas metabólicas das plantas. Portanto, a disponibilidade de formas inorgânicas de nitrogênio é freqüentemente um fator limitante para a produtividade das plantas. Esta é uma ocorrência particularmente comum para plantas que crescem em ambientes terrestres e marinhos e, em menor grau, em águas doces (onde o fornecimento de fosfato é geralmente o principal nutriente limitante, seguido pelo nitrato).
A biomassa morta de plantas, animais e microorganismos contém grandes concentrações de nitrogênio organicamente ligado em várias formas, tais como proteínas e aminoácidos. O processo de decomposição é responsável por reciclar os constituintes inorgânicos da biomassa morta e evitar que esta se acumule em grandes quantidades inutilizáveis. A decomposição é, naturalmente, realizada principalmente através das funções metabólicas de um conjunto diverso de bactérias, fungos, actinomicetos, outros microorganismos e alguns animais. A amonificação é um aspecto particular do processo mais complexo de decomposição orgânica, referindo-se especificamente à conversão microbiana de nitrogênio orgânico em amônia (NH3) ou amônio (NH4+).
Ammonificação ocorre sob condições oxidantes em praticamente todos os ecossistemas e é realizada por praticamente todos os microorganismos que estão envolvidos na decomposição da matéria orgânica morta. Em situações onde o oxigênio não está presente, uma condição referida como anaeróbica, ocorrem diferentes reações de decaimento microbiano; estas produzem compostos nitrogenados conhecidos como aminas.
Os micróbios derivam alguma energia metabolicamente útil da oxidação do nitrogênio orgânico ao amônio. Além disso, grande parte da amônia é assimilada e usada como um nutriente para os propósitos metabólicos dos micróbios. Contudo, se os micróbios produzem amónio em quantidades que excedem as suas próprias necessidades, como é normalmente o caso, o excedente é excretado no ambiente ambiente (como o solo), e está disponível para uso como nutriente pelas plantas, ou como substrato para outro processo microbiano, conhecido como nitrificação (ver abaixo). Os animais, em contraste, excretam principalmente ureia ou ácido úrico em seus resíduos líquidos contendo nitrogênio (como a urina), juntamente com diversos compostos orgânicos-nitrogênicos em suas fezes. A uréia, ácido úrico e nitrogênio orgânico das fezes são todos substratos para a amonificação microbiana.
Uma das reações mais elementares da amonificação é a oxidação do composto orgânico simples uréia (CO(NH2)2) para amônia através da ação de uma enzima microbiana conhecida como urease. (Note que duas unidades de amônia são produzidas para cada unidade de uréia que é oxidada). A ureia é um fertilizante agrícola comumente utilizado para fornecer amônia ou amônia para absorção direta pelas plantas, ou como substrato para a produção microbiana de nitrato através da nitrificação (veja abaixo).
Amoníaco é uma fonte adequada de absorção de nitrogênio para muitas espécies de plantas, particularmente aquelas que vivem em solos ácidos e águas. Contudo, a maioria das plantas que ocorrem em solos não ácidos não podem utilizar o amónio de forma muito eficiente, e requerem o nitrato de anião (NO3+) como sua fonte de absorção de azoto. O nitrato é geralmente derivado pela oxidação bacteriana da amônia para nitrito, e depois para nitrato, num importante processo ecológico conhecido como nitrificação. Como as espécies de bactérias que realizam a nitrificação são extremamente intolerantes à acidez, este processo não ocorre a taxas significativas em solos ácidos ou águas. Esta é a razão pela qual as plantas que crescem em habitats ácidos só podem confiar na amônia como sua fonte de nutrição nitrogenada.
Porque a amônia é um cátion carregado positivamente, ela é mantida relativamente fortemente por reações de troca iônica que ocorrem nas superfícies de minerais argilosos e matéria orgânica nos solos. Consequentemente, a amônia não é lixiviada com muita eficácia pela água, uma vez que percola para baixo através do solo. Isto é em contraste com o nitrato, que é altamente solúvel na água do solo e é lixiviado prontamente. Como resultado, a poluição por nitrato pode ser um problema importante em áreas agrícolas que foram fortemente fertilizadas com fertilizantes contendo nitrogênio.
Humans e amonificação
Humans têm uma grande influência no ciclo do nitrogênio, especialmente através do uso de fertilizantes na agricultura. Sob condições de nutrientes limitados, os agricultores geralmente tentam aumentar a disponibilidade de nitrogênio no solo, particularmente como nitrato, e em menor grau, como amônia. As taxas de fertilização em sistemas de agricultura intensiva podem exceder 446,2 lb/ac (500 kg/ha) de nitrogênio por ano. O nitrogênio no fertilizante pode ser adicionado como nitrato de amônio (NO4 NH4) ou como uréia. O último composto deve ser amonificado antes que as formas inorgânicas de nitrogênio estejam presentes, ou seja, o amônio e o nitrato que podem ser absorvidos pelas plantas. Em alguns sistemas agrícolas, o composto ou outros materiais orgânicos podem ser adicionados aos solos como condicionador e fertilizante. Nesses casos, o nitrogênio orgânico é convertido em amônia disponível através da amonificação microbiana, e o nitrato pode posteriormente ser gerado através da nitrificação.
Em situações onde as taxas de fertilização são excessivas, a capacidade do ecossistema de assimilar a entrada de nitrogênio se torna saciada. Embora a amônia produzida pela amonificação não lixivie facilmente, o nitrato lixivia, e isto pode levar a
KEY TERMS
Decomposição- A decomposição das moléculas complexas que compõem os organismos mortos em nutrientes simples que podem ser reutilizados por organismos vivos.
Eutrofização- Um processo natural que ocorre num lago ou lago envelhecido à medida que esse corpo de água vai aumentando gradualmente a sua concentração de nutrientes vegetais.
Lixiviação- O processo de movimentação de substâncias dissolvidas no solo juntamente com a água percolada.
Nutriente- Qualquer substância química que é necessária para a vida.
poluição das águas subterrâneas e superficiais, tais como riachos e rios. A poluição das águas subterrâneas com nitrato representa riscos para a saúde humana, enquanto as águas superficiais podem experimentar um aumento da produtividade através da eutrofização.
Recursos
BOOKS
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Bill Freedman