Cicli

Decomposizione Quando piante e animali muoiono,i loro corpi vengono decomposti da

batteri. Durante la decomposizione, lo zolfo contenuto nelle proteine degli organismi morti

viene rilasciato come acido solfidrico (H₂S).

Lo zolfo organico, dopo la decomposizione degli organismi, segue percorsi diversi a

seconda delle condizioni ambientali in cui avviene la decomposizione. Le condizioni

possono essere **aerobiche** (presenza di ossigeno) o **anaerobiche** (assenza o scarsità

di ossigeno), e questi scenari influenzano notevolmente il destino dello zolfo.

1. **Condizioni Aerobiche (presenza di ossigeno)**

In un ambiente aerobico, i microrganismi che decompongono la materia organica, come

batteri e funghi, utilizzano ossigeno per svolgere le loro funzioni. Il destino dello zolfo

organico in queste condizioni è principalmente il seguente:

- **Mineralizzazione**: I decompositori scompongono lo zolfo organico (contenuto ad

esempio negli amminoacidi) e lo convertono in **solfati (SO₄²⁻)**, che sono la forma ossidata

dello zolfo. Questo processo richiede ossigeno, in quanto l'ossidazione dello zolfo produce

solfati.

- **Ritorno nel ciclo biologico**: I solfati così prodotti sono solubili in acqua e possono

essere:

- **Assorbiti dalle piante** tramite le radici, completando così il ciclo dello zolfo.

- **Lisciviati nelle acque sotterranee** e nelle falde acquifere, oppure accumulati nei corpi

idrici, come fiumi e laghi.

2*Condizioni Anaerobiche (assenza di ossigeno)**

In un ambiente anaerobico, dove l'ossigeno è scarso o assente (come in paludi, fondali

marini, sedimenti, zone paludose o ambienti profondi privi di circolazione d'aria), il destino

dello zolfo organico cambia radicalmente. In queste condizioni:

- **Riduzione del solfato**: I batteri **riduttori di solfato** utilizzano i solfati (SO₄²⁻) presenti

nel suolo o nell'acqua come accettori di elettroni durante la respirazione anaerobica. In

questo processo, i solfati vengono **ridotti** a **solfuro di idrogeno (H₂S)**, un gas tossico

con un odore caratteristico di uova marce.

- **Rilascia nell'atmosfera**: Il solfuro di idrogeno prodotto può essere rilasciato

nell'atmosfera, dove può ossidarsi nuovamente a biossido di zolfo (SO₂) e quindi partecipare

al ciclo atmosferico dello zolfo.

- **Reazioni chimiche nei sedimenti**: Il solfuro di idrogeno (H₂S) può anche reagire con i

metalli presenti nel suolo o nei sedimenti, come il ferro, formando **solfuri metallici** (come il

**solfuro di ferro**, FeS). Questi solfuri si depositano nei sedimenti e possono restare

intrappolati lì per lunghi periodi.

Confronto tra condizioni aerobiche e anaerobiche:

- In **condizioni aerobiche**, lo zolfo organico viene ossidato e convertito in solfati (SO₄²⁻),

che possono essere riutilizzati da piante o lisciviati nelle acque.

- In **condizioni anaerobiche**, invece, i solfati vengono ridotti a solfuro di idrogeno (H₂S),

che può essere rilasciato nell'atmosfera o precipitare come solfuri metallici nei sedimenti.

Sintesi finale:

In sintesi, dopo la decomposizione:

- In **ambienti aerobici**, lo zolfo organico si trasforma in **solfati (SO₄²⁻)**.

- In **ambienti anaerobici**, lo zolfo viene ridotto a **solfuro di idrogeno (H₂S)** o

trasformato in **solfuri metallici** (come FeS).

Ciclo dell’ azoto

Il ciclo dell’azoto è un processo naturale attraverso il quale l’azoto, un elemento essenziale

per la vita, viene trasformato e riutilizzato nell’ambiente. L’azoto è fondamentale per tutti gli

esseri viventi perché fa parte delle proteine e del DNA, ma la maggior parte degli organismi

non può utilizzarlo direttamente nella sua forma gassosa (N₂), che costituisce circa il 78%

dell’aria che respiriamo. Il ciclo dell’azoto permette di convertire l’azoto gassoso in forme che

le piante e gli animali possono utilizzare.

Fasi principali del ciclo dell’azoto:

1. Fissazione dell’azoto:

* L’azoto atmosferico (N₂) viene trasformato in ammoniaca (NH₃) o ammonio (NH₄⁺), che

sono forme di azoto utilizzabili dalle piante.

* Questo processo avviene grazie a batteri speciali chiamati batteri azotofissatori che vivono

nel suolo o nelle radici di alcune piante (come i legumi).

* La fissazione dell’azoto può anche avvenire attraverso fenomeni naturali come i fulmini.

La nitrogenasi è un enzima chiave nel processo di fissazione biologica dell’azoto, che

permette ad alcuni microrganismi di convertire l’azoto atmosferico (N₂), che è inerte e

inutilizzabile dalla maggior parte degli organismi, in ammoniaca (NH₃), una forma di azoto

che può essere assorbita e utilizzata dalle piante e da altri organismi viventi.

La nitrogenasi è inattivata dall’ossigeno, perché il processo di fissazione dell’azoto è

estremamente sensibile alla presenza di questo gas. Per questo motivo, i microrganismi che

fissano l’azoto devono adottare strategie particolari per proteggere l’enzima dall’ossigeno,

come: • Creare ambienti anaerobici locali nei noduli radicali (grazie alla

leghemoglobina, una proteina che lega l’ossigeno). La legaemoglobine ha un'elevata affinità

all’ossigeno, dunque si lega subito a quest’ultimo e favorisce la riduzione di ossigeno che

giunge agli azotofissatori .

2. Ammonificazione:

* Quando le piante e gli animali muoiono o producono rifiuti, i batteri e i funghi

decompongono il materiale organico, trasformando l’azoto in ammoniaca (NH₃) o ammonio

(NH₄⁺). Questo processo si chiama ammonificazione.

* L’ammonio prodotto può essere assorbito direttamente dalle piante o può subire ulteriori

trasformazioni.

3. Nitrificazione:

* Alcuni batteri del suolo convertono l’ammonio (NH₄⁺) in nitriti (NO₂⁻) e poi in nitrati (NO₃⁻)

attraverso un processo chiamato nitrificazione.

* I nitrati sono una delle forme principali di azoto che le piante possono assorbire e utilizzare

per crescere.

4. Assimilazione:

* Le piante assorbono nitrati (NO₃⁻) o ammonio (NH₄⁺) attraverso le radici e li utilizzano per

costruire proteine e altre molecole essenziali.

Amminazione e Transaminazione.

Una Volta Che Il Nitrato È Penetrato Nella cellula,esso viene nuovamente ridotto ad

ammonio.Questo Processo Di riduzione richiede energia. Gli ioni ammonio vengono

trasferiti a composti carboniosi per produrre amminoacidi altri composti organici azotati

(aminazione)

* Quando gli animali mangiano le piante, assimilano l’azoto contenuto in queste molecole.

5. Denitrificazione:

* Infine, i batteri presenti nel suolo in condizioni prive di ossigeno (anaerobiche) trasformano

i nitrati (NO₃⁻) di nuovo in azoto gassoso (N₂), che viene rilasciato nell’atmosfera. Questo

processo si chiama denitrificazione.

* La denitrificazione chiude il ciclo, riportando l’azoto nell’atmosfera.

Tuttavia, l’intervento umano ha fortemente modificato questo equilibrio. Ecco come:

1. Uso eccessivo di fertilizzanti azotati

L’agricoltura è la principale fonte di alterazione del ciclo dell’azoto. I fertilizzanti chimici

azotati, utilizzati per migliorare la crescita delle colture, aggiungono grandi quantità di azoto

reattivo (sotto forma di nitrati e ammoniaca) ai terreni. Questo ha effetti su più fronti:

• Lisciviazione dei nitrati: Una parte dell’azoto applicato al suolo non viene

assorbita dalle piante e, tramite le piogge, finisce nelle acque sotterranee e nei corsi

d’acqua. Questo causa l’inquinamento delle acque, con conseguenze sulla salute umana e

sugli ecosistemi acquatici.

• Eutrofizzazione: Come per il fosforo, l’eccesso di azoto nei corpi idrici

alimenta la crescita di alghe e piante acquatiche, portando a fenomeni di eutrofizzazione.

Questo riduce l’ossigeno disciolto nelle acque e crea zone morte, con gravi impatti sulla

biodiversità.

2. Combustione di combustibili fossili

L’uso di combustibili fossili (come carbone, petrolio e gas naturale) nei trasporti, nell’industria

e nella produzione di energia è un’altra fonte significativa di azoto reattivo. Durante la

combustione, l’azoto presente nell’aria si combina con l’ossigeno e forma ossidi di azoto

(NOₓ), che hanno diversi effetti:

• Piogge acide: Gli NO emessi nell’atmosfera contribuiscono alla formazione di

acido nitrico, che cade al suolo sotto forma di pioggia acida, danneggiando foreste, laghi,

terreni e costruzioni.

• Inquinamento atmosferico: Gli ossidi di azoto sono precursori dello smog

fotochimico, che ha effetti nocivi sulla salute umana, provocando problemi respiratori e

danneggiando le colture.

Ciclo del carbonio

Le riserve più abbondanti di carbonio si trovano nella litosfera, dove si trova sotto forma di

roccia, come depositi inorganici prevalentemente nella forma di carbonati e

come depositi organici fossili quali scisti bituminosi, carbone e petrolio, che si sono

accumulati in centinaia di milioni di anni. Anche se la roccia sedimentaria rappresenta il pool

di riserva più abbondante è tuttavia quello più

stabile, quello meno attivo, ecco perché ancora una volta il ciclo di questo elemento viene

annoverato tra quelli gassosi.

Il ciclo del carbonio è un processo naturale fondamentale attraverso il quale il

carbonio viene scambiato tra l’atmosfera, gli organismi viventi e l’ambiente non

vivente. Il carbonio è un elemento chiave nella chimica della vita ed è essenziale per

la produzione di biomolecole come carboidrati, proteine e lipidi. Ecco una

spiegazione dettagliata e semplice del ciclo del carbonio:

Fasi del Ciclo del Carbonio

1. Assorbimento del Carbonio da parte delle Piante

• Fotosintesi: Le piante assorbono il carbonio sotto forma di anidride carbonica

(CO₂) dall’atmosfera attraverso un processo chiamato fotosintesi.

• Processo: Utilizzando la luce solare, le piante convertono il CO₂ e l’acqua

(H₂O) in glucosio (C₆H₁₂O₆) e ossigeno (O₂). Il glucosio viene utilizzato per la crescita e lo

sviluppo delle piante, mentre l’ossigeno viene rilasciato nell’atmosfera.

2. Consumazione del Carbonio

• Catena Alimentare: Gli animali e altri organismi consumano piante e si

nutrono dei loro composti organici. Durante la digestione, il carbonio contenuto nel cibo

viene utilizzato per costruire le loro biomolecole (come proteine e lipidi) e viene anche

rilasciato sotto forma di CO₂ attraverso la respirazione.

3. Respirazione

• Respirazione Cellulare: Sia le piante che gli animali rilasciano CO₂

nell’atmosfera attraverso la respirazione cellulare. In questo processo, il glucosio viene

degradato per produrre energia, e il CO₂ è un prodotto di scarto.