Cycle De L'azote Flashcards
Formes de N réduites
- NH3/NH4+: NO=3, NH3= forme gazeuse( volatilisation possible), NH4+= forme dissoute assimilable par prod primaire (complexation possible)
- Norg= R-NH2: NO=3, a.a. (protéines) et bases azotées (ADN/ARN)
Formes de N oxydées
- N2O (oxyde nitreux= gaz): NO=+1
- NO (oxyde nitrique= gaz): NO=+2
- NO2- (nitrites): NO=+3
- NO3- (nitrates): NO=+5: forme très soluble (lessivage), assimilable par prod primaire
Forme de N neutre
N2= azote gazeux (utilisable uniquement par bactéries fixatrices d’N)
Réservoirs de N actifs
Organismes vivants
M.O.
Réservoirs de N inactifs
Atm: qté très élevé mais fixation limitée
Roches ignées et sédimentaires: très peu utilisables
Sels inorg: [] faible, solubles donc pas accumulation
Volatilisation de l’ammoniac
NH3(sol) vers NH3(air)
NH3= gaz à pH de 10
Qd pH augmente(sinon sous forme NH4+)
Qd bcp de vent
Complexation avec le sol
NH4+ vers NH4+ lié
Charge + permet liaison avec éléments -:
argile, m.o., uorgs
Rend NH4+ - dispo
Lessivage des nitrates
NO3- vers NO3- (vers autre habitat)
Forme d’N la + soluble= perte par lessivage + important si déforestation (pcq sinon végétaux l’assimile)
Effets négatifs:
-pertes $
-risque d’eutrophisation
-danger pour santé humaine (si ds eau de consommation)
Fixation d’azote (chimique)
Peu Procédés industriels Action volcanique Radiations ionisantes Éclairs
Fixation d’azote (biologique)
Seulement par procaryotes Symbiotiques (+) ou non Ac enzyme nitrogénase (sensible à O2) Rx demande bcp d'É Org aérobies ou anaérobies (adaptations nécessaires pour org aérobie)
Fixation d’azote (Symbiotique)
1.Bactéries ds nodules des légumineuses :
ex: Rhizobium, fournissent NH4+ à plante, Nodules fournissent Corg, protection, O2 par leghémoglobine(lg)
2.Actinobactéries ds nodules de non légumineuse:
Ex: Frankia (ac aulne) = Actinorhizes
3.Cyanobactéries en association:
ex: lichens
Fixation d’azote (non symbiotique)
- Bactéries libres en anaérobie: Clostridium
- Cyanobactéries libres ( pas en association, hétérocystes: fixation N2 seulement ds hétérocystes, paroi épaisse, échange Corg et NH4+ ac c voisines
- Bactéries libres ( ou faiblement associées aux racines = rhizocoenoses): Azotobacter
Nitrogénase
N2+6é+É vers 2NH4+
Enzyme très sensible à O2 donc rx doit se faire en anaérobiose
1.Adaptations nécessaires pour org aérobie:
Respiration rapide (limiter la [O2] intra c) ex: Azotobacter
Capsule (limiter la [O2] intra c)
Hétérocystes( paroi c épaisse pour confiner processus)
Agrégation c , moins [O2] ds centre agrégat
Relation symbiotique ac c végétales (aucune adaptation nécessaire pour org anaérobie) Ex: Clostridium
2.Rx influencée par:
-[Corg], plupart sont hétérotrophes donc si Corg diminue alors diminue fixation N2
-[O2], adaptations pour diminuer [O2] pcq nitrogénase sensible O2, bcp sont aérobies donc besoin limiter la [O2] intra O2 pour resp
-[N assimilable], rx demande É donc pas faire si pas nécessaire si [Nass] augmente fixation N2 diminue
- pH, si diminue fixation N2 pcq métaux lourds +dispo
Nitrification
NH3 vers NO2- vers NO3-
Processus aérobie (oxydation), par chimiotrophes(croissance lente), en 2 étapes: nitritation et nitratation
Rx complète affectée par:
[O2] donc texture et aération du sol
PH si bas - nitrification (rétro-inhibition, libération de H= et ralentit rx)
T opt=30-35 C
Compétition pour NH4+: immobilisation vs nitrification
Tanins végétaux: contrôle nat des pertes d’N pour végétaux si tanins élevé diminue nitrification
Nitritation
2NH3+ 3O2 vers NO2- +H+ +É Sol doit être bien aéré Rx acidifiante (rétroinhibition) É sert à assimiler le CO2 car chimiolithotrophes sont autotrophes NO2- : phytotoxine et s'accumule pas Nitrosomas
Nitratation
2NO2- + 1/2 O2 vers NO3- +É
NO2-: phytotoxine et s’accumule pas
Sol doit être bien aéré
Nitrobacter
Effet négatif et positif de nitrification complète
Effets +:
+ N assimilable pour plantes pcq NO3- + soluble et NH4+ adsorbé ac sol et m.o. = - dispo que NO3-
Diminue qté NH4+ ds eau, - toxique pour poissons en qté élevé
Effets -:
Diminue qté N ds sol car NO3- facilement lessivé
Perte de $ ( diminue prod pcq - fertilisant)
Pollution = risque d’eutrophisation
Danger pour santé humaine: diminue transport O2 par Hg, prod chloramine en présence m.o. et Cl
Assimilation
NO3- ou NH4+ (ext c) vers NO3- ou NH4+(int c)
Végétaux préfère NH4+ mais assimilent + NO3-, pcq NH4+ souvent complexé au sol donc - dispo
Type d’ions qui entre ds c influence pH environnant: NH4+= diminue pH car H+ sort c pour faire entrer ion+, NO3-= augmente pH car OH- ou HCO3- sort de c
Assimilation de Norg (sous forme a.a.) via mycorhize seulement
Immobilisation
NH4+ ou NO3- vers Norg
Seulement fait par prod primaire
Transfo de Ninorg en Norg (ex: a.a., protéines, sucres aminés, acides nucléiques) ds les organismes
Prédation et consommation
Norg vers Norg
Hétérotrophes
N transféré d’un échelon à l’autre du réseau alimentaire
Réduction assimilative des nitrates
NO3- vers Norg
Aérobie ou anaérobie selon org
(NO3- vers NH4+ vers glutamine vers a.a.)
Excrétion de Norg et mortalité
Norg vers Norg
ex: Urée (NH2-CO-NH2)
Ammonification (décomposition/minéralisation et excrétion de NH4+)
Norg vers NH4+
Aérobie favorisée mais peut être fait en anaérobie
Sécrétion ou m.o. morte
Dégradation des protéines, sucres aminés (chitine, peptidoglycane) et acides nucléiques (dégradation rapide donc pas accumulation) en NH4+
Par uorgs (bactéries et mycètes surtout) et animaux
Rôle des animaux:
Bris physiques
Minéralisation ds intestins
Libération de NH4+ par poissons
Dénitrification (resp nitrates)
NO3_ vers N2 (réduction)
Resp aérobie (NO3- = accepteur final d’é)
Par bactéries hétérotrophes: Pseudomonas
Rx influencée par:
[NO3-] élevé= dénitrification + (substrat rx)
Corg élevé= dénitrification + ( bcp sont hétérotrophes)
[O2] faible= dénitrification + (car rx en anaérobie)
Humidité élevé= dénitrification + (car bcp d’eau= anaérobie)
PH (optimal = 6-8, + lent si pH acide) et T
Rx complète comporte pls étapes, mais pas tjrs complète car dépend uorgs présents et cond enviro
En général rx pas très bonne
NO2= toxiques , prod nitrosamines
NO et N2O = catalysent destruction couche d’ozone
N2= perte de N ds atm ( environ 15% engrais azotés perdus)
Effets négatifs de dénitrification complète et sol’n pour l’éviter
Effets -:
- N assimilables pour plantes donc - perte N du sol vers atm
Pertes $, - prod pcq - fertilisants
Prod de substances toxiques pour santé humaine
Effet néfaste pour couche ozone
Sol’n:
Inhibiteur nitrification , diminue [NO3]
Augmenter fixation bio de N2 (pour compenser)
Optimiser temps et taux application des engrais ( pas avant pluie pcq lessivage)
Maximiser engrais sous forme Norg ( libération graduelle d’Nass)
Améliorer drainage du sol
Oxygéner eau d’un aquarium
