Il ruolo biologico dell’azoto: l’importanza per la vita e il problema dell’eutrofizzazione

L'azoto (simbolo N) è un elemento chimico fondamentale per la vita: si trova in proteine e acidi nucleici, in assoluto due delle biomolecole più importanti. La sua disponibilità biologica è strettamente legata al ciclo dell'azoto ma, d'altro canto, un suo eccesso può causare seri pericoli per l'ambiente.
In che contesto e a che livelli l'azoto è considerato "buono", in che casi "cattivo" e in cosa consiste il fenomeno dell'eutrofizzazione?

L'azoto è alla base della vita

A livello biologico assieme a idrogeno, ossigeno, potassio, zolfo ecc., l'azoto è uno degli elementi basilari della vita. Senza azoto non avremmo acidi nucleici e proteine, due delle categorie di biomolecole più importanti per gli esseri viventi! Gli acidi nucleici (DNA ed RNA) sono polimeri, macromolecole formate da lunghe catene di nucleotidi, composti da uno zucchero, una base azotata (che per l'appunto contiene azoto) e alcuni gruppi fosfato.

Senza generalizzare troppo, tutto ciò che siamo come specie e come individui è scritto nel nostro DNA e dipende proprio dall'ordine in cui sono disposte le basi azotate, che sono solamente 4: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Quasi da non credere!

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Cos’è, come funziona e perché è importante il ciclo dell’azoto

Anche le proteine sono dei polimeri: i singoli monomeri, disposti in fila come i vagoni di un treno, prendono il nome di amminoacidi e sono anch'essi costituiti da azoto, carbonio, idrogeno e ossigeno. Tra i migliaia di amminoacidi esistenti ne spiccano 20 che costituiscono le proteine: alanina, cisteina, acido aspartico, acido glutammico, fenilalanina, glicina ecc.
Insomma, senza azoto non potremmo funzionare!

L'importanza dell'azoto per le piante

L'azoto, come abbiamo capito, è importante ma non è sempre disponibile nell'ambiente. Anzi, è forse uno dei principali fattori limitanti per gli esseri viventi assieme all'acqua. Le piante, ad esempio, se non trovano sufficiente azoto in forma organica nel terreno possono attuare delle soluzioni ingegnose per ottenerlo: possono nutrirsi di animali come fanno le piante carnivore oppure possono entrare in simbiosi con batteri azotofissatori.

Come si nutrono le piante carnivore

Le piante carnivore sono vegetali che crescono solitamente in suoli poveri di azoto organico. La loro peculiarità sta nel fatto che, tramite diversi metodi, hanno imparato a catturare gli insetti di cui si nutrono, sfruttandone l'alto contenuto di proteine e azoto e sopperendo alla loro mancanza nel terreno.

Le simbiosi tra piante e batteri

Una simbiosi mutualistica è un'interazione tra due organismi, vantaggiosa per entrambi. Uno degli esempi più mirabili di simbiosi è quella tra piante leguminose (piante come fagiolo, ceci, soia e simili che, non a caso, forniscono prodotti vegetali tra i più ricche di proteine) con alcuni batteri del genere Azotobacter. Tramite modificazioni delle radici questi batteri trovano, all'interno dei cosiddetti noduli radicali, le condizioni ideali per operare una delle reazioni più affascinanti del ciclo dell'azoto: l'azotofissazione.

In pratica questi batteri riescono a trasformare l'azoto atmosferico in azoto organico rendendolo disponibile per la piante e gli altri esseri viventi, permettendo l'ingresso di azoto nel compartimento biologico del ciclo.  Non fosse per questa straordinaria capacità, non ci sarebbe abbastanza azoto, e di conseguenza acidi nucleici e proteine, per tutti gli esseri viventi.

Il problema dell'eutrofizzazione

L'azoto assimilabile dalle piante si trova solitamente sotto forma di molecole cariche negativamente. Anche il suolo è solitamente carico negativamente e ciò implica che questo fondamentale nutriente sia facilmente lisciviato (allontanato) ad opera dell'acqua. Proprio per questa sua scarsa capacità di immagazzinarsi nel terreno, in agricoltura deve essere continuamente aggiunto artificialmente tramite fertilizzanti.

Questi fertilizzanti, oltre a richiedere un'enorme spesa energetica per essere prodotti, hanno lo svantaggio di essere anch'essi carichi negativamente e quindi facilmente lisciviabili tanto quanto l'azoto naturale. Tutto questo azoto, allontanato dall'acqua piovana, si accumula nei bacini idrici dove rappresenta un'immensa fonte nutritiva per molte tipologie di alghe. Alghe che iniziano a crescere in maniera incontrollata riducendo l'ossigeno negli strati di acqua più profonda, impattando di conseguenza tutte le comunità animali e vegetali legate al bacino idrico.
Ci troviamo così di fronte ad un fenomeno noto come eutrofizzazione, dato dall'eccesso di sostanze nutritive nell'ambiente (in genere nitrati e fosfati) che alimentano e accelerano la crescita vegetale, generando conseguenti fenomeni di anossia – cioè mancanza di ossigeno – che porta alla morte molte forme di vita acquatiche.