Comprendre le cycle de l’azote

L’azote gazeux (N2) constitue 78 % de l’atmosphère de la Terre. Cela fait beaucoup d’azote dans l’air! Mais à quoi l’azote sert-il? Pour répondre à cette question, nous allons examiner le cycle de l’azote.

Le cycle de l’azote décrit la manière dont l’azote circule dans l’environnement. Il a beaucoup d’incidences importantes sur la planète. Par exemple, il aide de nombreux êtres vivants à recevoir l’azote nécessaire à leur survie.

Apprenons-en plus sur ce cycle, en commençant par ses trois étapes : la fixation de l’azote, la nitrification et la dénitrification. Ensuite, nous examinerons les incidences des activités humaines sur lui.

Étape 1 : La fixation de l’azote

Équation simplifiée (non équilibrée) de la réaction chimique de la conversion de l’azote gazeux en ammoniac

N₂ + H⁺ → NH₃ + H₂

Tous les êtres vivants ont besoin d’azote. L’azote est l’un des éléments constitutifs de tous les acides aminés. Les acides aminés se combinent pour former des protéines, qui sont des composantes importantes des cellules. L’azote est aussi un élément essentiel de la chlorophylle, dont les plantes ont besoin pour la photosynthèse.

Cependant, ton organisme ne peut pas utiliser directement l’azote gazeux présent dans l’air. Les autres animaux et les plantes ne le peuvent pas non plus. C’est pourquoi la première étape du cycle de l’azote est si importante. Elle permet de transformer l’azote gazeux en une forme que les êtres vivants peuvent assimiler. Ainsi, les plantes peuvent absorber une molécule à base d’azote appelée ammoniac (NH₃). L’ammoniac est constitué d’un atome d’azote lié à trois atomes d’hydrogène.

L’azote gazeux est constitué de deux atomes d’azote liés entre eux. Le processus de conversion de l’azote gazeux en ammoniac s’appelle la fixation de l’azote.

La fixation de l’azote peut se produire dans différents milieux. Ainsi, dans le sol, elle peut se faire par l’intermédiaire de bactéries qui y sont présentes ou de bactéries se trouvant dans les racines de certaines plantes, notamment de nombreuses légumineuses. La fixation de l’azote peut aussi avoir lieu dans l’air grâce à la foudre. Enfin, elle se fait dans les océans. On parle alors de « fixation de l’azote océanique ». L’ammoniac qui résulte de ce processus est absorbé par le phytoplancton. Une nouvelle étude montre que c’est dans les zones côtières que le taux de fixation de l’azote océanique est le plus élevé (lien en anglais).

Quand l’azote est sous forme d’ammoniac, les végétaux peuvent l’absorber et le métaboliser. Les animaux, dont les êtres humains, absorbent l’azote dont ils ont besoin en mangeant ces végétaux.

Le savais-tu?

Les légumineuses, comme les pois et les haricots, sont capables de fixer l’azote.

Étape 2 : La nitrification

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion de l’ammoniac en nitrite

NH₃ + O₂ → NO₂− + H⁺

Équation de la réaction chimique de la conversion du nitrite en nitrate

2 NO₂− + O₂ → 2 NO₃−

La nitrification est la deuxième étape du cycle de l’azote. Tout l’ammoniac produit à l’étape de la fixation de l’azote n’est pas absorbé par les végétaux. Les bactéries présentes dans le sol peuvent en utiliser une partie pour fabriquer du nitrite (NO₂-). Le nitrite peut ensuite être converti en nitrate (NO₃-,), qui participe lui aussi à la croissance des végétaux.

La nitrification est un processus aérobie. Cela signifie que ce processus a besoin d’oxygène (O2) pour avoir lieu. Pour créer du nitrate et du nitrite, un atome d’azote doit se lier à des atomes d’oxygène.

Étape 3 : La dénitrification

La dénitrification est la dernière étape du cycle de l’azote. Elle se produit quand certains types de bactéries absorbent du nitrate et le transforment en azote gazeux, qui est libéré dans l’air. Contrairement à la nitrification, la dénitrification est un processus anaérobie. Cela signifie que ce processus n’a pas besoin d’oxygène pour avoir lieu.

Quelles sont les incidences des activités humaines sur le cycle de l’azote?

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion du nitrate en azote gazeux

NO₃− → NO₂− → NO + N₂O → N₂

Les activités humaines peuvent avoir des incidences potentiellement néfastes sur le cycle de l’azote. Certaines activités peuvent provoquer une augmentation du niveau d’azote à certaines étapes du cycle.

Par exemple, certains engrais contiennent de l’azote sous forme d’ammoniac et de nitrate. Si l’on utilise trop de ces engrais, le surplus d’azote peut ruisseler dans les cours d’eau environnants et provoquer ce que l’on appelle leur eutrophisation. L’eutrophisation est un processus au cours duquel un excès d’éléments nutritifs dans l’eau entraîne une croissance rapide des algues et des végétaux appelée prolifération d’algues. Lorsque ces algues meurent, leurs microbes se décomposent. Cette décomposition consomme énormément d’oxygène dissous, et celui-ci se raréfie à un point tel que peu d’organismes arrivent à survivre dans ce milieu. Les poissons et certaines zones de la région touchée finissent par mourir. Ces zones sont parfois appelées « zones mortes ».

Les processus de nitrification et de dénitrification produisent un puissant gaz à effet de serre appelé oxyde nitreux (N₂O). Cependant, environ 40 % de l’oxyde nitreux présent dans l’atmosphère résultent des activités humaines. Par exemple, certaines activités agricoles font augmenter la teneur en azote du sol, ce qui intensifie les processus de nitrification et de dénitrification, et, au bout du compte, accroît la quantité d’oxyde nitreux libéré dans l’atmosphère.

L’une des solutions pour réduire l’eutrophisation et les émissions d’oxyde nitreux serait que les jardiniers et les agriculteurs utilisent uniquement la quantité d’engrais dont leurs plantes ont besoin. Hélas, c’est plus facile à dire qu’à faire, car il peut être très difficile de déterminer la juste quantité.

Les végétaux, les animaux et les bactéries ont vraiment besoin d’azote pour se développer. Grâce au cycle de l’azote, l’azote présent dans l’atmosphère est transformé en une forme assimilable pour eux. Le cycle de l’azote influe de nombreuses manières différentes sur la vie sur notre planète. Ainsi, il permet notamment à ton organisme de recevoir la dose quotidienne d’azote dont tu as besoin!