Cycle de l'azote - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
Le cycle de l'azote est un cycle biogéochimique qui décrit la succession des modifications subies par les différentes formes de l'azote (diazote, nitrate, nitrite, ammoniac, azote organique).
Généralités
L'atmosphère est la principale source d'azote, sous forme de diazote, puisqu'elle en contient 79 % en volume. L'azote, composé essentiel à de nombreux processus biologiques, se retrouve entre autres dans les acides aminés constituant les protéines, et dans les bases azotées présentes dans l'ADN. Des processus sont nécessaires pour transformer l'azote atmosphérique en une forme assimilable par les organismes.
L'azote atmosphérique est fixé par des bactéries présentes dans le sol, telles que Azobacter vinelandii, grâce à une enzyme, la nitrogénase. Celles-ci produisent de l'ammoniaque (NH4OH) à partir de l'azote atmosphérique et de l'hydrogène de l'eau. Certaines de ces bactéries, comme Rhizobium, vivent en symbiose avec des plantes, produisant de l'ammoniaque nécessaire aux plantes, en contrepartie des glucides de la plante dans la rhizosphère. L'ammoniaque peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts par des bactéries saprophytes sous forme d'ions ammonium (NH4+).
Dans les sols bien oxygénés, mais aussi en milieu aquatique oxygéné, des bactéries transforment l'ammoniac en nitrite (NO2-), puis en nitrates (NO3-), au cours du processus de nitrification. On peut décomposer cette transformation en nitritation et nitratation.
Les végétaux absorbent grâce à leurs racines les ions nitrate (NO3-) et, dans une moindre mesure, l'ammonium présent dans le sol, et les incorporent dans les acides aminés et les protéines. Les végétaux constituent ainsi la source primaire d'azote assimilable par les animaux.
En milieu Anoxique, (sol ou milieu aquatique non oxygéné) des bactéries dites dénitrifiantes transforment les nitrates en gaz diazote, c'est la dénitrification.
Dans un aquarium
Dans un aquarium, ce sont les déjections des poissons et la nourriture non consommée qui sont à l'origine de la formation d'ammoniac. Ce produit extrêmement toxique pour les animaux aquatiques est transformé en en nitrates beaucoup moins toxiques et bénéfiques aux plantes par des bactéries présentes naturellement ou artificiellement (plantées) dans l'aquarium.
Les bactéries nitrosomonas transforment l'ammoniac en nitrites, eux-mêmes très toxiques pour les animaux aquatiques. Et les bactéries nitrobacter transforment les nitrites en nitrates. Nitrates qui sont alors absorbées par les plantes présentes dans l'aquarium.
Lors du premier remplissage de l'aquarium, ces bactéries sont absentes de l'eau. Les populations de bactéries vont apparaître progressivement à partir du moment où l'aquarium est rempli, le lancement du cycle nécessite environ 3 semaines. L'accumulation d'ammoniac va provoquer la prolifération de la première population de bactérie. Ces bactéries vont transformer l'ammoniac en nitrites. Au bout de quelques jours l'accumulation de nitrites, dû à la première population de bactéries va provoquer la prolifération de la deuxième population de bactéries, qui va faire retomber la concentration de nitrites. La concentration de nitrites redescend jusqu'à être totalement indétectable, a partir de ce moment l'aquarium est sain pour les poissons.
La plupart des aquariums ont un excédent de poissons, et pas assez de plantes par rapport à la quantité de nitrates produites. Les nitrates finissent par s'accumuler dans l'eau, et il est alors nécessaire de les diluer régulièrement au bout de une à deux semaines en remplaceant une part de l'eau de l'aquarium par de l'eau "neuve". La fréquence des remplacements dépendra de la sensibilité des animaux. De nombreux poissons supportent des concentration jusqu'à 50 mg/l. Par contre, les coraux “durs“ ne supportent pas des concentrations supérieures à 2 mg/l.
Les bactéries dégradant l'ammoniac et les nitrites sont présentes dans l'eau, le sol de l'aquarium et le filtre. Le brassage provoqué par le filtre et la pompe amène l'eau riche en oxygène de la surface vers le fond, et assure la survie des bactéries - qui ont besoin d'oxygène pour vivre -, il sert également à mettre en contact les bactéries présentes dans le filtre avec l'eau de l'aquarium.
À partir du moment où le cycle de l'azote est en route, on dit que l'aquarium est cyclé: L'ammoniac et les nitrites qui se forment dans l'eau sont immédiatement transformés, et les concentrations restent à des niveaux indétectables.
