Les atomes d’azote, présents dans toutes les protéines et l’ADN, sont recyclés entre les constituants abiotiques et biotiques de l’écosystème. Cependant, la principale forme d’azote sur Terre est l’azote gazeux, qui ne peut pas être utilisé par la plupart des animaux et des plantes. Ainsi, l’azote gazeux doit d’abord être converti en une forme utilisable par des bactéries fixatrices d’azote avant qu’il puisse traverser d’autres organismes vivants. L’utilisation d’engrais contenant de l’azote et de déchets animaux dans l’agriculture humaine a grandement influencé le cycle naturel de l’azote.
Environ 78 % de l’air que nous respirons est de l’azote gazeux. Cependant, sous cette forme, N2, peu d’organismes sont capables de l’utiliser. L’azote constitue des molécules essentielles dans tous les organismes, comme les protéines et l’ADN. Incapables d’utiliser la forme atmosphérique de l’azote, la plupart des organismes utilisent les sous-produits des procaryotes fixant l’azote et le nitrifiant. La fixation de l’azote convertit l’azote gazeux (N2) en ammoniac (NH3), tandis que la nitrification convertit NH3 en nitrites (NO2–) et en nitrates (NO3–). Les plantes peuvent utiliser directement l’ammoniac et les nitrates, et les organismes qui mangent des plantes obtiennent de l’azote en ingérant des plantes. Lorsque ces organismes meurent, les bactéries dans le sol sont capables de convertir l’azote organique en ammoniac au cours d’un processus appelé ammonification. Grâce à la dénitrification, les bactéries aérobies peuvent alors transformer l’ammoniac en azote gazeux qui est libéré dans l’atmosphère, complétant le cycle.
Le principal réservoir de stockage à long terme de l’azote est l’azote gazeux dans l’atmosphère. Cependant, il y a d’autres puits d’azote plus petits dans l’écosystème. L’azote peut être retenu pendant des périodes relativement longues dans les marais, les sédiments marins et les roches sédimentaires. Cependant, comme les composés azotés sont très solubles dans l’eau, l’érosion de roches sédimentaires peut libérer de l’azote dans l’écosystème.
Comme l’azote est souvent un facteur limitant pour la croissance des plantes dans les milieux naturels, les agriculteurs ajoutent de l’azote dans le sol comme engrais pour augmenter le rendement agricole. Le ruissellement agricole dans les écosystèmes aquatiques peut entraîner une eutrophisation et une croissance anormalement rapide d’espèces toxiques d’algues. L’élevage d’une grande proportion de bétail peut également augmenter la quantité de déchets nitriques dans le sol et dans les sources d’eau locales.
