Πολλά φυτά (όπως τα ψυχανθή) παίρνουν τα θρεπτικά συστατικά (πρωτεΐνες κλπ) που χρειάζονται από το χώμα το οποίο έχει τη δυνατότητα να απορροφά το ατμοσφαιρικό άζωτο. Η υπερβολική χρήση λιπασμάτων και ζιζανιοκτόνων όμως επηρεάζει το υπέδαφος άρα και τα ίδια τα φυτά.
Οι μικροοργανισμοί (βακτήρια) στις ρίζες των φυτών έχουν τη δυνατότητα να μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε άλλες χημικές ενώσεις που είναι χρήσιμες για την ανάπτυξη των φυτών. Η διαδικασία αυτή, που ονομάζεται δέσμευση του αζώτου, παράγει κυρίως νιτρικά και νιτρώδη άλατα που περιέχουν άζωτο. Η δυνατότητα αυτή, ωστόσο, έχει αρχίσει να κινδυνεύει από τα προβλήματα που προκύπτουν στο υπέδαφος από την υπερλίπανση.
Σύμφωνα με έρευνες, γεωργικές πρακτικές που αποσκοπούν στη μέγιστη εκμετάλλευση του εδάφους (αυξημένη χρήση λιπασμάτων) αλλά και η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα προκαλούν αδυναμία στην παραγωγή νιτρικών αλάτων από τους μικροοργανισμούς. Οι συνέπειες αυτού μεταξύ άλλων περιλαμβάνουν και τη μείωση των θρεπτικών συστατικών του εδάφους. Αυτή η συνέπεια είναι επικίνδυνη και για τα φυτά καθώς προσλαμβάνουν μεγάλο μέρος των πρωτεϊνών τους από το υπέδαφος.
Ο κύκλος του αζώτου
Τα φυτά δεν έχουν τη δυνατότητα να απορροφήσουν το ατμοσφαιρικό άζωτο. Στηρίζονται, ωστόσο, σε μικροοργανισμούς που μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο, που απορροφά το έδαφος, σε νιτρικά και νιτρώδη άλατα. Οι ίδιοι μικροοργανισμοί δημιουργούν αποθηκευτικούς χώρους (φυμάτια) στις ρίζες των φυτών για να αποθηκευτεί το άζωτο. Μετά τη δέσμευση του αζώτου, τα στοιχεία που προκύπτουν μεταφέρονται στο φυτό, μέσω των ριζών τους, και εκεί τα φυτά τα χρησιμοποιούν για την παραγωγή πρωτεϊνών. Ένας άλλος τρόπος μεταφοράς των στοιχείων αυτών είναι ο διαχωρισμός του αζώτου (μέσα από κεραυνούς) και η απορρόφηση των νέων προϊόντων μέσω του νερού. Τέλος, και η φυσική λίπανση (μέσω ζώων και νεκρών φύλλων) παρέχει αυτά τα συστατικά στο χώμα.
Εκτός όμως από τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια υπάρχουν και τα απονιτροποιητικά βακτήρια. Η «δουλειά» τους είναι να απορροφούν μέρος των συστατικών και να το μετατρέπουν ξανά σε ατμοσφαιρικό άζωτο. Με αυτό τον τρόπο τα επίπεδά του παραμένουν σταθερά στην ατμόσφαιρα.
Φυτά που θα δεσμεύουν άζωτο;
Πρόσφατα δημοσιευμένη έρευνα εξηγεί ότι η συνύπαρξη των φυτών και των μικροοργανισμών έχει μια μακριά ιστορία. Ταυτόχρονα όμως, εξέτασαν και την πιθανότητα τα φυτά να διαθέτουν ένα λανθάνον γονίδιο που επέτρεπε στους προγόνους τους να απορροφούν απευθείας το ατμοσφαιρικό άζωτο. Αντί για την ανακάλυψη ενός τέτοιου γονιδίου, ωστόσο, παρατήρησαν ότι η σχέση μεταξύ φυτών και μικροοργανισμών διακόπηκε και άρχισε πολλές φορές στη διάρκεια της ιστορίας τους.
Πού μας αφήνει όμως αυτό; Συνθετικοί βιολόγοι προσπαθούν να (ανα)κατασκευάσουν φυτά και σπόρους που να έχουν ενσωματωμένη τη δυνατότητα να δεσμεύουν απευθείας το ατμοσφαιρικό άζωτο. Αν πετύχει αυτή η προσπάθεια θα μειωθεί η χρήση τεχνητών λιπασμάτων, που κατά συνέπεια επιβαρύνει τα υπόγεια ύδατα.
