Soluduğumuz havanın yaklaşık yüzde yetmiş sekizi azottur. Azot, proteinlerin ve genetik malzemenin yapı taşı olduğu için bütün canlılar için vazgeçilmezdir. İlginç bir çelişki burada başlar: Bu kadar bol bulunan bir elementi, bitkilerin ve hayvanların büyük çoğunluğu doğrudan kullanamaz. Bir azot denizinin içinde yaşayan canlıların çoğu, aslında azot kıtlığı çekmektedir.

Bu çelişkinin nedeni, havadaki azotun kimyasal yapısıdır. Atmosferdeki azot, iki azot atomunun birbirine son derece güçlü bir üçlü bağla bağlandığı moleküller hâlinde bulunur. Bu bağı koparmak büyük miktarda enerji gerektirir. Canlıların çoğu bu işi yapacak biyolojik araçlara sahip değildir. Bu nedenle azotun canlılar dünyasına girebilmesi, onu kullanılabilir bir biçime dönüştüren özel süreçlere bağlıdır.

Bu dönüşüme azot bağlama adı verilir. Doğada azotun büyük bölümünü, nitrojenaz adlı bir enzime sahip bazı bakteriler bağlar. Bu bakterilerin bir kısmı toprakta serbest yaşarken, bir kısmı da fasulye, nohut, mercimek ve yonca gibi baklagillerin köklerinde oluşan küçük yumrularda yaşar. Bitki bakteriye şeker sağlar, bakteri de havadaki azotu bitkinin kullanabileceği amonyağa dönüştürür.

Azot bağlamanın bir başka doğal yolu da şimşektir. Yıldırım düştüğünde ortaya çıkan muazzam enerji, havadaki azot ve oksijen moleküllerini parçalayarak azot oksitlerin oluşmasını sağlar. Bu bileşikler yağmur suyuyla toprağa ulaşır. Ancak bu yolla bağlanan azot miktarı, bakterilerin bağladığı miktarın yanında oldukça küçüktür. Yeryüzündeki yaşamın asıl azot sağlayıcıları mikroorganizmalardır.

Toprağa geçen azot, burada başka bakterilerin elinde bir dizi dönüşüm geçirir. Nitrifikasyon adı verilen süreçte bazı bakteriler amonyağı önce nitrite, ardından nitrata dönüştürür. Nitrat, bitkilerin köklerinden en kolay aldığı azot biçimidir. Suda kolayca çözündüğü için bitkilere hızla ulaşır; ancak aynı özellik, onun yağmur sularıyla topraktan kolayca yıkanıp gitmesine de neden olur. Bitkiler bu azotu kullanarak proteinlerini ve genetik malzemelerini üretir. Hayvanlar ise azot ihtiyacını bitkileri ya da bitkilerle beslenen diğer hayvanları yiyerek karşılar.

Canlılar öldüğünde ya da atık bıraktığında, vücutlarındaki azot toprağa geri döner. Ayrıştırıcı bakteriler ve mantarlar, organik maddedeki azotu yeniden amonyağa dönüştürür. Bu sürece amonyaklaşma denir. Böylece azot, atmosfere geri dönmeden de canlılar ile toprak arasında defalarca dolaşabilir. Bir tarladaki azot atomu, yıllar içinde pek çok bitkinin ve hayvanın yapısına girip çıkabilir.

Döngünün son halkası, azotun atmosfere geri dönmesini sağlayan denitrifikasyondur. Özellikle oksijenin az olduğu, suya doymuş topraklarda yaşayan bazı bakteriler, nitratı yeniden azot gazına dönüştürerek havaya bırakır. Bu süreç, bağlama ile denge oluşturur. Milyonlarca yıl boyunca bu iki karşıt süreç, atmosferdeki ve topraktaki azot miktarını görece dengede tutmuştur.

Yirminci yüzyılın başında bu denge köklü biçimde değişti. Alman kimyacılar Fritz Haber ve Carl Bosch, yüksek sıcaklık ve basınç altında havadaki azotu hidrojenle birleştirerek amonyak üretmenin endüstriyel bir yolunu buldu. Bu yöntem, yapay gübrelerin bol miktarda üretilmesini sağladı. Bugün dünya nüfusunun önemli bir kısmının, bu yöntemle üretilen gübreler sayesinde yetişen ürünlerle beslendiği tahmin edilmektedir.

Ancak bu başarının bir bedeli de oldu. İnsan faaliyetleri sonucunda bağlanan azot miktarı, doğal süreçlerle bağlanan miktara yaklaşmış, hatta bazı hesaplara göre onu aşmıştır. Tarlalara atılan gübrenin önemli bir kısmı bitkiler tarafından kullanılmadan yağmur suyuyla akarsulara, göllere ve denizlere taşınmaktadır. Bu fazla besin, sularda alglerin aşırı çoğalmasına ve oksijen yetersizliğine yol açabilmektedir.

Fazla azotun bir kısmı da güçlü bir sera gazı olan diazot monoksit biçiminde atmosfere karışır. Ayrıca azot bileşikleri, asit yağmurlarına ve hava kirliliğine katkıda bulunur. Bu nedenle bilim insanları, azot döngüsündeki bozulmayı karbon döngüsündeki bozulma kadar ciddi bir küresel sorun olarak görmektedir. Gübrenin daha verimli kullanılması bu sorunun çözümünde önemli bir adımdır.

Azot döngüsü, görünmez mikroorganizmaların gezegendeki yaşamı nasıl ayakta tuttuğunun güzel bir örneğidir. Havadaki tembel azotu yaşamın hizmetine sunan bu küçük canlılar olmasaydı, ne ormanlar büyüyebilir ne de sofralarımız dolabilirdi.