L’azoto è il gas più abbondante dell’atmosfera, infatti, esso costituisce il 79% in volume. I vulcani rappresentano una prima sorgente di azoto, in quanto hanno emesso piccole quantità di azoto in tutti i tempi geologici..Poiché questo gas ha una bassa solubilità in acqua, la sua principale riserva è nell’aria , contrariamente all’anidride carbonica e all’ossigeno, per i quali gli oceani rappresentano la principale riserva. Gli oceani, quindi, rispetto all’azoto svolgono un ruolo ininfluente come tampone.Vi sono tuttavia due meccanismi importanti che trasformano l’azoto in nitrati, composti stabili: la sintesi dei nitrati durante i temporali, a causa delle scariche elettriche e la fissazione dell’azoto negli ecosistemi

Le scariche elettriche, durante i temporali, liberano sufficiente energia per ossidare l’azoto gassoso, in assenza di catalizzatori in ossidi di azoto che, in presenza di acqua, vengono a loro volta trasformati in acido nitrico. Questo, trasportato dalla pioggia, reagisce con i minerali basici dando i nitrati, che sono assorbiti dagli ecosistemi. Questo processo di ossidazione dell’azoto gassoso potrebbe impoverire l’aria di azoto, se subito gli ecosistemi non riducessero l’azoto ossidato.

I cicli di trasformazione cui va incontro l’azoto negli ecosistemi comportano una serie complessa di modificazioni di questo elemento e sono caratterizzati dal fatto che ciascuno stadio della serie di reazioni: amminoacidi-> ammoniaca-> nitriti-> nitrati, produce energia libera. I batteri sono “predatori” di questi composti dimostrando elegantemente il principio ecologico che se vi è energia libera disponibile, attraverso una qualsiasi reazione chimica, qualche organismo ha sicuramente evoluto il modo di utilizzarla.

L’azoto è riciclato negli ecosistemi in forme combinate, sia come azoto ossidato, sia ridotto, in composti come ammoniaca, amminoacidi o proteine. Esso ritorna alla grande riserva atmosferica tramite i batteri denitrificanti contenuti nei fanghi anaerobi.

Quindi anche la riserva di azoto nell’atmosfera è mantenuta principalmente dai batteri dei fanghi anossici che usano i nitrati come accettori di idrogeno.