دورة النيتروجين هي عملية طبيعية حيوية أساسية للحياة على الأرض. تبدأ هذه الدورة عندما يقوم نوع خاص من البكتيريا الثابتة بالنيتروجين (Nitrogen Fixing Bacteria) بتحويل غاز النيتروجين الحر N₂ الموجود بكثافة في الهواء إلى أشكال أكثر قابلية للاستخدام، مثل الأمونيا NH₄+. هذا التحويل يحدث عادةً حول المسطحات المائية.
تعمل مجموعة متنوعة من البكتيريا، بما فيها الأنواع التي تعيش بحرية وبداخل النباتات، كميكروبات ثابتة بالنيتروجين. بمجرد وجود الأمونيا، تستطيع الطلائعيات والحشرات الصغيرة استيعابها مباشرة واستخدامها لإنتاج مواد عضوية. ومن ثم تمر هذه المواد الغذائية من خلال سلسلة غذائية تؤدي إلى الحيوانات التي تتغذى على النباتات. أثناء عمليات التمثيل الغذائي لدى الحيوانات، قد يعاد استخدام النيتروجين أو يطرح خارج الجسم كمنتجات ثانوية، مثل اليوريا في البول.
بمجرد تشكيل الأمونيا بواسطة البكتيريا الثابتة بالنيتروجين، فإن الخطوة التالية تعرف بنترجة الأمونيا. هنا، تعمل نوع آخر من البكتيريا - والتي تسمى "النيتريزر" (Nitrifiers)- على تحويل الأمونيا إلى نتريت أولاً ثم إلى نترات NO₃-. وهذا الشكل الأخير هو الأكثر شيوعاً والأكثر سهولة في الاستخدام بالنسبة للنباتات.
يمكن للنباتات امتصاص النترات بشكل مباشر وكذلك الشكل الحمضي لها، وهو الأمونيوم NH₄+، بالإضافة للأمونيا نفسها NH₃. بعد ذلك، يستخدم النباتات النيتروجين في بناء بروتيناتها وأجزاء أخرى مهمة منها. إذا ماتت هذه النباتات أو تم تناوُلها من قبل حيوان ما، فسيتم إطلاق النيتروجين مرة أخرى في البيئة كأمونيا نتيجة لتحلل الفضلات والعناصر المتحللة الأخرى بواسطة نفس البكتيريا التي قامت بثبيتها أصلاً.
وفي أخير منعطف للدورة، هناك نوع آخر من البكتيريا يسمى "Denitrifiers". هذه النوع قادر على تحويل النترات وغيرها من المركبات المحتوية على النيتروجين إلى غاز النيتروجين مجدداً. تحدث هذه العملية عادة تحت الظروف اللاهوائية حيث تكون مستويات الأوكسجين أقل، كما أنها شائعة بالقرب من سطح المياه الرطب والمستنقعات والأنهار والجداول الزراعية المغذاة بمياه صرف زراعية عالية نسبة النترات. عند اكتمال عملية الإزالة للنترجة, يعود النيتروجين إلى الغلاف الجوي ليبدأ دوامه من جديد.
بهذا الوصف التفصيلي لدورة النيتروجين الطبيعية والمعقدة بين مختلف الكائنات الحية ومعادن جو الأرض ومياهه وتربته، تصبح الصورة واضحة لكيفية استمرارية الحياة وتعقيد العلاقات الغذائية الموجودة فيها.
