Benua Antartika, walau diselimuti salji hampir sepanjang tahun, tidak membantut adanya kepelbagaian komuniti mikroorganisma, terutamanya di kawasan yang bebas daripada ais. Terdapat komuniti mikroorganisma yang berperanan dalam kitaran nitrogen, iaitu salah satu nutrien terpenting bagi sesuatu ekosistem mikroorganisma dan makroorganisma. Dengan ketiadaan tumbuhan berkelas tinggi, mikroorganisma seperti bakteria dan arkea, mengambil alih peranan utama dalam mengitar spesis nitrogen dalam tanah di benua beku ini. Mikroorganisma inilah yang memacu proses-proses penting yang asas seperti pengikatan nitrogen, nitrifikasi, dan denitrifikasi bagi membolehkan pengitaran nutrien bagi penggunaan organisma lain di kawasan ini.

Mikroorganisma diazotrof seperti cyanobacteria membantu dalam kitaran nitrogen dalam tanah di Antartika terutamanya dalam pengikatan nitrogen. Mikroorganisma ini menukarkan gas nitrogen kepada spesis nitrogen yang lain seperti ammonium, nitrat, dan seumpamanya, yang kemudiannya boleh digunakan oleh organisma lain (perkataan nitrogen yang digunakan dalam penulisan ini merujuk kepada spesis nitrogen yang telah diterangkan sebelum ini. Jika merujuk kepada N2, maka gas nitrogen akan digunakan). Kemudian, mikroorganisma lain seperti bakteria heterotrof dan arkea melengkapkan kitaran nitrogen dengan melakukan proses seperti nitrifikasi dan denitrifikasi. Aktiviti mikroorganisma ini adalah penting untuk ekosistem di sana, memandangkan ketiadaan tumbuhan berkelas tinggi di benua Antartika. Setakat ini hanya terdapat dua spesis tumbuhan berbunga yang boleh ditemui di benua tersebut, iaitu rumput rambut Antartika (Deschamsia antarctica, Rajah 1) dan pearlwort Antartika (Colobanthus quitensis) yang semestinya memerlukan ammonium yang dihasilkan oleh mikroorganisma yang terbabit.

Selain penghasilan spesis nitrogen oleh mikroorganisma pengikat nitrogen, nitrogen boleh juga diperoleh daripada pelbagai sumber. Input nitrogen di kawasan yang berdekatan dengan pantai diperoleh daripada bahan organik yang lain seperti asid urik daripada burung-burung seperti penguin dan skua, dan haiwan-haiwan mamalia lain seperti anjing laut dan gajah laut. Manakala, di kawasan yang jauh dari lautan, sumber utama nitrogen adalah daripada pengikatan nitrogen oleh mikroorganisma. Kehadiran gen-gen penting dalam kitaran nitrogen seperti nifH untuk pengikatan nitrogen, amoA untuk nitrifikasi, dan narG, nirK, nirS, norB, dan nosZ untuk denitrifikasi boleh didapati merentas pelbagai mikroorganisma.

Perubahan iklim yang semakin cepat ini boleh membawa ancaman yang ketara terhadap kitaran nitrogen dalam tanah Antartika yang sememangnya sensitif. Komuniti mikrob di kawasan ini sangat terdedah dengan perubahan suhu, ketersediaan air (water availability), dan input nutrien. Peningkatan suhu misalnya boleh meningkatkan ketersediaan nutrien melalui pencairan glasier dan pencairan permafros. Seterusnya ini akan meningkatkan aktiviti sesetengah mikrob. Perubahan ini boleh menyebabkan kitaran nitrogen berlaku dengan lebih pantas dengan peningkatan kadar pengikatan nitrogen, nitrifikasi dan denitrifikasi. Walau bagaimanapun, terdapat juga sebahagian mikrob seperti psikrofil yang terkesan dengan peningkatan suhu dan membantut perkembangannya.

Peningkatan ketersediaan air akibat perubahan suhu ini boleh memacu penambahan jumlah nitrogen dalam tanah. Ini disebabkan oleh kadar pengikatan nitrogen dan nitrifikasi yang meningkat. Walau bagaimanapun, keadaan yang sama mungkin juga menyebabkan kehilangan nitrogen yang lebih besar melalui proses denitrifikasi, iaitu satu proses perubahan spesis nitrogen dalam tanah kepada gas nitrogen kembali ke atmosfera. Ini seterusnya mengganggu keseimbangan nitrogen dalam tanah dan memberi kesan negatif kepada ekosistem.

Perubahan kitaran nitrogen dalam tanah Antartika memberi kesan kepada kitaran karbon. Peningkatan kadar denitrifikasi boleh menyebabkan pelepasan nitrous oksida yang lebih banyak ke atmosfera. Nitrous okisda merupakan salah satu gas rumah hijau yang kuat menyumbang kepada pemanasan global.

Komposisi komuniti mikrob juga akan berubah akibat perubahan iklim ini. Takson yang lebih sesuai dengan keadaan yang lebih panas atau lebih lembab akan mendominasi sesuatu komuniti dalam tanah. Ini seterusnya mengubah keseimbangan antara mikrob yang sedia ada. Perubahan dalam struktur komuniti ini bukan sahaja menjejaskan proses kitaran nitrogen dan karbon, tetapi mengurangkan juga ketahanan ekosistem dalam tanah Antartika.

Walaupun terdapat kepentingan yang jelas dalam kitaran nitrogen dalam ekosistem Antartika, terdapat jurang yang ketara dalam pemahaman proses ini. Data kuantitatif mengenai kadar kitaran nitrogen di Antartika masih terhad. ini menyukarkan untuk memahami sepenuhnya tindak balas ekosistem terhadap perubahan alam sekitar.

Teknik molekul yang lebih terkehadapan, seperti metagenomik, transkriptomik, proteomik, dan metabolomik diperlukan bagi membentuk pemahaman yang lebih terperinci tentang fungsi komuniti mikrob dalam tanah Antartika. Kaedah ini boleh membantu penyelidik mengenalpasti gen yang terlibat secara aktif dalam kitaran nitrogen dan ekspresi gen berubah sebagai tindakbalas kepada perubahan persekitaran. Pemantauan jangka panjang kepada ekosistem tanah Antartika juga diperlukan sepanjang masa bagi memperoleh data yang konsisten dan berterusan.

Kesimpulannya, kitaran nitrogen mikrob adalah tonggak dalam fungsi ekosistem tanah Antartika, namun kitaran ini semakin terancam oleh perubahan iklim. Keseimbangan kitaran ini terganggu dengan berpotensi untuk pertambahan pelepasan gas rumah hijau dan kesihatan ekosistem secara keseluruhan. Penyelidikan yang lebih menyeluruh amat diperlukan untuk memahami proses ini dengan lebih baik dan meramalkan bagaimana ekosistem Antartika akan bertindak balas terhadap perubahan iklim pada masa hadapan. Dengan menangani jurang ini, kita dapat melindungi antara satu persekitaran yang terunik di dunia.