"Love all, but trust a few"William Shakespeare

WAS IST? BIOLOGIE

Was ist der natürliche Stickstoffkreislauf?

Was ist der natürliche Stickstoffkreislauf?

Stickstoff ist in jedem lebenden Organismus vorhanden, sei es ein Bakterium, eine Pflanze, ein Pilz oder ein Tier, wie er in Proteinen, Aminosäuren und DNA als wichtigem Baumaterial enthalten ist. Da die Zellen regelmäßig erneuert werden müssen, müssen sie entsprechend mit notwendigen Stoffen wie Stickstoff versorgt werden.

Der natürliche Stickstoffkreislauf:

  • Ammonifizierung
  • Nitrifikation
  • Stickstoffassimilation
  • Denitrifikation
  • Stickstoff-Fixierung
  • Nitrifikation

Die Ammonifizierung

Der Stickstoffkreislauf "beginnt" mit der Ammonifizierung. Dabei wird der Stickstoff, der in allen Verbindungen in organischen Stoffen enthalten ist, von Destruktoren wie Bakterien und Pilzen freigesetzt. Diese Destruktoren zersetzen die organischen Teile und gewinnen so Energie. Eine Amonifizierung kann jedoch nicht nur durch Destruktoren, sondern auch durch andere chemische Prozesse wie z.B. die Hydrolyse von Urin.

Ammoniak stellt dem Ökosystem wieder Stickstoff in Form von NH3 oder NH4 + zur Verfügung.

Die Nitrifikation

Die Nitrifikation ist ein zweistufiger Prozess, an dem zwei Gruppen von Bakterien, Nitritbakterien und Nitratbakterien, beteiligt sind. Die zwei Gruppen von Bakterien sind voneinander abhängig, da Ammoniak zuerst in Nitrit und dann in Nitrat umgewandelt werden muss.

Der erste Schritt ist durch die Nitritbakterien. Diese oxidieren Ammoniak mit molekularem Sauerstoff zu Nitrit, um Energie aus diesem Prozess zu gewinnen.

NH3 + 1,5 O2 → NO2- + H2O

For the next step, nitrate bacteria such as the Nitrobacter are necessary because nitrite is converted into nitrate by oxidation.

NO2- + 0.5 O2 → NO3-

Stickstoff-Assimilatio

Nitrat und Ammoniak sind anorganische Verbindungen und werden von Pflanzen und anderen Organismen aufgenommen, um stickstoffhaltige organische Verbindungen, z.B. Aminosäuren und Nukleinsäuren oder Proteine ​​zu bilden.

An Pflanzen düngt sowohl Ammoniak als auch Nitrat und stimuliert das Wachstum.

Viele Pflanzen speichern mehr Nitrat als sie benötigen, weshalb es gesundheitsschädlich sein kann, nitrathaltiges Gemüse wie Mangold oder Spinat mehrmals aufzuwärmen. Bei der künstlichen Nitrifikation durch Wärme, z.B. Im Kochtopf bildet sich Nitrit, das besonders für Kinder giftig sein kann.

Die Ausscheidungen und Reste von Mikroorganismen, Pflanzen, Pilzen und Tieren enthalten ebenfalls Stickstoff. Dieses wird entweder durch Ammoniak umgewandelt oder durch andere chemische Prozesse freigesetzt.

Denitrifikation

Verschiedene anaerobe Bakterien können Nitrat oder Nitrit zur Oxidation nutzen und so Energie für sich gewinnen. Dabei wird in mehreren Zwischenschritten Nitrat oder Nitrit N2 freigesetzt, das weitgehend in die Atmosphäre entweicht.

Stickstoff-Fixierung

Nur sehr wenige Lebewesen sind in der Lage, Stickstoff in seiner ursprünglichen Form zu binden und damit Pflanzen und Mikroorganismen zugänglich zu machen. Zu den seltenen Arten zählen Cyanobakterien, Bakterien der Gattung Frankia und verschiedene andere Bakterien wie die Knötchenbakterien.

Diese leben meist in Symbiose mit Pflanzen, wo sie vom Stoffübergang profitieren.

Nitrifikation durch Energie

Stickstoff, der in der Atmosphäre vorkommt, wird während eines Gewitters an Nitrat gebunden.