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Stickstoffkreislauf

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Der Stickstoffkreislauf beschreibt den Weg des Elements Stickstoff durch die Natur. Stickstoff ist lebensnotwendig. Es kommt in Aminosäuren, Proteinen und genetischem Material vor. Stickstoff ist das am häufigsten vorkommende Element in der Atmosphäre (~ 78%). Gasförmiger Stickstoff muss jedoch in einer anderen Form „fixiert“ werden, damit er von lebenden Organismen verwendet werden kann.

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Stickstoff-Fixierung

Bakterien spielen eine Schlüsselrolle im Stickstoffkreislauf. US EPA

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Stickstoff „fixiert“ wird:

  • Fixierung durch Blitz:Die Energie vom Blitz verursacht Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) zu Ammoniak (NH3) und Nitrate (NO3). Durch die Ausfällung gelangen Ammoniak und Nitrate in den Boden, wo sie von Pflanzen aufgenommen werden können.
  • Biologische Fixierung:Etwa 90% der Stickstofffixierung erfolgt durch Bakterien. Cyanobakterien wandeln Stickstoff in Ammoniak und AmmoniumN um2 + 3 h2 → 2 NH3
    Ammoniak kann direkt von Pflanzen verwendet werden. Ammoniak und Ammonium können im Nitrifikationsverfahren weiter umgesetzt werden.

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Nitrifikation

Die Nitrifikation erfolgt durch folgende Reaktionen:

2 NH 3 + 3 O 2 → 2 NO 2 + 2 H + + 2 H 2 O
2 NO2- + O2 → 2 NO3-

Aerobe Bakterien verwenden Sauerstoff, um Ammoniak und Ammonium umzuwandeln. Nitrosomonas-Bakterien wandeln Stickstoff in Nitrit (NO2-) um und Nitrobacter wandelt Nitrit in Nitrat (NO3-) um. Einige Bakterien leben in einer Symbiose mit Pflanzen (Hülsenfrüchte und einige Wurzelknollenarten). Pflanzen nutzen das Nitrat als Nährstoff. Tiere erhalten Stickstoff durch den Verzehr von Pflanzen oder pflanzenfressenden Tieren.

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Ammonifizierung

Wenn Pflanzen und Tiere sterben, wandeln Bakterien Stickstoffnährstoffe wieder in Ammoniumsalze und Ammoniak um. Dieser Umwandlungsprozess wird Ammonifizierung genannt. Anaerobe Bakterien können Ammoniak durch Denitrifikation in Stickstoff umwandeln:

NO3- + CH2O + H + → ½ N2O + CO2 + 1½ H2O

Durch Denitrifikation wird Stickstoff in die Atmosphäre zurückgeführt und der Zyklus abgeschlossen.


Schau das Video: Stickstoffkreislauf einfach erklärt - Stoffkreisläufe 1 (Kann 2022).