Stickstoffkreislauf: Grundlagen und Prozesse
Der Stickstoffkreislauf ist ein fundamentaler biogeochemischer Zyklus, der die Umwandlung und Bewegung von Stickstoff in der Umwelt beschreibt. Dieser Kreislauf ist von entscheidender Bedeutung für das Leben auf der Erde, da Stickstoff ein essentieller Bestandteil von Aminosäuren, Proteinen und Nukleinsäuren ist.
Definition: Der Stickstoffkreislauf beschreibt die stetige Wanderung und chemische Umsetzung von elementarem Stickstoff in Böden und Gewässern.
Der Kreislauf umfasst vier zentrale Schritte:
- Stickstofffixierung
- Nitrifikation
- Denitrifikation
- Ammonifikation
Highlight: Diese vier Prozesse bilden die Grundlage für den Stickstoffkreislauf einfach erklärt Biologie.
Stickstofffixierung
Die Stickstofffixierung ist der erste Schritt im Kreislauf und beschreibt die Umwandlung von atmosphärischem Stickstoff in biologisch verfügbare Formen.
Definition: Unter Stickstofffixierung versteht man die Fixierung von Stickstoff in anderen Verbindungen. Dafür muss die Stickstoffverbindung vom elementaren Stickstoff gespalten werden.
Es gibt zwei Arten der Stickstofffixierung:
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Abiotische Stickstofffixierung:
- Durch Sonneneinstrahlung oder Blitzschlag kann elementarer Stickstoff in der Luft zu Ammonium-Ionen (NH₄⁺) oder Ammoniak (NH₃) reagieren.
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Biotische Stickstofffixierung:
- Stickstoff-fixierende Bakterien erledigen die Spaltung der Stickstoffverbindung.
- Dies geschieht oft in Symbiose mit Pflanzen, insbesondere mit Leguminosen.
Example: Ein Beispiel für die Stickstofffixierung Leguminosen ist die Symbiose zwischen Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchten wie Erbsen oder Bohnen.
Nitrifikation
Nach der Stickstofffixierung folgt die Nitrifikation, ein Prozess, der für die Pflanzenernährung von großer Bedeutung ist.
Vocabulary: Nitrifikation ist die Oxidation von Ammonium zu Nitrat durch spezielle Bakterien, die Nitrifizierer genannt werden.
Nitrifizierer wandeln Ammonium-Ionen über Nitrit (NO₂⁻) in Nitrat (NO₃⁻) um. Dieser Prozess ist wichtig, da Pflanzen bevorzugt Nitrat aufnehmen. Die Nitrifikation findet nur unter aeroben Bedingungen statt, also wenn Sauerstoff vorhanden ist.
Highlight: Die Nitrifikation ist ein entscheidender Schritt im Stickstoffkreislauf Landwirtschaft, da sie die Verfügbarkeit von Stickstoff für Pflanzen erhöht.
