Wie läuft der Stickstoffkreislauf ab?

Die Erdatmosphäre besteht aus etwa 78% Stickstoff. Er ist sehr wichtig für alle Lebewesen, da er Bestandteil von Proteinen, Nukleinsäure und von Chlorophyll ist. Du fragst dich bestimmt, wieso Lebewesen unter Stickstoffmangel leiden können, obwohl es doch so viel Stickstoff in der Atmosphäre gibt?!

Stickstoff (N₂) wird durch eine Dreifachbindung zusammengehalten. Diese können nur unter viel Energieaufwand gelöst werden. Pflanzen können den Stickstoff nur in einer abgewandelten Form aufnehmen, als Ammonium (NH₄⁺) oder Nitrat (NO₃⁻). Daher muss er zuerst aufgebrochen werden. Die Stickstoffmoleküle können schon in der Atmosphäre, zum Beispiel durch Blitze, umgewandelt werden. Dabei handelt es sich um endotherme Reaktionen, da sie zu ihrem Ablauf Energie (Wärme) aufnehmen müssen.

Der Großteil des Stickstoffes wird aber durch die Stickstofffixierung für Pflanzen zugänglich gemacht. Eine Möglichkeit hierfür ist, dass stickstofffixierende Symbionten (Knöllchenbakterien) eine Symbiose mit einer Pflanze eingehen.  Den Bakterien wird von den Pflanzen Energie in Form von ATP bereitgestellt. Die Bakterien liefern der Pflanze im Gegenzug umgewandelten Stickstoff. Diese Bakterien sind nicht lebensfähig ohne eine Symbiose mit einer Pflanze.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass stickstofffixierende Bodenbakterien Stickstoff  aufnehmen. Dieser Stickstoff ist in allen organischen Verbindungen enthalten. Er wird anschließend reduziert, sodass Ammonium (NH₄⁺) entsteht. Diesen Schritt nennt man Ammonifikation. Ammonium kann auch entstehen, indem Destruenten (Zersetzer) energiereiche organische  Substanzen in energiearme anorganische Stoffe zersetzen. Hierbei gewinnen sie Energie. Danach oxidiert Ammonium mithilfe von Nitritbakterien zu Nitrit (NO₂⁻). Dieses Nitrit oxidiert dann durch Nitritbakterien weiter zu Nitrat (NO₃⁻). Es handelt sich hierbei um die so genannte Nitrifikation.

Entstandenes Nitrat oder Nitrit kann durch anaerobe (ohne Sauerstoff) Bakterien oxidiert werden. Hierbei wird Energie gewonnen. Stickstoff (N₂) wird in die Atmosphäre freigesetzt. Dies bezeichnet man als Dentrifikation.

Nitrat kann aber auch von Pflanzen aufgenommen werden. Dabei dienst es als Dünger und regt somit den Pflanzenwachstum an. Diesen Vorgang nennt man Assimilation.

© Ina Gast & Jasmin Zorn

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