Stickstoffkreislauf

Inhaltsverzeichnis

1 Der Kreislauf kurzgefasst 2 Stickstoff-Reservoire 3 Stickstoff-fixierende Prozesse 3.1 Durch Blitzschlag 3.2 Organische Katalyse 3.3 Technisch 4 Nitrit Nitrat und Ammonifikation 4.1 Negative Einflüsse 5 Stickstoff-Kreislauf im Fischteich 5.1 und seine Störung 6 Weblinks

Der Kreislauf kurzgefasst

Stickstoff wird von allen Lebewesen benötigt da er Bestandteil von Aminosäuren Eiweiß von DNS und Vitaminen ist. Doch befindet sich der irdische (10 ¹⁵ Tonnen) zu 99% in der Atmosphäre wo ihn nur ganz wenige Pflanzen mittels spezieller Bakterien an ihren Wurzeln aufnehmen können. Alle anderen Pflanzen und allem Tiere und Menschen sind auf den Stickstoff-Kreislauf in der Biosphäre angewiesen.

Dass dieser Kreislauf trotz seiner Engpässe zeigen Stoff- Bilanzen und Abschätzungen von Bio- und Ökologen . Demnach wurde der verfügbare Stickstoff während Erdgeschichte schon 500 bis 1000-mal von Lebewesen ihren Körper eingebaut und wieder ausgeschieden während er rund 200.000 mal ein- und ausgeatmet wurde.

Zum Vergleich: der Luft- und ozeanische Sauerstoff der Erde wurde bisher rund 60 von der " Fabrik Leben " benutzt in Biomasse eingebaut und (nach langer Zeit) wieder durch Atmung oder andere ausgeschieden.

Stickstoff-Reservoire

Weniger als ein Prozent davon lagern an und unter der Erdoberfläche nämlich

• etwa 70 kg/m2 in Gesteinen der Lithosphäre als Salpeter
• und ca. 10 kg/m2 in der Hydrosphäre und Biosphäre. Der biotische Anteil befindet
  • in den Lebewesen
  • in toter Biomasse
  • und in Humussubstanzen des Bodens bzw. Wassers .
• Etwa 0.02 kg/m2 tierischer Dünger (200 kg pro Hektar ) darf laut Düngeverordnung jährlich ausgebracht werden.

Stickstoff-fixierende Prozesse

Drei Prozesse sind für die Fixierung geeignet (1.WebLink) derzeit etwa 10-15% 30% und 60% ausmachen:

Durch Blitzschlag

  N 2  ==> 2 NO  ;  
  4 NO + 3 O 2  + 2 H 2 O ==> 4 HNO 3    

Organische Katalyse

Technisch

Nitrit Nitrat und Ammonifikation

Pflanzen könne zwar Ammonium aufnehmen bevorzugen aber Nitrate um den Boden nicht anzusäuern. Die Nitrosomonas und Nitrobacter oxidieren in einem 2stufigen aeroben Prozess bei Energiegewinnung Ammonium über die Nitrit zu Nitrat:

  NH 4  ==> NO 2  ==> NO 3    

Das nun von den Pflanzen aufgenommene wird in organische Verbindungen wie Proteine umgesetzt NO ₃ ==> Aminogruppe NH ₂

Über Primär - und Sekundär konsumenten (siehe Nahrungskette ) werden sie als Exkremente Harnstoff Kadaver oder Humus wieder freigesetzt und von Destruenten (Zersetzer wie Pilze Bakterien) in Ammoniumverbindungen umgewandelt die dem Ökosystem wieder zur Verfügung stehen und den Stickstoffkreislauf schließen.

Siehe auch: Nitrifikation

Negative Einflüsse

Der Nitrifikation entgegengesetzt ist die Denitrifikation z.B. durch Flavobakterien. Sie veratmen Nitrate um Sauerstoff zu gewinnen. Dabei setzen sie wieder in die Luft frei.

Diese gesamten Kreisläufe bewegen 250-300 Mio was erst ein Millionstel des Stickstoffs der ausmacht. Der Luftstickstoff ist aber "fest" gebunden bewirken die im Vergleich zu den verfügbaren erheblichen Emissionen von Stickoxiden aus Verbrennung (besonders und Ammoniak aus Massentierhaltung massive Umweltprobleme . Die verschiedenen NO- und NH- Verbindungen führen zu Eutrophierung (Überdüngung) und belasten Grundwasser durch Nitratauswaschung sowie Lebensmittel . Stickoxide wirken darüberhinaus als Säurebildner (" Saurer Regen ").

Stickstoff-Kreislauf im Fischteich

1. Zuviele Fische Fütterung Pflanzenreste und Laub reichern das Teichwasser mit organischem Material auch zum Nachfüllen verwendetes Regenwasser aus Zisternen Pollenflug und Gartendünger tragen zur Überdüngung des Teiches bei.
2. Mikroorganismen zersetzen das organische Eiweiß unter Verbrauch von Sauerstoff zu Ammonium bzw. dem giftigen Ammoniak. wird ab pH-Wert 8 5 bedrohlich (Optimum bei 7-8).
3. Nitrosomonas- Bakterien wandeln beides in Nitrit um (Nitritation oder Nitrifikation). Es ist ebenso giftig für Fische wird jedoch bald
4. von Nitrobacter in Nitrat umgewandelt (Nitration). Endprodukt des Eiweißabbaus ist wichtiger Nährstoff aller Pflanzen und für Fische ungefährlich.
5. Durch Pflanzenreste kommt totes organisches Material den Teich was den Kreislauf schließt.

und seine Störung

1. Die Teichpflanzen können das Nitrat meist nur teilweise Die überschüssige Menge wird bei jedem Kreislauf und überdüngt das Wasser. Algen nehmen überhand und trüben den Teich.
2. Ist der Überschuss aufgebraucht sterben die Algen ab. Ihre Zersetzung durch Mikroorganismen kostet Sauerstoff vor allem nachts.
3. Wenn die Fische an der Oberfläche nach Luft schnappen ist dies ein Hinweis auf Sauerstoffmangel.
4. Er lässt sich technisch (durch Pumpen ) oder durch Wasserspiele Bachläufe und Quellsteine korrigieren.
5. Dennoch bleibt das Wasser trüb weil überschüssigen Nährstoffe noch im Wasser sind und nächsten Algenblüte führen.
6. Daher ist das überschüssige Nitrat zu - etwa durch Denitrifikant-Bakterien.

Weblinks

• http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/umat/stickstoffkreislauf/stickstoffkreislauf.htm (Stickstoffkreislauf der Erde)
• http://www.chemievorlesung.uni-kiel.de/1992_umweltbelastung/dueng2.htm (Stickstoff Düngung Nitrate Krebs)
• http://www.biokurs.de/skripten/bs11-26.htm (Schaubilder von C- und N-Kreisläufen)
• http://www.haus-garten-hobby.de/Stickstoffkreislauf.htm (Fischteich)

Bücher zum Thema Stickstoffkreislauf

Dieser Artikel von Wikipedia unterliegt der GNU FDL.