Was ist Stickstofffixierung?
Die Stickstofffixierung, auch Stickstofffixierung genannt, ist ein Prozess, bei dem Luftstickstoff in pflanzenverwendbare Verbindungen umgewandelt wird. Es ist ein wichtiger Teil des Stickstoffkreislaufs, der zum Wachstum von Pflanzen auf der ganzen Welt und damit zum Erfolg von Organismen wie Tieren und Menschen beiträgt. Zusätzlich zu dem Vorkommen in der Natur kann die Stickstofffixierung auch für industrielle Zwecke chemisch durchgeführt werden.
Atmosphärischer Stickstoff kann von Pflanzen nicht genutzt werden, obwohl sie Stickstoff benötigen, um zu gedeihen. Bakterien können jedoch Stickstoff ernten und in nützliche Verbindungen umwandeln, indem sie Ammoniakverbindungen produzieren, die von anderen Mikroorganismen in einem als Ammonifizierung und Nitrifizierung bekannten Verfahren in Nitrate umgewandelt werden. Diese Organismen kommen im Boden und im Wasser vor und tragen weltweit ständig zum Stickstoffkreislauf bei.
Wenn Pflanzen Nitrate aufnehmen, nutzen sie diese als Energiequelle und wachsen so, dass sie reifen und Samen produzieren können, aus denen neue Pflanzen entstehen. Andere Organismen können die Pflanzen fressen und dadurch von der durch Bakterien bewirkten Stickstoffbindung profitieren. Wenn Pflanzen sterben, zerfallen sie in den Boden und setzen Verbindungen frei, die Stickstoff enthalten und von anderen Pflanzen verwendet werden können. Mit anderen Worten, sobald die Pflanzen in Betrieb gehen, können sie ein System aufbauen, das nach dem Absterben älterer Pflanzen Bestand hat, um Platz für jüngere Pflanzen zu schaffen, die sich bei ihrem Abbau Düngemittel teilen.
Einige Pflanzen üben eine sogenannte symbiotische Stickstofffixierung aus. Dies tritt auf, wenn eine Pflanze eine Symbiose mit einem Bakterium eingeht, das auf oder in der Pflanze lebt. Einige Arten von Hülsenfrüchten, wie Bohnen und Erbsen, sind für ihre symbiotische Stickstofffixierung bekannt, und diese Pflanzen werden in einem Hinweis darauf oft als "Stickstofffixierer" bezeichnet. Sie können auf Böden gepflanzt werden, die sich von einer Überbeanspruchung erholen, um dem Boden zu helfen, seine Versorgung mit Nitraten und anderen nützlichen Verbindungen wiederherzustellen. Gärtner können auch Verbindungen anwenden, die die Stickstoffbindung auf schlechtem Boden anregen sollen, um Pflanzen bei der Etablierung zu unterstützen.
Industriell wird die Stickstofffixierung normalerweise bei hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt, um Verbindungen herzustellen, die in Düngemitteln, Sprengstoffen und anderen Produkten verwendet werden. Die Fähigkeit, Stickstoffprodukte industriell herzustellen, ist entscheidend für den Erfolg vieler menschlicher Bemühungen, von der Landwirtschaft bis zum Bergbau. Die Stickstofffixierung erfolgt auch durch natürliche Prozesse wie Blitzschlag und Verbrennung, obwohl der größte Teil der Stickstofffixierung in der Natur auf Mikroorganismen wie Cyanobakterien zurückzuführen ist, die in, mit oder in der Nähe einer Vielzahl von Pflanzen und Organismen wie Pilzen leben .