Was ist der Stickstoffkreislauf?
Der Stickstoffkreislauf ist ein Prozess, bei dem Stickstoff aus der Atmosphäre in eine Form umgewandelt wird, die von Pflanzen und Tieren verwendet werden kann. Dies geschieht durch die Einwirkung von Bakterien und ab dem 20. Jahrhundert durch menschliche Aktivitäten. Wenn Stickstoff in seine verwendbare Form umgewandelt wird, heißt es, dass er fixiert ist und Pflanzen und Algen den Stickstoff in Aminosäuren, Proteine und Desoxyribonukleinsäure (DNA) einbauen. Tiere erhalten stickstoffhaltige Verbindungen aus Pflanzen, wodurch der Stickstoffkreislauf für alles Leben auf der Erde unerlässlich ist. Wenn Lebewesen sterben, geben andere Arten von Bakterien den in diesen Substanzen enthaltenen Stickstoff an die Atmosphäre ab und schließen so den Kreislauf ab.
In der Form N 2 macht Stickstoff etwa 80 Prozent der Erdatmosphäre aus. Diese Form von Stickstoff kann nicht von Pflanzen oder Tieren verwendet werden, die darauf angewiesen sind. Bakterien sind erforderlich, um das N 2 in Ammoniak (NH 3 ) und Ammoniumionen (NH 4 +) umzuwandeln. In einem Prozess namens Nitrifikation wandeln Bodenbakterien Ammoniak in das Nitration (NH 3 ) um. Dieser Teil des Stickstoffkreislaufs, bekannt als Stickstofffixierung, ermöglicht es Pflanzen, die Aminosäuren und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen zu produzieren, von denen das gesamte Tierleben abhängt. Eine sehr geringe Menge an festem Stickstoff wird jährlich durch Blitzeinschläge und einige nicht lebende chemische Prozesse erzeugt.
Um den Stickstoffkreislauf zu vervollständigen, wird die organische Substanz toter Pflanzen und Tiere von einer anderen Bakterienklasse abgebaut. Dieser Prozess, der den fixierten Stickstoff freisetzt, wird Denitrifikation genannt. Der Stickstoff gelangt in der ursprünglichen Form von N 2 oder als Ammoniak wieder in die Atmosphäre.
Aufgrund einer wichtigen wissenschaftlichen Entdeckung muss sich der Mensch nicht mehr auf den verfügbaren Stickstoff verlassen, der von Bakterien produziert wird. Dies führte zu synthetischen Düngemitteln auf Stickstoffbasis, auf die in der Landwirtschaft stark zurückgegriffen wird, um einen erheblichen Teil der Weltbevölkerung zu ernähren. Auf diese Weise ist der Mensch ein wichtiger Bestandteil des Stickstoffkreislaufs geworden. Es wurde geschätzt, dass bis zu 50 Prozent des in der Umwelt vorhandenen Stickstoffs aufgrund menschlicher Aktivitäten vorhanden sind.
Einige Pflanzen und Tiere haben eine besondere Beziehung zu stickstofffixierenden Bakterien. Die Wurzeln einiger Pflanzen, insbesondere Hülsenfrüchte, haben Knötchen an ihren Wurzeln, in denen Bakterien Stickstoff erzeugen, der direkt von der Pflanze verwendet werden kann. Im Gegenzug erhalten die Bakterien organische Substanzen aus den Pflanzen, die sie als Nahrung verwenden. Einige Tiere wie Kühe und Büffel beherbergen auch stickstoffbindende Bakterien in ihrem Verdauungstrakt, die eine erhebliche Menge der stickstoffhaltigen Verbindungen produzieren, die die Tiere benötigen.