Der Stickstoffkreislauf: Wie die Natur lebenswichtigen Stickstoff recycelt

Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil organischer Moleküle, wie Aminosäuren, Proteinen und Nukleinsäuren. Stickstoff wird in der Natur durch ein natürliches Phänomen namens Stickstoffkreislauf recycelt.

Atmosphärischer Stickstoff

Stickstoff kommt hauptsächlich als Gas in der Atmosphäre vor; andere Speicher umfassen organische Materie im Boden und im Wasser. Pflanzen beziehen Stickstoff als anorganisches Nitrat (Ammoniumion und Nitration) aus der Bodenlösung. Tiere beziehen Stickstoff durch den Verzehr von lebender oder toter organischer Materie.

Zersetzung

Stickstoff, der in Pflanzen und Tiere gelangt, wird als organischer Stickstoff bezeichnet. Zersetzung verwandelt den Stickstoff zurück in eine anorganische Form; Zersetzer in der oberen Bodenschicht, wie Bakterien und Pilze, verändern chemisch den in organischer Materie enthaltenen Stickstoff und geben ihn an den Boden zurück.

Nitrifikation

Nachdem er zersetzt wurde, sickert der Stickstoff in die Tonpartikel des Bodens (als Ammonium), bevor er durch eine chemische Veränderung durch autotrophe Bakterien durchläuft. Das Ammonium wird dann zu Nitrit und dann zu Nitrat umgewandelt, in einem Prozess, der als Nitrifikation bekannt ist.

Denitrifikation

Nitrat ist sehr löslich und geht aus dem Boden verloren, während es zu den Ozeanen fließt. Das ausgelaugte Nitrat wird dann durch Denitrifikation in die Atmosphäre zurückgeführt. Heterotrophe Bakterien in anaeroben Böden können ebenfalls Stickstoff durch Denitrifikation in die Atmosphäre zurückführen, indem sie ihn in Gasen umwandeln.

Menschliche Einflüsse

Menschen haben den Stickstoffkreislauf durch Aktivitäten wie das Ausbringen von Stickstoffdünger auf Feldern, die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Viehzucht verändert.