In der Arbeit werden die Teilprozesse des Stickstoffkreislaufs mit Erklärung entsprechender Reaktionsprozesse beschrieben. Zu diesen Prozessen zählen die Stickstofffixierung, Ammonifikation, Nitratreduktion sowie die Denitrifikation.
Stickstoff wird in der Erdatmosphäre permanent durch natürliche und künstliche Mechanismen aus der Luft entzogen und ihr wieder zugeführt. Alle diese Prozesse machen in ihrer Gesamtheit den Stickstoffkreislauf aus. Unsere Atmosphäre besteht zu annähernd 78 Prozent aus gasförmigem elementaren Stickstoff, den die meisten terrestrischen Organismen in dieser Form nicht umsetzen können. Dieser Stickstoff wird jedoch von allen Lebewesen benötigt, um Aminosäuren in Proteine, Nukleinsäuren und relevante Betriebsstoffe aufzubauen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
2 Der Stickstoffkreislauf
2.1 Stickstofffixierung
2.2 Ammonifikation
2.3 Nitrifikation
2.4 Nitratreduktion
2.5 Denitrifikation
3 Der menschliche Einfluss auf den Stickstoffkreislauf
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die grundlegenden Mechanismen des natürlichen Stickstoffkreislaufs und analysiert, inwieweit anthropogene Eingriffe die empfindlichen Gleichgewichtsprozesse in Ökosystemen stören. Dabei steht die Frage im Zentrum, wie menschliche Aktivitäten wie Landwirtschaft und Industrie die Stickstoffbilanz der Erde verändern und welche ökologischen Konsequenzen dies nach sich zieht.
- Prozesse der biologischen Stickstofffixierung
- Transformation von Stickstoffverbindungen (Ammonifikation, Nitrifikation)
- Reduktionsmechanismen in sauerstofffreien Milieus
- Auswirkungen von Düngemitteln und fossilen Brennstoffen auf die Umwelt
- Die Rolle des Menschen als Störfaktor im globalen Stoffkreislauf
Auszug aus dem Buch
2.1 Stickstofffixierung
Der Prozess der Stickstofffixierung beschreibt die Reduktion des elementaren Stickstoffs in der Luft (N2) zu Ammoniak (NH3). Hierbei handelt es sich um den einzigen biologischen Mechanismus, der Luftstickstoff in eine für Organismen verwertbare Verbindung umwandelt. Durch Stickstofffixierung entstehen Verbindungen, die deutlich reaktiver sowie bioverfügbar sind. Sie findet ausschließlich bei prokaryotischen Bakterien statt (vgl. Beijerink/Winogradskij).
Reduktion von elementarem Stickstoff zu Ammoniak: 0N2 + 3 0H2 → 2 -iiiNiH3
Erstes fassbares Produkt der Reduktion ist die Schlüsselverbindung Ammoniak, von der alle Stickstoffverbindungen in Industriechemie und biochemischen Prozessen abgeleitet werden. Stickstoff muss immer in das Ammonium-Kation (NH4+) oder Nitrat-Anion (NO3-) umgewandelt werden, um von höheren (Tieren und) Pflanzen zum Aufbau ihrer spezifischen Zellmasse umgesetzt zu werden. Man spricht von der so genannten Stickstoffassimilation (vgl. Hopp, S. 123).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einführung: Die Einleitung erläutert die Bedeutung von Stickstoff als essenziellen Baustein für Lebewesen und beschreibt die grundlegenden natürlichen Zufuhrwege in den Boden.
2 Der Stickstoffkreislauf: Dieses Kapitel detailliert die verschiedenen biochemischen Teilprozesse, von der Fixierung über die Ammonifikation und Nitrifikation bis hin zur Denitrifikation.
3 Der menschliche Einfluss auf den Stickstoffkreislauf: Hier wird analysiert, wie durch Düngemittel und industrielle Emissionen der natürliche Kreislauf überlastet und die Umwelt nachhaltig belastet wird.
Schlüsselwörter
Stickstoffkreislauf, Stickstofffixierung, Ammonifikation, Nitrifikation, Denitrifikation, Nitratreduktion, Biosphäre, Ökosystem Erde, Anthropogene Einflüsse, Düngemittel, Stickstoffassimilation, Umweltschutz, Saurer Regen, Prokaryoten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit den physikalischen und biologischen Abläufen des Stickstoffkreislaufs auf der Erde und untersucht dessen Bedeutung für die Biosphäre.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den Kernbereichen gehören die verschiedenen chemischen Umwandlungsprozesse des Stickstoffs sowie die Einflüsse durch menschliches Handeln.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die natürlichen Teilprozesse des Stickstoffkreislaufs verständlich zu erklären und die negativen Auswirkungen menschlicher Eingriffe auf diese Kreisläufe aufzuzeigen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es handelt sich um eine literaturgestützte Ausarbeitung, die wissenschaftliche Fachliteratur und Studien zusammenführt, um die chemischen Reaktionsprozesse darzustellen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil erläutert detailliert die Schritte der Stickstofffixierung, Ammonifikation, Nitrifikation, Nitratreduktion sowie der Denitrifikation.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Stickstofffixierung, Nitrifikation, Denitrifikation, Ökosystem, anthropogene Einflüsse und Bioverfügbarkeit.
Warum ist die Stickstofffixierung für Lebewesen so wichtig?
Da elementarer Stickstoff aus der Luft für die meisten Lebewesen nicht direkt nutzbar ist, wandelt dieser Prozess ihn in eine bioverfügbare Form (Ammoniak) um, die für den Aufbau von Proteinen und Nukleinsäuren benötigt wird.
Welchen Einfluss haben Düngemittel auf den Stickstoffkreislauf?
Durch den übermäßigen Einsatz stickstoffhaltiger Düngemittel gelangen große Mengen Nitrat in das Grundwasser und in Gewässer, was die natürlichen Stoffkreisläufe erheblich stört.
Was geschieht bei der Denitrifikation?
Bei der Denitrifikation wird Nitrat unter sauerstofffreien Bedingungen wieder zu elementarem Stickstoff reduziert und damit aus der Biosphäre zurück in die Atmosphäre abgegeben.
Warum spielt der pH-Wert des Bodens eine Rolle für den Stickstoffhaushalt?
Der pH-Wert bestimmt, ob Ammoniak im Boden protoniert als Ammonium vorliegt (und somit von Pflanzen aufgenommen werden kann) oder als Gas ausgast.
- Arbeit zitieren
- Zahra Kouzbour (Autor:in), 2019, Der Stickstoffkreislauf im Ökosystem Erde. Teilprozesse und menschlicher Einfluss, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/593586
