Energiefluss durch das Ökosystem (Zusammenfassung)
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Der Stickstoffkreislauf Organismen enthalten Stickstoff, z. B. gebunden in Proteinen, Aminosäuren oder der DNS. Wenn Tiere oder Pflanzen sterben, bauen die Destruenten im Boden ihre Körper ab. Der Boden wird dabei mit Ammoniak (NH3) angereichert, das aus den abgespalteten Aminogruppen gebildet wird. Bestimmte Bakterien im Boden wandeln nun den Ammoniak in Nitrit-Ionen (NO2-Ionen) und anschließend in Nitrat-Ionen (NO3-Ionen) um. Diese können leicht von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Um aus diesen wieder Proteine herzustellen, muss die Pflanze die Nitrat-Ionen allerdings wieder reduzieren. erinnerst du dich, dass 78 % der Luft aus Stickstoff bestehen. Dies sollte genügen, um jeglichen Verlust auszugleichen. Aber dieser Stickstoffvorrat kann nur in Ausnahmefällen genutzt werden, weil Stickstoff sehr reaktionsträge ist und nur unter hohem Energieaufwand in andere Stickstoffverbindungen umgewandelt werden kann. Es gibt aber drei Möglichkeiten, wie diese Schwierigkeit überwunden werden kann: Auf diese Weise könnte der organismische Teil mit stets dem gleichen Stickstoffbestand weiterlaufen. Das Problem ist jedoch, dass der Kreislauf ein "Leck" hat. Wenn es im Boden bei Überschwemmungen oder in Sümpfen zu Sauerstoffmangel kommt, kommen bestimmte Bakterien, die gewöhnlich unter Verwendung von Sauerstoff organische Stoffe zersetzen, in Schwierigkeiten. Wenn aber gleichzeitig sauerstoffreiche Stickstoffverbindungen im Boden vorhanden sind, dann können diese Bakterien Nitriten und Nitraten den Sauerstoff entziehen. Dabei bleibt Stickstoff (N2) übrig, der in Gasform aus dem Boden in die Luft entweicht. Es gibt niedere Organismen (Bakterien, Blaualgen und Pilze), die mit Hilfe eines Enzyms molekularen Stickstoff, den sie aus der Luft aufgenommen haben, in ihre körpereigenen Proteine einbauen können. Manche Pflanzen, z. B. Hülsenfrüchtler, beherbergen in ihren Wurzeln solche stickstoffbindenden Mikroorganismen. Oft werden als Folge dieser Symbiose die Wurzeln knöllchenartig aufgetrieben. Deshalb nennt man die in diesen Wucherungen lebenden Bakterien "Knöllchenbakterien". Würden diese Verluste nicht ausgeglichen, stünde den Organismen immer weniger Stickstoff zur Verfügung. Zum Glück gibt es aber Möglichkeiten, wie diese Verluste ausgeglichen werden können. In der Atmosphäre sind enorme Mengen Stickstoff gespeichert. Vielleicht Bei Blitzentladungen in der Atmosphäre wird so viel Energie frei, dass Stickstoffverbindungen gebildet werden können, die mit Niederschlägen den Organismen wieder zufließen. Menschen haben ein aufwändiges industrielles Verfahren entwickelt, in dem bei mehreren hundert Atmosphären Druck, Temperaturen von über 600 °C und mit Hilfe eines Katalysators Luftstickstoff in nutzbare Stickstoffverbindungen umgewandelt wird. Heute beruht ein großer Teil der Düngemittelproduktion auf diesem Verfahren. Übertrage den im Text geschilderten Sachverhalt in eine grafische Darstellung (Arbeitsblatt). Stelle das Wirkungsgefüge mit Pfeilen dar und beschrifte deine Zeichnung so, dass du die Vorgänge mit ihrer Hilfe erläutern kannst. Recycling - eine Erfindung der Natur/Stickstoffkreislauf (AB 1b)
