13. VL - N-&P-Kreislauf

Question 1

warum ist Stickstoff so wichtig?

Answer 1

von zentraler ökologischer Bedeutung, weil Stickstoff in Proteinen und Nukleinsäure aller biologischen Organismen enthalten ist

Question 2

Welche sind die wichtigsten Verbindungen von Stickstoff?

Answer 2

Ammoniak
Stickoxide
Salpetersäure (Nitrat)
salpetrige Säure (Nitrit)

Question 3

Welche Oxidationsstufen kann Stickstoff einnehmen?

Answer 3

alle zwischen -3 und +5

Question 4

Von wem wird Nitratassimilatin betrieben und Welche Enzyme sind beteiligt?

Answer 4

Cyanobacteria, Algen, Gefäßpflanzen

Nitratreduktase, Nitritreduktase

Question 5

wo liegt der Knackpunkt im n-Kreislauf?

Answer 5

bei N_2-Luftstickstoff

• ist der stabil und reaktionsträge
• 3-fach-Bindung bedeutet sehr hohen Energieaufwand und Bindung zu spalten
• Fixierung von Luftstickstoff liefert nur ca 12% des Bedarfs –> Rest muss durch internes Recicling Zerfall toter organischer Materie im Boden gewonnen
  werden

Question 6

Nenne abiotische Fixierung von molekularem Luftstickstoff

Answer 6

• Blitze
• Düngemittel
• Verbrennungsprozesse unter hohem Druck (z.B. Automotor)

Question 7

Ammonifikation

Answer 7

Stickstoff in Form von z.B. Aminosäuren bzw. Harnstoff wird von Zersetztern durch Desaminierung bzw. Hydrolyse in Ammoniumverbindungen umgewandelt, welche dann erneut zur Aufnahme zur Verfügung stehen

Heterotrophe Bakterien oder Pilze im aeroben Milieu

Question 8

Unterschied zwischen Phosphor- und Stickstoff-/Nitratkreislauf

Answer 8

P-Kreislauf hat keinen Atmosphärischen pool

durchläuft keine Redox-Kreisläufe da normalerweise nur oxidiert als Phosphat vorhanden

kein äolischer Transfer, nur in Böden und Gewässern

kaum relevante Mikrobielle Reaktionen

Verfügbarkeit von Gesteinsverwitterung abhängig (daher meist nur wenig)

gutes Recycling organischen Phosphors

Question 9

Wo geht der fixierte molekulare Luftstickstoff hin?

Answer 9

Flüsse

Denitrifizierung

Waldbrände

Question 10

Nitrifikation

Answer 10

Bakterien oxidieren in einem zweistufigen aeroben Prozess unter Energiegewinnung Ammonium über die Stufe des Nitrits zu Nitrat

z.B.: Nitrosomonas / Nitrobacter, Nitrosococcus

Question 11

Denitrifikation

Answer 11

Der Nitrifikation entgegengesetzter Prozess, bei dem Bakterien unter anaeroben Bedingungen Nitrate oxidativ veratmen, um Energie zu gewinnen. Dabei wird elementarer Stickstoff freigesetzt und gelangt zurück in die Atmosphäre

Question 12

Nenne Beispiele von Bakterien die ANNAMOX betreiben

Answer 12

Brocadia anammoxidans

Kuenenia stuttgartiensis (Planctomycetales)

Question 13

Nitratassimilation

Answer 13

durch Pflanzen → wird zu Ammonium

Question 14

Anammox

Answer 14

Oxidation von Ammonium + Reduktionvon Nitrit zu molekularem Stickstoff ineinem Organismus → toxisches Intermediat Hydrazin verbleibt im Anammoxosom mit dichter Ether-Membran

Question 15

Kreislauf im See

Answer 15

• oligotropher See: Nitratabbauende Bakterien wachsen schneller als Nitritbildende. oligotrophe Seen nehmen N_2 aus der Luft auf
• eutropher See: mehr Nährstoffe, Nitrifikation nur im aeroben Teil (Epilimnion), im anaeroben Teil (Hypolimnion) viel Denitrifikation und Abagabe als molekularer Stickstoff

Question 16

Probleme der Stickstoffdüngung/Verbrennungsprozesse

Answer 16

• Auswaschung hochgradig löslicher Nitrate belastet
Oberflächen- wie auch Grundwasser
• Eutrophierung der Gewässer (zusammen mit Phosphaten)
• Versauerung von Böden
• Smogbildung aus Stickstoffoxiden
• Bei der Denitrifikation entstandenes N2O
- gelangt bis in die Stratosphäre und zerstört dort Ozon
- trägt in tieferen Schichten zum Treibhauseffekt bei

Question 17

Wodurch wir die P-Verfügbarkeit hauptsächlich kontrolliert?

Answer 17

durch Gesteinsverwitterung und die geochemische
Reaktion mit Bodenmineralien

Trotz eines hohen P-Gehalts im Boden ist oft nur eine geringe Menge bioverfügbar → gut entwickeltes Recycling von organischem Phosphor

Question 18

Wo findet global der Hauptfluss von Phosphor statt?

Answer 18

in Flüssen

Question 19

Wie sorgen Menschen für eine Erhöhung des Phosphorflusses?

Answer 19

durch Abbau von Phosphatgesteinen zur Produktion von Düngemitteln

Phosphat-haltige Abwasser (z.B. Waschmittel)

Question 20

Wo ist der größte P-Pool der Erdoberfläche?

Answer 20

Ozeansedimenten

Question 21

Wie bestimmen Redoxverältnisse die Verfügbarkeit von Phosphor indirekt?

Answer 21

fällt mit oxidiertem Eisen als Eisenphosphat aus (Kläranlage)

wird mit reduziertem Eisen wieder löslich (FeIII+ zu FeII+)

Question 22

Für welche Systeme ist Phosphor der limitierende Faktor?

Answer 22

für die meisten limnischen

Phosphor ist der wasserwirtschaftlich am besten beherrschbare Nährstoff

Question 23

Lösungsvorschlag um Eutrophierung von Gewässern durch Phosphor zu verhindern

Answer 23

geschlossener Kreislauf im ökologischen Landbau (Betriebseigene Futter- und Düngemittel)

Question 24

Bsp aus Natur in dem Phosphat oxidiert wird

Answer 24

Anaerobe oxidation von Phosphat durch Schwefelreduzierende Bakterien