Der Stickstoffkreislauf
Fit4Abi Biologie und Chemie
https://www.youtube.com/watch?v=3cAUXmzaVHo

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 [Musik] in diesem Video möchte ich mit euch den Stickstoffkreislauf durchgehen im ersten
0:20 Teil des Videos werde ich das mit euch Schritt für Schritt durchgehen und in zweiten Teil zeige ich euch wo der
0:25 Stickstoffkreislauf eine Rolle spielt insbesondere im Bereich der Ökologie betrachten wir mal den Stickstoff und in
0:31 diesem Fall den elementaren Stickstoff das N2 Molekül das ein Großteil der uns umgebenden Luft ausmacht also
0:40 78%. in diesem N2 Molekül sind zwei Stickstoffatome sehr fest miteinander verbunden also über eine Dreifachbindung
0:48 und das führt dazu dass dieser eigentlich wichtige Stickstoff von Pflanzen in der Form nicht aufgenommen
0:54 werden kann Pflanzen haben nicht die Möglichkeit dieses N2 zu spalten ähm Pflanzen brauchen hingegen andere
1:01 Stickstoffverbindungen wie z.B Nitrat oder Ammonium in denen der Stickstoff verbunden vorliegt mit anderen Elementen
1:09 also mit Sauerstoff und Wasserstoff das sind die Stoffe die Pflanzen aufnehmen können und weiter verarbeiten können
1:16 weiter verarbeiten wozu wofür brauchen Organismen Stickstoffverbindung da sind zunächst mal die Aminosäuren als
1:22 Grundbaustein der Proteine und wenn wir uns eine einzelne Aminosäure hier anschauen dann sehen wir dass dort in
1:30 jeder einzelnen Aminosäure ein Stickstoffatom gebunden ist und bei den langkettigen Aminosäureketten in den
1:37 Proteinen sind das natürlich viele Stickstoffatome dann haben wir die Basen der DNA das sind sogenannte
1:45 stickstoffbasen in allen vier Basen Adenin zytosin Guanin und Thymin sind viele Stickstoffatom enthalten auch
1:53 dafür ist Stickstoff wichtig und dann noch ein weiteres beispielhaftes Molekül das ATP ad in triphosphat hier ohne die
2:01 drei Phosphate auch hier sehen wir eine große Anzahl von Stickstoffatom und an den drei Beispielen sieht man schon
2:09 welche elementare Bedeutung Stickstoff für Organismen hat mit diesem in den Mineralsalzen gebundenen Stickstoff
2:18 in gelöster Form im Boden oder in Gewässern kann die Pflanze nun also die eigene Biomasse und organisch gebundenen
2:24 Stickstoff aufbauen damit steht er auch den Konsumenten erster Ordnung und dann natürlich entsprechend der Nahrungskette
2:30 den weiteren Konsumenten oder trophieebenen zur Verfügung die dann wiederum eigene Proteine oder eigene
2:36 Moleküle mit organisch gebundenem Stickstoff bauen können diese Organismen scheiden
2:43 auch Stoffe aus und auch die Pflanzen haben abgestorbene Pflanzenteile und auch dort ist dann Stickstoff gebunden
2:50 das heißt in der abgestorbenen Biomasse ist noch ein großer Anteil des Stickstoff in organischen Molekülen
2:57 gebunden und dann gibt es Pilze und Bakterien die im Rahmen der sogenannten ammonifikation
3:04 Ammonium bilden das heißt aus diesen Aminogruppen nh2 Gruppen wird Ammonium abgespalten zur Energiegewinnung
3:12 passiert dieser Prozess und dieses Ammonium steht den Pflanzen prinzipiell jetzt schon zur Verfügung wieder als
3:17 Dünger und damit wäre der Kreis geschlossen es gibt aber noch einen weiteren Weg nämlich es gibt Bakterien
3:24 die das Ammonium auch zur Energiegewinnung oxidieren zu Nitrit zunächst mal und dann eine weitere
3:31 Bakteriengruppe die dann das Nitrit zu Nitrat oxidieren und damit ist unser erster Kreislauf eigentlich
3:37 schon geschlossen an diesen Kreislauf schließt sich noch ein weiterer kleiner Kreislauf an und zwar
3:45 gibt es eine weitere Gruppe von Bakterien die unter anaeroben Bedingung das Nitrat
3:52 als Sauerstoffquelle nutzen können und dabei wird Stickstoff dann wieder elementarer Stickstoff gebildet der dann
3:58 aus diesem kreislau raus ist so ganz ist der Stickstoff jetzt doch noch nicht raus aus dem Ökosystem es gibt zwei
4:06 große Gruppen von Bakterien einmal die Knöllchenbakterien die häufig in Symbiose mit Pflanzen leben und die
4:13 zyanobakterien die Fotosynthese betreiben beide können unter hohem Energieaufwand denen Luftstickstoff
4:20 fixieren und zu Ammonium umwandeln und dann geht dieses Ammonium eben an den beiden Wegen wieder in den Kreislauf
4:27 hinein also einmal durch die Oxidation Nitrat oder durch Aufnahme von Pflanzen okay das ist jetzt der
4:35 Stickstoffkreislauf den habt ihr jetzt hier einmal im Überblick und so in dieser Form reicht das eigentlich für
4:41 eine normale Klausur im Weiteren soll es eher um Abiturvorbereitung gehen das heißt ich werde euch einmal zeigen in
4:49 welchen Kontexten der Stickstoffkreislauf eine Rolle spielen könnte wo es Anknüpfungen gibt
4:53 insbesondere in abiturklausungen wird's ja darum geben gehen dass in in ehung zu setzen zu anderen Teilthemen
5:01 der Biologie okay dafür nehmen wir den Stickstoffkreislauf einmal genauer unter die Lupe schauen wir erst einmal auf die
5:09 beiden Mineralsalze Ammonium und Nitrate das ist Dünger den brauchen die Pflanzen und prinzipiell je mehr desto
5:16 besser und da sind wir natürlich im Bereich der physiologischen und ökologischen Potenz und gucken was
5:22 braucht eine Pflanzen zum Wachsen da dran hängt das liebigche minimumgesetz auch das besagt das eine Pflanze z.B nur
5:31 so gut wachsen kann wie der im Verhältnis zu dem was sie davon braucht ähm am wenigsten da ist also am
5:37 wenigsten vorhanden ist das begrenzt das Wachstum und das ist in den meisten Zusammenhängen tatsächlich unter anderem
5:43 Stickstoff und deswegen ist es auch so interessant diese Stickstoffverbindungen in ökologischen Untersuchung zu
5:49 betrachten in der Natur ist sind diese Stickstoffverbindung eigentlich nur in sehr geringen Konzentrationen vorhanden
5:56 und wenn sie in größeren Konzentrationen vorhanden sind dann sehen wir typischerweise den Einfluss
6:01 des Menschen das ist nicht in jedem Fall so aber den meisten Fällen ist das so deswegen betrachten wir die ganz gerne
6:07 Stickstoff in Nahrungsketten ja das kann man auch betrachten da gucken wir eigentlich meistens auf den
6:14 Kohlenstoff man kann das natürlich auch am Stickstoff machen und da sind dann insbesondere die Destruenten von
6:21 Interesse die manchmal in diesen Nahrungsketten ein wenig in den Hintergrund rücken das kann man sich
6:26 dann in so einem Zusammenhang angucken ganz besonders interessant ist der die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat
6:34 über das Nitrit daran beteiligt sind zwei Bakteriengruppen Nitrosomonas und nitrobakta und die sind besonders
6:42 deswegen interessant weil die nämlich einen besonderen stoffwechselwg haben die sind nämlich zum großen Teil
6:48 autotrof das heißt die brauchen kein Sonnenlicht und gewinnen ihre Energie für den Aufbau eigener Substanzen aus
6:55 diesen Oxidationsreaktionen das sind hemolitotrophe Bakterien die betreiben Chemosynthese und keine Fotosynthese die
7:03 sind in manchen Zusammenhängen besonders interessant z.B um sie mit Fotosynthese treibenden Organismen zu vergleichen
7:10 dann betrachten wir einmal die Denitrifikation das heißt anaerobe Bakterien können den im nitratgebundenen
7:17 Sauerstoff für ihre Zellatmung nutzen und dabei setzen sie Stickstoff elementaren Stickstoff frei das passiert
7:24 insbesondere unter anaeroben Bedingung also z.B am Grunde eines Sees ähm insbesondere in eutrofierten Gewässern
7:32 ähm und so geht der Stickstoff dann auch aus dem Gewässer heraus dieser Schritt ist ein zentraler Aspekt z.B auch in
7:39 kleleranlagen kleäranlagen benutzen diese Reaktion um ganz am Ende ähm den Stickstoff aus den
7:49 m aus den abwäsern zu entfernen der geht dann als Luftstickstoff weg und ähm dann kann das Wasser geklärt in ein Bach z.B
7:57 geleitet werden dieser Ablauf von der abgestorbenen Biomasse bis hin zur Denitrifikation ist auch ein zentraler
8:05 Aspekt wenn wir die Selbstreinigung von Fließgewässern betrachten ähm auf dem Weg des Gewässers des Fließgewässers
8:13 werden diese verschiedenen Schritte sind diese hintereinander geschaltet in unter natürlichen Bedingungen und führen eben
8:19 zu einer Reinigung des Gewässers unter natürlichen Bedingungen dieser diese Reaktion kann
8:26 auch betrachtet werden im Zusammenhang mit Atmung wenn molekularer Sauerstoff nicht zur Verfügung steht das ist auch
8:33 ein interessanter Nebenaspekt die stickstoffixierung durch Bakterien
8:39 ist eine ganz typische Symbiose von Knöllchenbakterien mit Pflanzen in diesem Zusammenhang ist es sehr
8:46 interessant oder auch wenn ich über gründ Düngung spreche diese Knöllchenbakterien die bekommen
8:53 energiereiche Verbindung von den Pflanzen fixieren mit Hilfe dieser Energie den Stickstoff in Form von
8:58 Ammonium und dieses Ammonium steht dann den Pflanzen zur Verfügung und so profitieren beide Organismengruppen von
9:05 dieser Symbiose m ein etwas spezieller Nebenaspekt ist auch wer sind das für
9:12 energiereiche Verbindung das ist dann pyrofat oder Produkte des Zitratzyklus und auch die Sauerstoffbindung in diesem
9:19 in dieser Symbiose ist ein interessanter aber sehr spezieller Nebeneffekt okay wir sind durch
9:26 das ist der Stickstoffkreislauf ich hoffe ihr habt die Teilaspekte nachvollziehen können ich hoffe ihr habt
9:33 ein bisschen was mitgenommen und seid gut vorbereitet für die nächste Klausur und damit möchte ich schließen und sage
9:42 Tschüss bis zum nächsten Mal