AB 3_2.3
Thema: Stickstoff – nicht nur Bestandteil der Luft

• Nukleinsäuren (Bausteine der DNA);
• ATP („Treibstoff“ für alle Energie verbrauchende Prozesse);
• Hämoglobin (Sauerstofftransport im Blut);
• Chlorophyll (grüner Blattfarbstoff der Pflanzen, für die Fotosynthese);
• Lecithin (stickstoffhaltiges Fett in der Zellmembran);
• Aminozucker (u.a. Bausteine von Chitin);
• Vitamine;
• Gifte und Abwehrstoffe von Pflanzen und Tieren.

1. Beschreibe die Abbildung zum Stickstoffkreislauf.
   Es geht dabei nicht darum, dass du ihn sofort vollständig verstehst. Verfolge lediglich die verschiedenen Wege und die dabei auftauchenden Stationen.
   Versuche das Kreislaufprinzip zu erkennen.

2. Im Folgenden findest du nochmals die Abbildung zum Stickstoffkreislauf, ergänzt durch die Ziffern von 1 bis 8.
   Die sich anschließenden Tabelle enthält acht Textbausteine, versehen mit den Buchstaben A bis H.
   Ordne den Ziffern die entsprechenden Textbausteine zu.
   Beginne mit der Ziffer 1.

3. Begründe in Zusammenhang mit dem Stickstoffkreislauf die Folgen, die mit der Ernte von Nutzpflanzen auf Äckern verbunden sind.

4. Die Pflanze „Sonnentau“ wächst in  Mooren oder anderen sehr feuchten Standorten”, die wenig Sauerstoff enthalten.
   Mithilfe ihrer an den Blättern befindlichen Klebedrüsen fängt sie kleine Insekten. Nach dem Festkleben der Beute rollt sich das Blatt ein und durch den Einsatz verschiedener Enzyme wird die Beute verdaut.

1. Erkläre, warum der Moorboden “mangelhaft” für das Pflanzenwachstum ist. Beziehe dich dabei auf den Stickstoff-Kreislauf.
2. Erkläre, welchen Vorteil der Sonnentau durch Insektenfang im Moor hat.
3. Die Abb. 3_2.3-3 zeigt, ein Sonnentaublatt, auf das soeben ein Tropfen Milch gegeben wurde. Die Reaktion der Pflanze ist die gleiche, wie nach dem Fangen eines Insekts. Erkläre die Reaktion.
   Übrigens: Es war Charles Darwin, der als erster Wissenschaftler die Lebensweise und die Bedeutung der fleischfressenden Pflanzen erforschte und veröffentlichte. Er war es auch, der den Versuch unternahem, eine solche Pflanze mit Milch zu füttern.

5. 5. Der natürliche Gehalt an Stickstoff in der Atmosphäre wird ergänzt durch Stickstoff-Emissionen aufgrund menschlicher Aktivitäten. Quellen sind vor allem die Landwirtschaft, Klärwerke und Fahrzeugabgase.
      Um möglichst gute Erträge auf Äckern und Wiesen zu erreichen, werden Dünger eingesetzt. Dabei handelt es sich um Wirtschaftsdünger (tote organische Stoffe in Form von Gülle, Jauche, Mist) oder Mineraldünger (z.B. Stickstoff-(N), Phosphat- (P), Kali- (K) oder Kalkdünger).Die Stickstoffdüngung kann bei zu großen Düngergabe auch verschiedenen negative Folgen haben: Überdüngung von Gewässern, Belastung des Grundwassers und Freisetzung von Distickstoffoxid (N₂O), das auch Lachgas genannt wird. Lachgas ist nicht nur ein Treibhausgas, es trägt auch in den höheren Schichten der Atmosphäre zum Abbau der Ozonschicht bei. Lachgas entsteht bei bakteriellen Stoffwechselprozessen sowohl im Rahmen der Nitrifikation als auch bei der Denitrifikation. Normalerweise wird das Lachgas im bakteriellen Stoffwechsel anderer Bakterien durch die Distickstoffmonoxid-Reduktase wieder abgebaut (vereinfacht: N₂O → N₂ + H₂O). Da dieses Enzym sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff ist, wird vor allem  bei einer Überdüngung mit Naturdüngern diese Reaktion blockiert, d.h. es wird weniger Lachgas abgebaut und stattdessen freigesetzt. Informiere dich genauer über den Begriff „Distickstoffoxid“ auch “Distickstoffmonoxid”, seiner Freisetzung und den damit verbundenen Folgen.

Weitere Informationen zum Thema “Stickstoff und Umwelt” sind u.a. hier erhältlich:

https://www.umweltbundesamt.de/umweltatlas/reaktiver-stickstoff/wie-gross-ist-das-stickstoffproblem (Zugriff: 2022-10-12)
https://de.wikipedia.org/wiki/Distickstoffmonoxid/allgemein (Zugriff: 2016-04-13)
https://www.umweltbundesamt.de/reaktiver-stickstoff-in-der-umwelt (Zugriff: 2016-04-13)
https://www.umweltbundesamt.de/themen/interaktiver-umweltatlas-thema-reaktiver-stickstoff  (Zugriff: 2020-04-13)

zu 2.
1-B / 2-A / 3-F / 4-E / 5-C / 6-G / 7-H / 8-I / 9-D
zu 3.
Der Entzug der Biomasse von den Äckern macht eine vom Menschen vorgenommene Zufuhr von Stickstoff in Form von Dünger notwendig.
zu 4.
a- Sauerstoffmangel –> Nitrifizierer arbeiten nicht gut –> kaum Nitrat –> Stickstoff-Mangel –> schlechtes Wachstum
b- Ausgleich des Mangels an Stickstoff durch eine alternative N-Quelle.
c- Die Milch wird verdaut und so notwendiger Stickstoff für den eigenen Stoffwechsel gewonnen.