Kreisläufe

1. Stickstofffixierende Bakterien in Boden und Wurzeln bestimmter Pflanzenarten (wie Leguminosen) reduzieren N2 in Ammonium (NH4+)

2. Pflanzen nutzen das Ammonium, um Proteine und andere stickstoffhaltige Verbindungen aufzubauen.

3. Durch den Verzehr von Pflanzen nehmen Tiere den gebundenen Stickstoff auf und nutzen ihn für ihr eigenes Wachstum und ihre Stoffwechselprozesse.

4. Wenn Pflanzen und Tiere sterben oder Ausscheidungen produzieren, gelangt der gebundene Stickstoff wieder in den Boden.

5. Im Boden wird das organische Material von Bakterien und Pilzen abgebaut, wobei Ammonium (NH4+) freigesetzt wird, das von Pflanzen erneut aufgenommen werden kann.

6. Nitrifizierende Bakterien wandeln das Ammonium im Boden zuerst in Nitrit (NO2-) und dann in Nitrat (NO3-) um, das ebenfalls von Pflanzen aufgenommen werden kann.

7. Pflanzen können auch direktes Nitrat aus dem Boden aufnehmen.

8. Denitrifizierende Bakterien wandeln Nitrat über Nitratatmung in gasförmigen Stickstoff (N2) um und geben ihn in die Atmosphäre ab.

9. Der Kreislauf beginnt von vorne, wenn der gasförmige Stickstoff in der Atmosphäre erneut von stickstofffixierenden Bakterien aufgenommen wird.

1. Kohlendioxid (CO2) ist eine gasförmige Form von Kohlenstoff, die in der Atmosphäre vorhanden ist.

2. Pflanzen nehmen Kohlendioxid aus der Luft durch den Prozess der Photosynthese auf und wandeln es in Glukose und andere Kohlenhydrate um.

3. Durch die Photosynthese binden Pflanzen Kohlenstoff und speichern ihn in Form von Biomasse.

4. Tiere ernähren sich von Pflanzen und nehmen den gebundenen Kohlenstoff auf.

5. Durch den Stoffwechsel der Tiere und die Atmung wird Kohlendioxid wieder freigesetzt und gelangt in die Atmosphäre.

6. Wenn Pflanzen und Tiere sterben, kann der Kohlenstoff in Form von toter Biomasse in den Boden gelangen.

7. Im Boden kann Kohlenstoff über einen langen Zeitraum gespeichert werden, entweder als organische Substanz oder durch geologische Prozesse in Form von fossilen Brennstoffen.

8. Durch die Zersetzung von toter Biomasse im Boden wird Kohlendioxid freigesetzt.

9. Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Gas wird der im Boden gespeicherte Kohlenstoff freigesetzt und gelangt in die Atmosphäre.

10. Der Kreislauf beginnt von vorne, wenn Pflanzen erneut Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen.

1. Produzenten

   • phototrophe Bakterien

   • unter Verwertung von Sonnenenergie &CO2 organische Substanzen (&O2) produzieren

     
     

2. Konsumenten

   • Tiere, verbrauchen großen Teil primärer Biomasse zur Energiegewinnnung

   • verbauchen kleinen teil zur Synthese ihrer Körpersubstanz

     
     

3. Destruenten

   • Pilze&BAkterien

   • überführen org. Substanzen der Tiere und Pflanzen in mineralische &anorg. Verbidnungen(Mineralisation)

Wurzelknöllchen-Symbuíose: N2 fixxierende bakterien+Pflanze

• Pflanzen liefrn Energie- und Kohlenstoffquelle

• Bak. versorgen Pflanzenzellen mit N2

• sehr spezifische Wechselbeziehung

Infektion von Pflanzenwurzeln durch Knöllchenbakterien

1. Pflanzen setzen Flavonoide frei -> werden von Rezeptoren an Bakt. erkannt

   • BAkterien synthetisieren daraufhin Nod-Faktoren

2. Nod-Faktoren induzieren Krümmung der Wurzelhaare&Bildung Infesktionsschlauch

   • Bakterien dringen durch Schlauch in Wurzel &infizieren tetraploide Rindenzelle

3. Bakt. verlassen Schlauch durch endocytotischen Prozess &wandeln sich zu Bakteroiden um, die von Pflanzenmembran umgeben sind=Symbiosom

   • Innerhalb der Wurzelzellen teilen sich die Rhizobium-Bakterien und induzieren die Wurzelzellen dazu, sich ebenfalls zu teilen, wodurch eine Knöllchenstruktur gebildet wird. Innerhalb dieser Knöllchen werden die Bakterien in spezielle Strukturen umgewandelt, die als Bakteroiden bezeichnet werden. Diese Bakteroiden sind in der Lage, Stickstoff aus der Luft in eine Form umzuwandeln, die die Pflanze verwenden kann.

• metabolische Reaktion & Stoffaustausch in Bakteroid

• Bakteroide erhalten von Pflanze org. Säure als Energiespeicher -> liefern dafür zu Ammoniak redizierten Stickstoff

• Pflanze stellt weiterhin sauerstoffbindendes protein Leghömoglobin (LHb) her-> versorgt Bakteroid mit O2 & schützt Nitrogenase vor freiem O2

-> Nitrogenase arebitet nur unter anaeroben Bedingungen

• hoher N2-Bedarf wachsender zellen &oft zu geringe Mengen an N2 -> N2 Mangel

• viele Prokaryonten aber kein einziger Eukaryont können Luft-N2 zu Ammoniak reduzieren

• biolog. Katalysator der N2 Reduktion zu Ammoniak=Nitrogenase

• besteht aus 2 Komponenten, die durch Luft-O2 deaktiviert werden-> aerobe N2-fixierer haben deshalb besonderen Schutz gegen O2 entwickelt

• Nitrogenase nur unter antioxischen Bedingungen gebildet

• kovalent modifiziert oder an Schutzenzym gebunden & vorübergehende Inaktivierung

• Sauerstoffzutritt verringert durch Schleimschicht

• Leghämoglobin