Die Hauptunterschied zwischen Stickstofffixierung und Nitrifikation ist das Stickstofffixierung ist die Umwandlung von Stickstoffgas (N₂) in stickstoffhaltige Stoffe, während die Nitrifikation die Umwandlung von Ammoniumionen (NH⁴⁺) zu Nitriten (NO^2-) und Nitrate (NO^3-). Darüber hinaus kann die Stickstofffixierung durch atmosphärische, industrielle oder biologische Prozesse erfolgen, während die Nitrifikation durch bodenlebende Bakterien und andere nitrifizierende Bakterien erfolgt. Darüber hinaus ist im Stickstoffkreislauf die Stickstofffixierung der erste Schritt, der atmosphärischen Stickstoff in Ammoniumionen fixiert, während die Nitrifikation der nächste Schritt ist, bei dem Ammoniumionen in Nitrite umgewandelt werden.

Stickstofffixierung und Nitrifikation sind zwei Prozesse des Stickstoffkreislaufs.

Ammoniumionen, atmosphärischer Stickstoff, Nitrate, Nitrite, Nitrifikation, Stickstofffixierung

Was ist Stickstofffixierung?

Die Stickstofffixierung ist der erste Schritt des Stickstoffkreislaufs und wandelt atmosphärischen Stickstoff in Ammoniumionen um. Im Allgemeinen enthalten 80% der Erdatmosphäre Stickstoffgas. Dennoch ist Stickstoff ein limitierender Nährstofffaktor für Primärproduzenten, da sie atmosphärischen Stickstoff nicht assimilieren können. Daher ist der Stickstoffkreislauf für die Umwandlung des Luftstickstoffs in die Stickstoffstoffe verantwortlich, die von den Primärproduzenten gut aufgenommen werden können.

Abbildung 1: Stickstoffkreislauf

Darüber hinaus unterliegen im Stickstoffkreislauf sowohl freilebende als auch symbiotische Organismen einer Stickstofffixierung. Bezeichnenderweise haben alle diese stickstofffixierenden Organismen ein ähnliches Merkmal, nämlich dass sie alle denselben Enzymkomplex, Nitrogenase, aufweisen. Außerdem katalysiert dieser Enzymkomplex die Reduktion von Stickstoffgas zu Ammoniak (NH3).

Zusätzlich umfassen die Beispiele für frei lebende stickstofffixierende Bakterien, die aerob sind, Pseudomonas, Azotobacter, Methylomonas, Alcaligenes und Thiobacillus. Außerdem sind Nostoc und Anabaena frei lebende Cyanobakterien, die aerob sind und Stickstoff fixieren. Auf der anderen Seite gehören zu den freilebenden, anaeroben Organismen, die Stickstoff fixieren, Methanosarcina, Methanococcus, Charomatium, Chlorobium, Desulfovibrio und Clostridium. Darüber hinaus sind Rhizobium und Frankia die symbiotischen Bakterien, die in den Wurzelknollen von Hülsenfrüchten leben und Stickstoff fixieren.

Obwohl der Stickstoffkreislauf der biologische Prozess der Stickstofffixierung ist, ist das Haber-Bosch-Verfahren die Methode der Stickstofffixierung in der Industrie. Außerdem ist die atmosphärische Stickstofffixierung die dritte Methode der Stickstofffixierung, bei der die enorme Energie des Blitzes Stickstoffmoleküle aufbricht, sodass sich ihre Atome mit Sauerstoff zu Stickoxid verbinden können. Diese Stickoxide lösen sich jedoch im Regen auf und bilden Nitrate, die auf die Erde getragen werden.

Was ist Nitrifikation?

Die Nitrifikation ist der zweite Schritt des Stickstoffkreislaufs, bei der Ammoniumionen in Nitrite und Nitrate umgewandelt werden. Bezeichnenderweise führen Bakterien eine Nitrifikation durch. Dieser Prozess erfolgt jedoch in zwei aufeinander folgenden Teilschritten, die von verschiedenen Bakterien durchgeführt werden. Der erste Teilschritt ist die Umwandlung von Ammoniak in Nitrite und der zweite Teilschritt ist die Umwandlung von Nitriten in Nitrate. Hier ist der erste Teilschritt die Oxidation von Ammoniak zu Nitriten. Auch aerobe Ammoniak-Oxidationsmittel wie Nitrosomonas, Nitrosospira und Nitrosococcus führen diesen ersten Teilschritt durch. In erster Linie wandelt Ammoniakmonooxygenase Ammoniak in Hydroxylamin um, das dann durch die Wirkung des Enzyms Hydroxylamin-Oxidoreduktase in Nitrit umgewandelt wird.

Abbildung 2: Chemische Reaktion des Stickstoffkreislaufs

Ähnlichkeiten zwischen Stickstofffixierung und Nitrifikation

Unterschied zwischen Stickstofffixierung und Nitrifikation

Definition

Stickstofffixierung bezeichnet die chemischen Prozesse des Stickstoffkreislaufs, die atmosphärischen Stickstoff in die organischen Verbindungen aufnehmen, insbesondere durch bestimmte Mikroorganismen. Andererseits bezieht sich Nitrifikation auf die biologische Oxidation von Ammoniak oder Ammonium zu Nitrit, gefolgt von der Oxidation des Nitrits zu Nitrat.

Bedeutung

Stickstofffixierung ist die Umwandlung von Stickstoffgas in Ammoniak, während Nitrifikation die Umwandlung von Ammonium in Nitrite und Nitrate ist.

Art des Prozesses

Die Stickstofffixierung kann durch atmosphärische, industrielle oder biologische Prozesse erfolgen, während die Nitrifikation durch bodenlebende Bakterien und andere nitrifizierende Bakterien erfolgt.

Im Stickstoffkreislauf

Die Stickstofffixierung ist der erste Schritt, der atmosphärischen Stickstoff in Ammoniumionen fixiert, während die Nitrifikation der nächste Schritt ist, bei dem Ammoniumionen in Nitrite umgewandelt werden.

Mikroorganismen

Stickstofffixierende Bodenbakterien wie Cyanobakterien und die in Wurzelknollen lebenden Bakterien wie Rhizobium sind für die Stickstofffixierung verantwortlich, während nitrifizierende Bakterien wie Nitrosomonas und Nitrobacter für die Nitrifikation verantwortlich sind.

Abschluss

Stickstofffixierung ist der Prozess der Umwandlung von atmosphärischem Stickstoff in die Stickstoffsubstanzen, die von Pflanzen aufgenommen werden können. Daher wandelt sich im Stickstoffkreislauf atmosphärischer Stickstoff in Ammoniumionen um. Auch Bodenbakterien, einschließlich Cyanobakterien und die symbiotischen Bakterien in den Wurzelknöllchen, einschließlich Rhizobium, unterliegen einer Stickstofffixierung. Andererseits ist die Nitrifikation der zweite Schritt des Stickstoffkreislaufs, bei der Ammoniumionen in Nitrite und Nitrate umgewandelt werden. Nitrosomonas und Nitrobacter sind auch die beiden Arten von nitrifizierenden Bakterien, die für die Nitrifikation verantwortlich sind. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Stickstofffixierung und Nitrifikation in der Art der Umwandlung und den Arten der am Prozess beteiligten Mikroorganismen.

Verweise:

1. Bernhard, Anne. „Der Stickstoffkreislauf: Prozesse, Spieler und menschlicher Einfluss.“ Nature News, Nature Publishing Group, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Stickstoffkreislauf 2“ von File: Nitrogen Cycle.svg (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „Tabelle der Prozesse im Stickstoffkreislauf“ von Holivi5 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia