stickstofffixierenden

Stickstofffixierende bezeichnen Organismen oder Prozesse, die molekularen Stickstoff aus der Atmosphäre in biologisch verfügbare Stickstoffverbindungen umwandeln, typischerweise in Ammoniak oder Ammonium. Dieser Prozess ist ein zentraler Bestandteil des Stickstoffkreislaufs und ermöglicht es Lebewesen, Stickstoff für den Aufbau von Proteinen, Nukleinsäuren und anderen Biomolekülen zu nutzen.

Biologisch erfolgt die Stickstofffixierung primär durch bestimmte Bakterien und Cyanobakterien. Die Umwandlung wird durch das Enzym Nitrogenase katalysiert, das Stickstoff zu Ammoniak reduziert. Der Prozess erfordert erheblich Energie in Form von ATP und Reduktionsäquivalenten; er ist außerdem empfindlich gegenüber Sauerstoff, der die Nitrogenase hemmt. In der Umwelt treten stickstofffixierende Organismen sowohl als freie Bodenbakterien (z. B. Azotobacter, Azospirillum) als auch in symbiotischen Lebensgemeinschaften auf.

Eine der bekanntesten Formen der Fixierung ist die symbiotische Stickstofffixierung in Wurzelknöllchen von Leguminosen. Hier gehen Stickstofffixierende Bakterien (häufig Rhizobium- oder Bradyrhizobium-Arten) eine Partnerschaft mit der Pflanze ein und versorgen sie direkt mit Ammonium, während die Pflanze Kohlenstoffverbindungen liefert. Auch Actinorhizale Pflanzen mit Frankia-Bakterien und verschiedene Cyanobakterien, die Heterocysten bilden, tragen zur Fixierung in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen bei.

Neben biologischer Fixierung existieren auch abiotische Wege, beispielsweise durch Blitzentladungen, sowie industrielle Verfahren wie das Haber-Bosch-Verfahren, das synthetische Düngemittel erzeugt. Die stickstofffixierenden Prozesse sind wesentlich für Landwirtschaft, Ökologie und globale Nährstoffdynamik.