Stickstoff (N)

Für Pflanzen ist Stickstoff neben Licht und CO₂ die wichtigste Voraussetzung für einen gesunden Wuchs und wird nach Kohlenstoff (in Form von CO₂) in der höchsten Menge benötigt. Stickstoffmangel hemmt den Wuchs stärker als Phosphatmangel und ist aufgrund kümmernder Aquarienpflanzen oft eine Ursache für Algenprobleme im Aquarium.

Stickstoff wird von den Pflanzen in eine Vielzahl von organischen Verbindungen eingebaut. Zum Beispiel ist er in allen Aminosäuren enthalten. Diese bilden die Grundbausteine der Proteine, ohne die kein Leben möglich ist. Stickstoff spielt unter anderem auch bei der Bildung von Nukleinsäuren, Chlorophyll und Pflanzenhormonen eine Rolle.

Stickstoff ist zwar als Stickstoff-Gas (N₂) mit ca. 78% der Hauptbestandteil der Luft, aber in dieser Form für Pflanzen nicht verwertbar. Die wichtigsten Stickstoff-Formen, die von den Pflanzen aufgenommen werden können, sind Nitrat (NO₃^-) und Ammonium (NH₄⁺), daneben können sie auch Harnstoff (Urea, CH₄N₂O) aufnehmen. Eine wichtige Rolle in Land- und Wasser-Ökosystemen spielt der Stickstoffkreislauf, der die teilweise bakteriellen Umwandlungsprozesse zwischen organisch gebundenem Stickstoff, Urea, Ammonium, Ammoniak, Nitrit, Nitrat und Stickstoff-Gas beinhaltet. Auch im Aquarium entsteht durch Zersetzung von Futter- und Pflanzenresten und aus Ausscheidungen der Tiere Ammonium, das von Bakterien über Nitrit zu Nitrat umgewandelt wird. Diese organischen Stickstoffquellen reichen in Becken mit wenigen Tieren und starkem Pflanzenwuchs aber meist nicht für die Versorgung der Pflanzen aus.

Es gibt Pflanzenarten, die bevorzugt Ammonium aufnehmen, andere präferieren Nitrat, wieder andere beide Stickstoffformen zu etwa gleichen Teilen. Nitrat muss in der Pflanze in einem sehr energieaufwendigen Prozess zu Ammonium umgewandelt werden, um verwertet werden zu können, dafür können jedoch Nitrat-Ionen von den Pflanzen in den Zell-Vakuolen gespeichert werden und sind innerhalb der Pflanze sehr beweglich. Ammonium selbst wird nicht gespeichert, sondern von den Pflanzen direkt assimiliert oder durch Bakterien zu Nitrat umgewandelt. Ammonium wandelt sich bei pH-Werten über 7,5 zu giftigem Ammoniak um, außerdem sind hohe Ammoniumkonzentrationen in der Wassersäule erwiesenermaßen die Ursache Nr. 1 für starken Algenwuchs. Ammoniumdüngung kann funktionieren, muss aber aus den genannten Gründen stark an die Biomasse im Aquarium angepasst werden und sollte daher eher den erfahrenen Aquarianern überlassen werden.

Nitrat aus anorganischen Stoffen (wie z.B. Kaliumnitrat, KNO₃) ist hingegen für viele Lebewesen in Aquarien bis in sehr hohe Konzentrationen (70-100 mg/l) ungiftig und stellt somit die einfachste Möglichkeit der Stickstoffdüngung dar.

Durch die Stickstoffmenge kann man bei einigen Pflanzenarten die Färbung beeinflussen. Da in Chlorophyllmolekülen viel Stickstoff gebunden ist, ist die Chlorophyllproduktion bei einer sehr geringen Stickstoffdosierung gehemmt. Die roten Pigmente der Pflanze, die sonst vom Blattgrün verdeckt werden, werden dann stärker sichtbar. Diese Gestaltungsmethode ist jedoch relativ schwierig, da eine Stickstofflimitierung mit dem großen Risiko einhergeht, dass die Pflanze ihren Wuchs komplett einstellt.

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