5. – 13. Schuljahr

Friedel Twenhöven

Der Stickstoffkreislauf

Ein globales Problem braucht mehr Aufmerksamkeit im Ökologieunterricht!

Stickstoffverbindungen sind in der Natur ein knappes Gut. Pflanzen und Mikroorganismen konkurrieren um die schnellstmögliche Aufnahme oder bilden raffinierte Symbiosen um die umkämpfte Ressource zu erschließen.Obwohl eng verzahnte Aufnahmeprozesse den N-Kreislauf weitgehend geschlossen halten, bleibt der verfügbare Stickstoff, in den meisten Ökosystemen, der limitierende Faktor, er begrenzt also das Wachstum der Pflanzen. Das gilt besonders für unsere Agrarsysteme.
Die ersten Ackerbauern mussten von Fläche zu Fläche ziehen, da schon bald nach einer Rodung die N-Nachlieferung aus der Mineralisation der Biomasse versiegte. Sie lernten erst nach und nach durch Fruchtfolgen, Tiermist oder Leguminosen ihre Ernten zu verbessern. Die Erfindung der Ammoniaksynthese durch Haber und Bosch machte aus dem knappen Gut einen billigen, allseits verfügbaren Dünger. Ackerbau und Viehzucht, bisher durch Stoffströme untrennbar verbunden, konnten nun separat betrieben werden. Mist und Gülle, ehemals wichtige Betriebsdünger wurden zum Entsorgungsproblem. Der weitgehend geschlossene N-Kreislauf wurde gesprengt.
Immer größere Düngermengen werden vom Menschen in die Ökosphäre eingebracht. Durch vielfältige Verbrennungsprozesse, vom Auto bis zur Industrie, gelangen zusätzlich gewaltige N-Mengen in die Umwelt. Die Zwischenprodukte des Stickstoffkreislaufs tauchen heute an Orten auf, wo sie nicht hingehören und geraten immer öfter in die Schlagzeilen: „Nitrat im Grundwasser, „Lachgas in der Atmosphäre und „Nitrit in der Babynahrung. Nach der Einschätzung eines internationalen Wissenschaftlerteams gehört „der gestörte globale N-Kreislauf und die Überfrachtung der Ökosysteme mit Nährstoffen zu den drei gefährlichsten Bedrohungen der Menschheit (Rockström u.a., 2009). Das Problem rangiert auf Platz drei, gleich hinter dem Verlust der Biodiversität und dem Klimawandel. Nach Angaben des Bundesumweltamtes ist in Deutschland die kritische Belastungsgrenze für den Eintrag von Stickstoffverbindungen aus der Luft auf 90Prozent der Fläche überschritten. Betroffen sind alle Gebiete, auch Moore, Trockenrasen, Wälder, Dünen sowie auch sämtliche Naturschutzgebiete! Die oben zitierten Wissenschaftler schätzen, dass die Düngemittelherstellung global von derzeit etwa 120 Mio. t N auf etwa 60 Mio. t N pro Jahr reduziert werden muss, um kritische Belastungsgrenzen einzuhalten.
Obwohl das Stickstoffproblem so bedeutend, ist, erfährt es doch vergleichsweise wenig öffentliche Aufmerksamkeit. Im Gegensatz zum Klimawandel nehmen wir die Nitratbelastung des Grundwassers, die Überdüngung von Bächen und Seen, die stinkenden Spülsäume am Urlaubsstrand und das Fahrverbot in deutschen Städten nicht als ein zusammenhängendes Problem wahr. Warum ist das so?
Eine Ursache ist sicherlich in der unsystematischen Benennung der stickstoffhaltigen Schad- und Wirkstoffe zu suchen. Die traditionellen Namen wie Nitrat, Salpeter, Lachgas und Ammonium lassen nicht erkennen, dass es sich allesamt um Verbindungen eines Elements handelt (Abb.1 ). Um den Zusammenhang zu verdeutlichen, wird die Gesamtmenge des Elements Stickstoff in den zahlreichen Verbindungen als reaktiver Stickstoff, Nr, bezeichnet und dem reaktionsträgen Luftstickstoff, N2, gegenübergestellt.
Die Wahrnehmung des N-Problems wird zusätzlich erschwert durch die verwirrende Vielfalt an Umwandlungsprozessen, die sich sowohl in der Luft als auch im Wasser und Boden abspielen. Die Komplexität erschwert das Erkennen von Ursachen-Wirkungsbeziehungen. Der aufmerksame Naturbeobachter sieht zwar, dass sich Brennnesseln und Brombeeren im Wald ausbreiten. Er ist erschrocken über den sommerlichen Massenbefall von Prozessionsspinnern und das Ausmaß an Sturmschäden. Den Zusammenhang und dessen systemische und umweltpolitische Relevanz erkennt aber nur, wer die Einzelfakten zu einem Bild...

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