Stickstoff gehört als Bestandteil der
Proteine zu den lebenswichtigen Elementen. Von den grünen Pflanzen wird er vor
allem in Form von Ammonium und Nitrat aufgenommen. In den meisten natürlichen
Gewässern kommen diese Stoffe nur in sehr geringen Mengen vor. Stickstoff stellt
dort einen Minimumfaktor für das pflanzliche Leben dar. Anders ist es im
Aquarium. Hier werden auf engstem Raum Pflanzen, Fische und andere Tiere
gehalten. Durch deren Ausscheidungen (Kot, Urin), Pflanzenreste und Futterreste
kann es zu einem starken Anwachsen der Stickstoffverbindungen kommen. Diese
Stickstoffverbindungen haben in stärkeren Konzentrationen eine mehr oder weniger
schädliche Wirkung auf die Organismen. Der Aquarianer muss deshalb immer bemüht
sein, den Anteil der schädlichen Stickstoffverbindungen im Aquarium möglichst
gering (niedrig) zu halten.
Der Abbau der organischen stickstoffhaltigen Substanzen erfolgt stufenweise und
immer nur im Beisein von Sauerstoff (oxidativer Abbau). Dabei entstehen
verschiedene Stickstoffverbindungen.
Der Abbau läuft folgendermaßen ab:
Organische Stickstoffverbindungen ->
Ammoniak und Ammonium ->
Nitrit ->
Nitrat.
Die ersten Abbauprodukte sind das giftige Ammoniak und das ungiftige Ammonium.
Der pH-Wert bestimmt weitgehend, welche der beiden Verbindungen überwiegend
gebildet wird. Bei einem pH-Wert von 7 und mehr entsteht Ammoniak, bei einem
pH-Wert unter 7 Ammonium. Schon in leicht saurem Wasser kann es deshalb zu
keiner Ammoniak-Vergiftung kommen. Daraus kann man ersehen, wie wichtig die
regelmäßige pH-Wert-Kontrolle ist. Ammoniak ist von allen Stickstoffverbindungen
die weitaus giftigste. Der Schwellenwert für die Giftigkeit des Ammoniaks liegt
für die Elritze bei 0,6 mg/l. Das Ammonium ist dagegen eine gute
Stickstoffdüngung für die Wasserpflanzen. Die zweite Stufe im Stickstoffabbau
ist das Nitrit. Dieses entsteht durch bakterielle Oxidation ("Verbrennung") aus
Ammoniak oder Ammonium. Die Bakterien, die die Nitritation vornehmen, gehören zu
der Gattung Nitrosomonas. Nitrit ist ebenfalls giftig und sehr schädlich für die
Fische. Für den Guppy (Poecilia reticulata) ist Nitrit ab 1 mg/l schädlich. Doch
für viele andere Fische liegt der Schwellenwert für die Giftigkeit wesentlich
niedriger.
Die dritte und letzte Stufe der Nitrifikation ist die Nitratation, die
bakterielle, oxidative Überführung von Nitrit in Nitrat. Diese geschieht durch
Nitrobacter-Bakterien. Nitrat ist wesentlich weniger giftig. Es sammelt sich im
Wasser an und wirkt erst bei hohen Konzentrationen schädlich. Über die Wirkung
von Nitraten auf Fische liegen bisher erst wenige Beobachtungen vor. Werte ab
150 mg/l werden für die Fische bedenklich, da die Gefahr der Nitrat-Reduktion
(Denitrifikation) zu Nitrit und Ammoniak zunimmt.
Ohne Sauerstoff ist ein Stickstoffabbau im Aquarium nicht möglich. Bei
Sauerstoffmangel werden die organischen Verbindungen entsprechend langsamer
abgebaut, und es kommt im Wasser zu einer Anreicherung mit den giftigen
Zwischenprodukten Ammoniak und Nitrit. Es kann sogar eine bakterielle
Denitrifikation einsetzen, die das relativ unschädliche Nitrat in die
schädlichen Zwischenstufen Nitrit und Ammoniak überführt. Ein Teil dieser
Denitrifikation kann im Körper der Fische ablaufen. Das Nitrit lagert sich an
die roten Blutkörperchen an. Auf diese Weise werden Sauerstoffaufnahme und
Sauerstofftransport behindert.
Mehr zum Stickstoffkreislauf gibt es
hier.
