Im Gegensatz zu Gl. (3.4) entstehen hierbei statt 106 Mol 138 Mol Sauerstoff als
Nebenprodukt. Bei der Spaltung des Nitrats in Sauerstoff und Stickstoff und des
Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff gewinnt die Zelle zusätzlichen Sauerstoff, der
nicht weiter benötigt und aus der Zelle ausgeschieden wird. Das Verhältnis des
organisch gebundenen Stickstoffes zum ausgeschiedenen Sauerstoff liegt jetzt hier nicht
mehr bei 6.625, sondern beträgt:
0 2 _ _138 _
M 0 2:n3n( Nitrat ) f , Ö.OZJ
N 16
(3.7)
Die umgekehrte Reaktion der Photosynthese ist die Respiration, bei der heterotrophe
Lebewesen Sauerstoff für ihre Atmung verbrauchen, um ihn an Kohlenstoff zu binden.
Bei der Respiration entsteht wieder Kohlendioxid, und Energie wird freigesetzt. Die
chemische Netto-Gleichung lautet:
60 2 + CßH nOö ^ 6CO2 + H 2 0
(3.8)
Die von den Primärproduzenten gebildete Biomasse dient höheren Organismen als
Nahrung, die diese zu einem Teil zur Energieversorgung nutzen und zu einem anderen
Teil in zelleigene Verbindungen umwandeln. Durch die Mineralisation werden
Ausgangsverbindungen für die Primärproduktion regeneriert. Unter oxischen
Bedingungen (O2 > 0) wird der von den Primärproduzenten in organischen Kohlenstoff
verbindungen fixierte Kohlenstoff im Verhältnis C/O2 = 1 oxidiert nach:
(CH 2 0) m (NH 3 ) 16 (H 3 P0 4 h +IO6O2 +16H + o
o IO6CO2 +I6NH4 +H 3 P0 4 +IO6H2O
Das Verhältnis von freigesetztem anorganischen Stickstoff (in Form von Ammonium)
zu verbrauchtem Sauerstoff liegt also bei N/O2 =16/106.
Eine weitere Senke für den Sauerstoff ist der Prozess der Nitrifikation, bei dem
bestimmte Bakteriengattungen das in der Wassersäule befindliche Ammonium (NtL" 1 ")
in Nitrat (NO3") umsetzen. Die beteiligten Bakterien decken durch diesen
Oxidationsvorgang ihren Energiebedarf. Die Nitrifikation wird von Mikroorganismen
unter aeroben Bedingungen durchgeführt, d. h. bei Anwesenheit von Sauerstoff. Diese
autotrophen Bakterien werden als Nitrifizierer bezeichnet. An der Oxidation sind zwei
verschiedene Bakteriengruppen beteiligt. Zunächst ist dies die Gruppe der
