Hoofdstuk 18

Hoofdstuk 18 Wereldwijde Kringlopen 

18.1 Koolstofkringloop 
Co2 meten 
Wanneer de zon vooral het noordelijk halfrond belicht, daalt het co2 gehalte, omdat het noordelijk halfrond meer planten en bomen bevat (nemen co2 op). Andersom stijgt het co2 gehalte als de zon vooral het zuidelijk halfrond belicht. Op Antarctica worden co2 metingen gedaan, omdat er in ijs luchtbelletjes zitten. In deze luchtbelletjes zit dan ook co2. Luchtbelletjes kunnen vergeleken worden met concentraties co2.  

Co2 in de atmosfeer 
Co2 is een onderdeel van de koolstofkringloop (binas 93F). Co2 is een broeikasgas, een gas dat warmtestraling van de aarde vasthoudt. Dankzij het broeikaseffect is de temperatuur op aarde ongeveer 15 graden. Door te veel broeikasgassen in de atmosfeer wordt te veel warmte vastgehouden, waardoor het warmer wordt op aarde. Dit is het versterkt broeikaseffect. Door warmer water vindt er ook meer verdamping plaats, waardoor meer gassen en wolken, waardoor meer regen. Klimaatveranderingen zullen leiden tot veranderingen in ecosystemen en hun bewoners.  

Moerasgas  
Uit veel sloten borrelt moerasgas omhoog. Dit gas bestaat vooral uit methaan (binas 93F). Methaan draagt sterker dan co2 bij aan het versterkt broeikaseffect. De bodem van toendra bevat veel organische stof (bijv resten van planten). In de zomer ontdooit de bovenste laag (permafrost blijft bevroren). Maar door het ontdooien van de bovenste laag permafrost kunnen methaanbacteriën (binas 92A) allerlei organische stoffen omzetten in CH4, ook komt er CH4 uit de bodem vrij. Door meer CH4 in de atmosfeer wordt het warmer, waardoor meer permafrost smelt, waardoor meer CH4 in de atmosfeer. 

CO2-reductie op het land 
Door bossen te planten, kan het co2-gehalte om laag gebracht worden. Niet alle vastgelegde koolstof blijft in de bodem. Een deel van de glucose gebruikt de boom in de dissimilatie. De koolstof verlaat de boom in de vorm van CO2. Een ander deel van de organische stoffen verdwijnt door vraat in de maag van herbivoren. Via de dieren komen de organische stoffen in de rest van de voedselketen. Zij ademen ook allemaal CO2 weer uit. Reducenten breken de organische stoffen uit de uitwerpselen en dode resten van planten en dieren, de detrtitus, volledig af tot oa CO2. De route die koolstof neemt door planten, dieren en reducenten is de snelle koolstofkringloop.  

CO2 in water 
In het water lost CO2 op en vormt HCO3-. Algen en andere waterplanten gebruiken dit ion in de fotosynthese. De afbraak van organisch materiaal is in de zee is slecht. Daardoor verdwijnt met de dode algen een deel van de koolstof uit de atmosfeer. Om meer co2 op te nemen uit de atmosfeer, zouden er ook meer algen moeten zijn.  

Harde koolstof 
De langzame koolstofkringloop is de koolstof, die vastgelegd is door schelpdieren. Als schelpen op de zeebodem bedekt raken met zand, kan er kalksteen ontstaan. Maar dit ook organische stoffen, die onder druk komen en daardoor veranderen in steenkool of olie.  

18.2 Stikstofkringloop 
Stikstofopname  
De stikstofkringloop staat in binas 93G. Enkele soorten bacteriën kunnen N2 uit de lucht opnemen en het koppelen aan organische stoffen. Dit is stikstofbinding of stikstoffixatie. Dit proces vindt plaats in stikstofbindende bacteriën. Sommige stikstofbindende bacteriën leven in symbiose met planten. Onder zuurstofarme omstandigheden bindt de bacterie N2 en vorm ammoniumionen en aminozuren. In ruil voor organische stoffen krijgt de plant deze stikstofhoudende producten van de bacterie. Sterft de plant, dan komen na afbraak van de plant stikstofverbindingen in de bodem (groenbemesting).  

Eutrofiëring in Nederland 
Als het veel regent, dan spoelen er meer stikstofzouten uit de bodem (uitspoeling). Deze uitspoeling leidt tot eutrofiëring van het oppervlaktewater in de omgeving. Hierdoor groeien de algen snel. Het oppervlak raakt bedekt, waardoor een gebrek aan licht waterplanten sterven. Vervolgens breken reducenten het organische materiaal af. Reducenten gebruiken veel zuurstof uit het water, waardoor ook waterdieren sterven.  

Te veel bodemzouten 
(Kunst)mest bevat vooral fosfaat, kalium en nitraat. Er gaan hierdoor meer zouten de bodem in dan er via de landbouwgewassen van het land afkomen. Dit leidt tot een overschot van bodemzouten.  

De stikstofkringloop in kaart 
Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaat lachgas (N2O) en stikstofoxiden (NOx). N2O is een sterk broeikasgas. NOx kan in NO3- ontstaan id atmosfeer samen met regen. 

Stikstof in organismen 
Planten kunnen uit stikstofzouten aminozuren en eiwitten maken (DNA, ATP). Dit komt weer terecht in celonderdelen. Daarnaast komen deze stikstofverbindingen dan weer terecht in herbivoren.  

Ammonificatie → (binas 93G) Organische stikstofverbindingen worden door ammonificerende bacteriën in anorganisch stikstofverbinding ammoniak. 
Nitrificatie → Nitrietbacteriën kunnen mbv zuurstof NH4+ omzetten in nitriet (NO2-). Vervolgens zetten nitrietbacteriën nitriet om in NO3-. 
Denitrificatie → NO3- wordt omgezet in NO, N2O of N2 

Stikstof in de zee 
Hypoxie zijn zuurstofarme gebieden in zee. Het gebrek aan zuurstof komt oa door de aanvoer van NO3-. Door algenbloei zakken dode algen naar de bodem, waar reducenten het zuurstofgehalte verlagen. Bodemdieren kunnen hierdoor sterven.  

Deammonificatie → NH4+ en NO2- koppelen tot N2 en H2O (binas 93G). 

Stikstofoxiden 
Vermesting is het proces van het verrijken van de bodem met NOx.  

18.3 Fosfor en andere elementen 
Opname van fosfor 
Planten kunnen niet snel fosfaationen opnemen, schimmels kunnen dit wel. Hierom gebruiken planten schimmels. Schimmels leven in de wortels, ze zijn er zo in vergroeid, dat ze een complex vormen (mycorrhiza, een symbiose van schimmel en plant). Fosfaationen zijn elektrisch geladen, hierdoor kunnen ze de celmembranen niet gemakkelijk passeren. De rhizosfeer is de directe omgeving van plantenwortels. Bacteriën in de rhizosfeer kunnen gebonden 

Menselijke invloed op de fosforkringloop 
Fosfor bevindt zich vooral in gesteenten, na verwering komt het vrij als fosfaat. Mensen beïnvloeden de fosforkringloop via ontbossing en het braak laten liggen van akkers. Door ontbossing vindt verwering gemakkelijker plaats.  

Fosfaat in water 
Indicatorsoorten → Soorten die een bepaald kenmerk van het milieu laten zien. 

18.4 Een oceaan van plastic 
Plastic afval 
Organische stoffen zijn biologisch afbreekbaar als micro-organismen ze in anorganische stoffen kunnen omzetten. Persistente stoffen breken niet gemakkelijk af en hopen zich op in een lichaam, met name in het vetweefsel.  

Veranderingen  
Het punt waarbij een ecosysteem snel van de ene toestand veranderd in de andere, heet het omslagpunt. In de meeste gevallen leidt dit tot een verarming van het ecosysteem, de biodiversiteit neemt af. Een ecosysteem kan verschillende stabiele evenwichtsfasen hebben.