Samenvatting Nectar Biologie Hoofdstuk 18: Wereldwijde Kringlopen

H18 wereldwijde kringlopen
Assimilatie: opbouw van organische
verbindingen uit (an)organische verbindingen
18.1 | Koolstofkringloop Dissimilatie: afbraak van moleculen waarbij
CO2 (koolstofdioxide) | Binas 93F energie vrijkomt
 CO2-gehalte in atmosfeer fluctueert in jaren, maar ook per seizoen.
o Op noordelijk halfrond groeien veel planten -> in de zomer nemen ze veel CO 2 op ->
CO2-gehalte in atmosfeer daalt. Als het er winter is stijgt het CO 2-gehalte juist.
 CO2 is een broeikasgas: houdt warmtestraling van de aarde vast.
 Broeikaseffect (zonder kunnen we niet leven) vs. versterkt broeikaseffect (verkeerd – leidt
tot klimaatverandering).
 Gevolgen versterkt broeikaseffect:
o Hogere temperatuur -> landijs smelt, oceaanwater zet uit: stijging zeespiegel.
o Meer verdamping, meer wolken, meer regen: verstoring ecosysteem.

CH4 (methaan) | Binas 92A, 93F

 CH4 houdt warmte goed vast, dus levert een grote bijdrage aan versterkt broeikaseffect.
 Bodem van toendra bevat veel organische stof, de resten van planten die er lang geleden
groeiden. ’s Zomers ontdooit de bovenlaag. De permafrostlaag eronder blijft bevroren. Er
ontstaan plassen, waar reducenten de ontdooide organische stof afbreken. Daarvoor
gebruiken zij eerst O2, maar uiteindelijk wordt het water zuurstofloos -> anaerobe bacteriën
(methaanbacteriën) breken de organische stof verder af, waarbij veel CH4 ontstaat.
o Samenvatting: CH4 komt vrij uit permafrostlaag: bevat veel organische stoffen die door
methaanbacteriën afgebroken worden.
 Door opwarming aarde ontdooit de permafrost steeds meer, dus meer organische stof voor
methaanbacteriën. De permafrostlaag bevat zelf ook CH4-belletjes -> extra CH4.
 Ook in de maag van herkauwers methaanbacteriën, waardoor veel CH4 vrijkomt.
 Deel CH4 oxideert in atmosfeer tot CO2, wat tot minder sterke opwarming leidt.
 Methaanbacteriën behoren tot de archaeabacteriën (enkelvoudig celmembraan), en kunnen
onder zeer extreme omstandigheden (koud, zout) overleven.

Snelle CO2-kringloop | Binas 93F

 Bomen nemen veel CO2 op, maar niet alle vastgelegde koolstof blijft in de boom.
o Deel van glucose wordt gebruikt in de dissimilatie. Koolstof verlaat de boom als CO2.
o Ander deel van organische stoffen verdwijnt door vraat in de maag van herbivoren.
Zo komen organische stoffen in de rest van de voedselketen. Alle dieren halen hun
energie uit de organische stoffen, ademen CO 2 uit (dissimilatie).
o Reducenten breken de organische stoffen uit de detritus (uitwerpselen + dode
resten) volledig af tot o.a. CO2.
o Groot deel van de organische stoffen blijft in de boom achter als hout. Deze CO 2
komt pas terug in atmosfeer wanneer de boom vergaat.
 In water lost CO2 op en vormt HCO3-, wat waterplanten (algen) gebruiken in de fotosynthese.
o Deel algen zakt naar bodem zonder gegeten te worden. Voor groei van algen is ijzer
de (belangrijkste) beperkende factor -> deel van oceanen bemest met ijzersulfaat.

Langzame CO2-kringloop

 Langzame koolstofkringloop (miljoenen jaren mogelijk):
o Harde delen en organische resten kunnen onder druk (bijvoorbeeld zandlagen)
veranderen in kalksteen, steenkool of olie.
 Zeedieren nemen HCO3- op voor schelpen -> CO2 komt vrij bij verwering.

, H18 wereldwijde kringlopen


o Fossiele brandstoffen zorgen voor toename CO2; alternatief = alcohol uit biomassa:
cellulase zet de cellulose uit plantaardige resten om in glucose. Gisten zetten de
glucose anaeroob om in ethanol en CO2.

18.2 | Stikstofkringloop
Groenbemesting | Binas 93G

 Stikstofbindende bacteriën zorgen voor stikstofbinding/stikstoffixatie: opname N2 uit de lucht
en binding aan organische stof.
 Mutualisme met plant: bacteriën leven in wortelknolletjes van planten. Onder anaerobe
(zuurstofarme) omstandigheden bindt de bacterie (d.m.v. enzym nitrogenase) N 2 en vormt
ammoniumionen (NH4+) -> koppelt de bacterie aan koolhydraten geleverd door de plant:
aminozuren. In ruil voor organische stoffen zoals glucose krijgt de plant deze
stikstofhoudende producten van de bacterie.
 Onderploegen van deze planten met bacteriën -> reducenten breken stikstofhoudende
organische stoffen af tot NO3- en NH4+ = groenbemesting. (Ca. 8 min. in filmpje van
NGbiologie)

Eutrofiëring

 Door overbemesting en regenval uitspoeling van mineralen -> eutrofiëring van
oppervlaktewater, met als gevolg waterbloei (algenbloei). Door gebrek aan licht sterven
waterplanten onder algenlaag af -> reducenten gebruiken veel O2 bij afbreken van het
organische materiaal -> waterdieren sterven ook -> dood water.

Overbemesting

 Groei van wereldbevolking doet vraag naar voedselaanbod sterk groeien.
 Kunstmest bestaat voornamelijk uit fosfaat, kalium en nitraat.
 Voedselproductie verhogen d.m.v. bemesting, maar meer zouten in bodem door (kunst)mest
dan gewassen opnemen: overschot aan bodemzouten (o.a. stikstof).

Menselijke bijdrage aan stikstofkringloop | bron 8 p. 50

 Kunstmest;
 Verbanding fossiele brandstoffen
o Lachgas (= N2O) is een sterk broeikasgas: houdt warmte 300x beter vast dan CO 2.
o Andere stikstofoxiden: NOx wat tot NO3- reageert -> met regen op de grond.
 Erg lastig om op wereldniveau de hoeveelheden stikstof in kaart te brengen.

Stikstofkringloop in organismen | Binas 93G

 Producenten leggen N-zouten vast in organische stoffen (aminozuren, eiwitten en andere
organische stikstofverbinding zoals DNA, ATP en chlorofyl), gegeten en omgevormd door
consumenten (maken hun eigen eiwitten uit aminozuren = assimilatie).
 Reducenten leven van afgescheiden en dood organisch materiaal.
o Ammonificerende bacteriën breken afgescheiden en dood materiaal af (bv. ureum en
eiwitten): levert ammoniak (NH3). Reageert in water tot ammonium (NH4+) =
ammonificatie.
o 2 groepen nitrificerende bacteriën; samen zorgen ze voor nitrificatie:
 Nitrietbacteriën zetten NH4+ aeroob om in nitriet (NO2-).
 Nitraatbacteriën zetten dan NO2- om in nitraat (NO3-).