Biochemische kringlopen
1.Koolstofkringloop
D e C -balans van de aarde is nauw gekoppeld aan de atmosfeer, het land en de oceanen en aan de
massale luchtcirculaties rond onze planeet. De capaciteit van de oppervlaktewateren om CO2 op te
nemen wordt voornamelijk bepaald door de reactie van CO2 met het ca rbonaation om bicarbonaten
te vormen. De opname van CO2 door de terrestrische ES wordt bepaald door de bruto PP. De C -
verliezen zijn afhankelijk van de autotrofe en de heterotrofe respiratie waarbij de laatstgenoemde
vooral door de microbiële ontbinders wo rdt gedomineerd.
DE C -cyclus kan moeilijk los gezien worden van primaire en secundaire productie van ES en van afbraak
van organisch materiaal. De elementaire samenstelling van levende organisme levert volgende
verhouding: C:100 -500, N:5 -25, S:1-3 en P:1. Hieruit blijkt da t C domineert in de samenstelling van
organisch materiaal in levende organismen.
• Labile pool: atmosphere (organic matter, water)
o Aquatic ecosystems: bicarbonates formation and dissolution: CO2 + H2O ↔HCO3 - + H+
• Reserve: oceans, fossil fuels
o Rocks contain the largest amount of C but are not considered as C reserve because the
geological time scale
• Input :
o Photosynthesis (gross primary productivity)
• Output :
o Respiration (autotrophic and heterotrophic)
o Sedimentation (carbonates in aquatic ecosystems)
o Formation of fossil fuels
• Input/output: leaching from soil solution
De snelheid waarmee C doorheen het ES beweegt wordt bepaald door een aantal processen, in het
bijzonder de snelheden van PP en ontbinding. Ze worden beide sterk beïnvloedt door
omgevingscondities zoals de temperatuur en de neerslag. In warme, vochtige ES is de snelheid groot.
In ES waar de temperaturen zeer laag zijn verloopt ontbinding traag en gaat de dode organische
materie accumuleren. In moerassen en broeklanden (laaggelegen ondergelopen gebied) gaat
organisch materiaal niet volledig ontbinden. De C ci rculeert dan zeer langzaam. Over een geologisch
, tijdsperiode heeft deze opstapeling voor de vorming van fossiele brandstoffen gezorgd. Een
gelijkaardige cyclus speelt zich af in zoetwater - en mariene ES. De incorporatie in deze
bodemsedimenten kan over een geologische tijdsschaal resulteren in koraalriff en en kalksteenrotsen.
De C -cyclus varieert binnen 1 dag en binnen het jaar. De schommelingen zijn het meest uitgesproken in
terrestrische ES. Daarom zijn de fluctuaties in de atmosferische CO2 -concentraties het grootst is in de
noordelijke hemisfeer met haar veel grotere landoppervlakte.
Wanneer we de primaire en secundaire productie en de afbraak van organisch materiaal beschouwen,
dient men zich goed te realiseren dat het daarbij steeds gaat om de kleine voorraad C die voortdurend
wordt uitgewisseld tussen milieu en de daarin levende org anismen.
Terrestrische vegetaties spelen een cruciale rol in de globale C -cyclus. Zij stockeren niet alleen enorme
hoeveelheden C maar zijn daarenboven in staat om grote hoeveelheden C actief uit te wisselen tussen
vegetatie en atmosfeer. Vooral langlevende houtach tige vegetaties kunnen dan ook gebruikt worden
om extra C te stockeren. Bossen en wouden neutraliseren 1/3 tot ½ die door de mens in de atmosfeer
gepompt. De landbouw kent een netto verlies aan CO2. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat de CO2
die gefix eerd wordt door de gewassen en culturen niet compenseert voor de hoeveelheid CO2 die
wordt vrijgegeven door de bodem.
De flux tussen de reservevoorraad en de uitwisselbare bewegelijke
poel is aanzienlijk gewijzigd ten gevolge van ons
landschapsbeheer of bodemgebruik.
De gemiddelde hoeveelheid C per eenheid bodemvolume
neemt toe van de tropische regio’s naar de polen toe richting
boreaal woud en toendra. De lage waarden in de tropen
weerspiegelen de hoge decompositiesnelheden d ie
compenseren voor de hoge productiviteit en strooiselval.
2.De stikstofcyclus begint met fixatie van atmosferische N
De stikstofcyclus is een belangrijk element in alle levende
organismen; AZ zijn er namelijk voor een aanzienlijk deel uit
opgebouwd. De globale N -cyclus volgt eigenlijk dezelfde weg als
de lokale N -cyclus die in H21 werd besproken alleen op veel grotere
sc haal. De atmosfeer is de grote voorraadpoel van N en in
vergelijking met de atmosfeer komen slechts kleine hoeveelheden
N voor in de biomassa en in de bodems van de terrestrische ES. Er
zijn 3 manieren waarop N uit de lucht ES kan binnendringen:
1. Regenval na bliksem die de hoge E levert om de
atmosferische N2 om te zetten in salpeterzuur en ammoniak.
2. Depositie van HNO3/NO3 - en NH3/NH4+ aanwezig in de
atmosfeer
3. Proces waardoor atmosferische N in ES wordt
binnengebracht heet de biologische N2 -fixatie
1.Koolstofkringloop
D e C -balans van de aarde is nauw gekoppeld aan de atmosfeer, het land en de oceanen en aan de
massale luchtcirculaties rond onze planeet. De capaciteit van de oppervlaktewateren om CO2 op te
nemen wordt voornamelijk bepaald door de reactie van CO2 met het ca rbonaation om bicarbonaten
te vormen. De opname van CO2 door de terrestrische ES wordt bepaald door de bruto PP. De C -
verliezen zijn afhankelijk van de autotrofe en de heterotrofe respiratie waarbij de laatstgenoemde
vooral door de microbiële ontbinders wo rdt gedomineerd.
DE C -cyclus kan moeilijk los gezien worden van primaire en secundaire productie van ES en van afbraak
van organisch materiaal. De elementaire samenstelling van levende organisme levert volgende
verhouding: C:100 -500, N:5 -25, S:1-3 en P:1. Hieruit blijkt da t C domineert in de samenstelling van
organisch materiaal in levende organismen.
• Labile pool: atmosphere (organic matter, water)
o Aquatic ecosystems: bicarbonates formation and dissolution: CO2 + H2O ↔HCO3 - + H+
• Reserve: oceans, fossil fuels
o Rocks contain the largest amount of C but are not considered as C reserve because the
geological time scale
• Input :
o Photosynthesis (gross primary productivity)
• Output :
o Respiration (autotrophic and heterotrophic)
o Sedimentation (carbonates in aquatic ecosystems)
o Formation of fossil fuels
• Input/output: leaching from soil solution
De snelheid waarmee C doorheen het ES beweegt wordt bepaald door een aantal processen, in het
bijzonder de snelheden van PP en ontbinding. Ze worden beide sterk beïnvloedt door
omgevingscondities zoals de temperatuur en de neerslag. In warme, vochtige ES is de snelheid groot.
In ES waar de temperaturen zeer laag zijn verloopt ontbinding traag en gaat de dode organische
materie accumuleren. In moerassen en broeklanden (laaggelegen ondergelopen gebied) gaat
organisch materiaal niet volledig ontbinden. De C ci rculeert dan zeer langzaam. Over een geologisch
, tijdsperiode heeft deze opstapeling voor de vorming van fossiele brandstoffen gezorgd. Een
gelijkaardige cyclus speelt zich af in zoetwater - en mariene ES. De incorporatie in deze
bodemsedimenten kan over een geologische tijdsschaal resulteren in koraalriff en en kalksteenrotsen.
De C -cyclus varieert binnen 1 dag en binnen het jaar. De schommelingen zijn het meest uitgesproken in
terrestrische ES. Daarom zijn de fluctuaties in de atmosferische CO2 -concentraties het grootst is in de
noordelijke hemisfeer met haar veel grotere landoppervlakte.
Wanneer we de primaire en secundaire productie en de afbraak van organisch materiaal beschouwen,
dient men zich goed te realiseren dat het daarbij steeds gaat om de kleine voorraad C die voortdurend
wordt uitgewisseld tussen milieu en de daarin levende org anismen.
Terrestrische vegetaties spelen een cruciale rol in de globale C -cyclus. Zij stockeren niet alleen enorme
hoeveelheden C maar zijn daarenboven in staat om grote hoeveelheden C actief uit te wisselen tussen
vegetatie en atmosfeer. Vooral langlevende houtach tige vegetaties kunnen dan ook gebruikt worden
om extra C te stockeren. Bossen en wouden neutraliseren 1/3 tot ½ die door de mens in de atmosfeer
gepompt. De landbouw kent een netto verlies aan CO2. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat de CO2
die gefix eerd wordt door de gewassen en culturen niet compenseert voor de hoeveelheid CO2 die
wordt vrijgegeven door de bodem.
De flux tussen de reservevoorraad en de uitwisselbare bewegelijke
poel is aanzienlijk gewijzigd ten gevolge van ons
landschapsbeheer of bodemgebruik.
De gemiddelde hoeveelheid C per eenheid bodemvolume
neemt toe van de tropische regio’s naar de polen toe richting
boreaal woud en toendra. De lage waarden in de tropen
weerspiegelen de hoge decompositiesnelheden d ie
compenseren voor de hoge productiviteit en strooiselval.
2.De stikstofcyclus begint met fixatie van atmosferische N
De stikstofcyclus is een belangrijk element in alle levende
organismen; AZ zijn er namelijk voor een aanzienlijk deel uit
opgebouwd. De globale N -cyclus volgt eigenlijk dezelfde weg als
de lokale N -cyclus die in H21 werd besproken alleen op veel grotere
sc haal. De atmosfeer is de grote voorraadpoel van N en in
vergelijking met de atmosfeer komen slechts kleine hoeveelheden
N voor in de biomassa en in de bodems van de terrestrische ES. Er
zijn 3 manieren waarop N uit de lucht ES kan binnendringen:
1. Regenval na bliksem die de hoge E levert om de
atmosferische N2 om te zetten in salpeterzuur en ammoniak.
2. Depositie van HNO3/NO3 - en NH3/NH4+ aanwezig in de
atmosfeer
3. Proces waardoor atmosferische N in ES wordt
binnengebracht heet de biologische N2 -fixatie
