Kringloop

Reducenten zijn micro-organismen zoals bacteriën en schimmels. Deze micro-organismen voeden zich door de overgebleven dode resten van organische materiaal. Dit organische materiaal is afkomstig van de consumenten in de voedselkringloop. De reducenten breken het organische materiaal af tot voedingszouten die weer opgenomen kunnen worden door de producenten. Zo ontstaat een actief bodemleven, Dit zal dus zorgen voor een betere plantengroei. Dit biologische afbraakproces wordt ook wel mineralisatie genoemd. Mineralisatie kan alleen wanneer de bodemtemperatuur boven de 10° is. Dit biologische proces wordt voornamelijk uitgevoerd door de micro-organismen. Tijdens de omzetting komt energie vrij die door bacteriën en schimmels wordt gebruikt. Deze gebruiken ze om nieuw celmateriaal aan te maken. Bij het maken van nieuw celmateriaal is ook stikstof nodig. Hierdoor komt dus niet alle stikstof vrij die is opgeslagen in de organische stof. Een deel hiervan wordt gebruikt door de groeiende micro-organismen. Wanneer de organische stof weinig stikstof bevat, kan voor de vorming van microbiële biomassa ook minerale stikstof worden gebruikt. Die stikstof komt weer vrij in minerale vorm bij de afbraak van micro-organismen.   

​

Veenbodem

Friesland bestaat voor circa 85.000 ha uit Friese veenweidegebied. Deze veenbodem bestaat voor het grootste deel uit organisch materiaal. Door natuurlijke omstandigheden kan dat organisch materiaal heel lang min of meer onveranderd in de bodem blijven zitten. De grond kan nat zijn of koel blijven doordat bomen zorgen voor schaduw. Bij een te natte bodem kan het organisch materiaal niet afbreken wegens een gebrek aan zuurstof voor micro-organismen. Feitelijk bevatten dergelijke bodems vrij veel voedingsstoffen voor de planten, maar deze zitten geblokkeerd. De plantenwortels kunnen de voedingsstoffen dan niet opnemen aangezien ze in een niet opneembare vorm in de bodem zitten. Wanneer de bomen niet meer voor schaduw zorgen, zullen de zonnestralen op de bodem komen. Hierdoor warmt het organische materiaal op waardoor het mineralisatieproces sneller verloopt. Hier kunnen de planten van profiteren. Op deze manier kunnen planten die van nature op natte grond voorkomen toch op de veenbodem groeien.

​

Koolstofkringloop

In een ecosysteem kan koolstof voorkomen in organische en anorganische moleculen. Bij organische stof wordt koolstof gebruikt als bouwsteen voor stoffen zoals glucose, eiwitten en vetten. Als we het hebben over anorganische moleculen, wordt koolstof gebruikt voor een stof als koolstofdioxide. De stromen van het koolstofatoom in het ecosysteem zijn eindeloos. Koolstof gaat via autotrofe organismen, hetrotrofe organismen en de reducenten door het ecosysteem heen. Dit wordt ook wel de koolstofkringloop genoemd.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Autotrofe organismen kunnen koolstofatomen in CO2- moleculen omzetten in glucose. Dit kunnen autotrofe organismen en fotoautotrofe bacteriën doen aan de hand van fotosynthese. Naast fotosynthese is er ook chemosynthese, wat inhoudt dat bacteriën dit kunnen door middel van chemische energie waarbij ze geen licht nodig hebben. Chemoautotrofe bacteriën zijn dus in staat om glucose te maken uit CO2.  Bij de voortgezette assimilatie kan de plant of bacterie koolstof ook ombouwen in vet en eiwit.

 

Consumenten, zoals een koe, eten deze planten op en krijgen op deze manier plantaardig organische koolstofverbindingen binnen. Een deel hiervan zal worden verbrand wat ook wel dissimilatie wordt genoemd. Tijdens dit proces worden koolstofatomen uit het glucose-molecuul weer omgezet naar het anorganische koolstofdioxide. De organische koolstofverbindingen die de consument niet verbrandt, worden gebruikt om het lichaam van de consument op te bouwen. Hierbij worden plantaardige vetten en eiwitten omgezet in dierlijke vetten en eiwitten. Reducenten zorgen ervoor dat organische koolstofverbindingen weer worden omgezet in anorganische verbindingen zoals koolstofdioxide. Hiermee is de koolstofkringloop helemaal rond. Deze afbraak kan zowel met als zonder zuurstof plaatsvinden. Bij aërobe dissimilatie is de afbraak van organische verbindingen met zuurstof. Dit wordt verbranding genoemd. Daarnaast is er ook anaërobe dissimilatie waarbij de afbraak van organische verbindingen zonder zuurstof is. Daarna wordt de koolstofdioxide weer opgenomen door de producenten. Zo blijft de koolstofkringloop constant rond gaan. 

​

Vraag: Leg in eigen woorden uit hoe de koolstofkringloop in elkaar zit?

​

Stikstofkringloop

Stikstof komt op vele manieren in ons ecosysteem voor. Zowel in de atmosfeer, in de bodem en in de biomassa. In de stikstofkringloop is zichtbaar in welke vormen stikstof zich voordoet in het ecosysteem en hoe de uitwisseling van stikstof tussen deze bronnen verloopt.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Assimilatie

De assimilatie van stikstof begint bij de producenten. De stof nitraat (NO3-) staat hierin centraal. Nitraat wordt door de planten uit de bodem gehaald. Hieruit kunnen planten weer nieuwe organische stofverbindingen maken, zoals aminozuren. Dit producenten van nieuwe moleculen die zijn opgebouwd met onder andere stikstof, wordt assimilatie genoemd. Planten worden producenten genoemd, omdat planten een organische stof kan creëren uit anorganische verbindingen. Op hun beurt worden planten opgegeten en verteerd door consumenten. Denk hierbij aan de mens en andere dierlijke organismen. Zij gebruiken de stikstofverbindingen uit de plant om zelf ook weer nieuwe stikstof bevattende verbindingen te maken.

​

Dissimilatie

Planten en dieren scheiden ook stikstofverbindingen uit. Dit kan gebeuren door urine, uitwerpselen of wanneer een organisme sterft. De stikstofverbindingen komen dan in de grond terecht. Bacteriën zoals rottingsbacteriën en urobacteriën verbreken de verbindingen en zetten het om in de anorganische stof ammoniak (NH3). Dit proces noemen we ook wel ammonificatie. De ammoniak wordt dan onder andere omgezet naar ammonium (NH4+). Daarnaast kunnen anaerobe deammonificerende bacteriën ammoniak omzetten naar stikstofgas (N2).

​

Nitrificatie

Daarnaast kunnen verschillende autotrofe nitrietbacteriën dit ammonium omzetten naar nitriet door middel van oxidatie (NO2-). Dit nitriet wordt door andere nitraatbacteriën vervolgens weer omgezet in nitraat (NO3-).  Dit proces noemen we nitrificatie. Nitraat kan vervolgens weer door de producent geassimileerd worden en hiermee is de kringloop rond. 

​

Denitrificatie

Stikstof wordt ook geproduceerd uit nitraat door verschillende anaerobe denitrificerende bacteriën, omdat deze gebruik maken van nitraat als energiebron. Dit omzetten van nitraat naar stikstofgas wordt denitrificatie genoemd. Stikstofgas kan niet direct door plant en dier worden gebruikt als voedingsstof. Er zijn wel gespecialiseerde bacteriën die stikstofgas gebruiken als voedingsstof en het weten te vangen in verbindingen. Dit noemen we stikstoffixatie. Hierbij ontstaat ammoniak (NH3) dat wel door planten kan worden opgenomen. 

​

Vraag: leg in eigen woorden uit hoe de stikstofkringloop in elkaar zit?

​