Leereenheid 3.1
Uit te leggen hoe de langzame en snelle circulatie van elementen verlopen
De aarde is op het punt van materie een gesloten systeem
- De aarde wisselt dus wel energie uit met zijn omgeving, maar geen materie. De
elementen die nodig zijn voor de bouw en functioneren van levende organismen
moeten van de aarde zelf komen, van de aardkorst, lucht of water.
- Naar die plaatsen zullen de elementen na ontbinding van het organisch materiaal
uiteindelijk ook weer in anorganische vorm terugkeren
- In deze kringloop van elementen vinden voortdurend omzettingen plaats via
biologische en chemisch processen biogeochemische cycli of biogeochemische
kringlopen
De langzame circulatie van elementen verloopt via de lithosfeer
- De kringlopen van minerale elementen (bijv. fosfor) en essentiële
micronutriënten (metaalionen) voor planten maken deel uit van het grote
natuurlijke cyclische proces van gesteentevorming, afbraak en sedimentatie.
- Na afzetting op de oceaanbodem komen minerale elementen pas miljoenen jaren
later weer in de biosfeer door geotektonische processen die een nieuwe
aardkorst vormen langzame circulatie van anorganische elementen
- Daarnaast hebben we ook een langzame circulatie van organische elementen
die komen voort uit biochemische processen die zich in de biosfeer afspelen.
Deze gaan in eerste instantie snel maar zijn gekoppeld aan langlopende
geologische processen
Snelle circulatie van elementen
- vijf elementen circuleren vrij snel door de biosfeer: waterstof, zuurstof, koolstof,
stikstof en zwavel
- ze hebben hun grote mobiliteit te danken aan het vermogen om stabiele
gasvormige verbindingen aan te gaan, zodat ze snel door de atmosfeer verplaatst
kunnen worden.
Voorbeelden te noemen van snelle elementkringlopen in de biosfeer (bijvoorbeeld van het
element C in koolstofdioxide
Fotosynthetiserende micro-organismen en planten onttrekken CO 2 aan de atmosfeer
en ademen CO2 ook weer uit.
- Zonder de terugkeer van dit gas, door de ademhaling van planten en de
ontbinding van organisch materiaal zouden de reserves aan koolstof als CO 2 in de
lucht uitgeput raken.
Waterstof en zuurstof zijn onderdeel van water dat deelneemt aan de hydrologische
kringloop tussen aarde en atmosfeer snelste en omvangrijkste circulatie in de
biosfeer
,Voorbeelden te noemen van langlopende geologische processen (bijv. opsluiting van koolstof
in het proces dat leidde naar het ontstaan van fossiele brandstoffen)
Een langlopend geologisch proces is het proces waarbij dood organisch materiaal
onder anoxische omstandigheden niet meer volledig wordt afgebroken
- Anaerobe bacteriën zetten maar een klein deel om in CO2
- Door neerslag van het dode materiaal in sedimentlagen, gevolgd door afdekking
met verdere sedimentlagen worden de druk en temperatuur verhoogd. De
biomoleculen worden omgezet in fossiele brandstoffen.
Een andere langzame circulatie is die van het element C in de vaste stof CaCO 3
- CaCO3 kan gevormd worden uit afzetting van skeletten van kleine zeedieren of
door chemische afzetting
- In het geval van afzetting van kalkskeletjes kan dit leiden tot enorme pakketten
krijtgesteente die miljoenen jaren later weer aan het aardoppervlak kunnen
verschijnen.
Het verband tussen snelle en langzame kringlopen aan te geven
Uit te leggen wat de grote mobiliteit van de elementen koolstof, stikstof en zwavel in de
snelle kringlopen betekent voor het in standhouden van de biosfeer
De grote mobiliteit van de elementen koolstof, stikstof en zwavel de verscheidenheid
verbindingen waarin ze voorkomen, zorgt voor een constante aanvoer voor de
productie van bijvoorbeeld biomoleculen, ondanks hun relatieve schaarste in de
biosfeer.
Zonder zo’n snelle cyclus zou de beschikbare voorraad spoedig uitgeput zijn
Uit te leggen wat het belang van biodiversiteit en adaptatie is voor het functioneren van de
toekomstige biosfeer
Biosfeer lijkt een stabiel en duurzaam systeem zolang de zon blijft schijnen is er
een doorlopende toevoer van energie en blijven de kringlopen van de elementen
draaien.
Biosfeer is ook een dynamisch systeem het klimaat en de soortsamentelling
hebben in de loop der tijd enorme veranderingen vertoond.
Cruciaal in de reactie op de veranderende omstandigheden = biologische evolutie,
die heeft geleid tot een grote biodiversiteit.
- Biodiversiteit is ook van groot belang voor het duurzaam functioneren van de
biosfeer efficiëntie van opname en gebruik van nutriënten, productiviteit en
de veerkracht van ecosystemen nemen toe bij een toenemende biodiversiteit.
- Dit is met name het geval wanneer de soortengemeenschap is samengesteld uit
verschillende functionele groepen soorten die eenzelfde rol in het ecosysteem
vervullen
Potentiële adaptatie is van belang voor het behoud van een goed functionerende
biosfeer en daarmee het behoud van lifesupportfuncties, waaronder het in stand
houden van de normale biogeochemische kringlopen van elementen
, Uit te leggen wat we verstaan onder ecosysteemdiensten en life support functies
Life support functies alle biotische en abiotische processen die nodig zijn om het
leven op aarde te laten functioneren.
Ecosysteemdiensten goederen en diensten van het natuurlijke systeem ten
behoeve van het welzijn van de mens (antropocentisch concept van life
supportfuncties, waarbij het welzijn van de mens centraal staat).
- Goederen en diensten in de vorm van bijv. een product dat door een ecosysteem
wordt geleverd of bijv. een regulerende dienst zoals het reguleren van het
klimaat.
De drijvende kracht achter de snelle elementkringloop te beschrijven
Elk van de vijf genoemde elementen (waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof en zwavel)
heeft een kringloop die in stand wordt gehouden door energie.
- Energie uit zonnestraling, die via fotosynthese is vastgelegd in chemische energie,
kan uiteindelijk energie kostende stappen in deze kringlopen mogelijk maken.
- De zon levert ook energie voor de hydrologische kringloop door de verwarming
van het aardoppervlak, waardoor water verdampt en in de atmosfeer terecht
komt.
Leereenheid 3.2
Uit te leggen dat biogeochemische processen (stofstromen) waaraan chemische elementen
deelnemen een cyclisch karakter hebben en zich daarmee onderscheiden van energiestromen
die binnen een ecosysteem één kant uitgaan
Karakteristiek voor de energiestroom door ecosystemen is dat deze één kant opgaat:
Stofstromen daarentegen hebben cyclisch karatker
- Hoewel in ecosystemen min of meer gesloten stofkringlopen kunnen bestaan,
verschillen deze systemen sterk in hun capaciteit om stoffen, zoals essentiële
nutriënten, vast te houden
- Vaak zal echter in een ecosysteem import of export van materie optreden of
wordt materie, bijv. door het ontstaan van afzettingen voor langere tijd aan de
cyclus onttrokken.
Uit te leggen hoe de langzame en snelle circulatie van elementen verlopen
De aarde is op het punt van materie een gesloten systeem
- De aarde wisselt dus wel energie uit met zijn omgeving, maar geen materie. De
elementen die nodig zijn voor de bouw en functioneren van levende organismen
moeten van de aarde zelf komen, van de aardkorst, lucht of water.
- Naar die plaatsen zullen de elementen na ontbinding van het organisch materiaal
uiteindelijk ook weer in anorganische vorm terugkeren
- In deze kringloop van elementen vinden voortdurend omzettingen plaats via
biologische en chemisch processen biogeochemische cycli of biogeochemische
kringlopen
De langzame circulatie van elementen verloopt via de lithosfeer
- De kringlopen van minerale elementen (bijv. fosfor) en essentiële
micronutriënten (metaalionen) voor planten maken deel uit van het grote
natuurlijke cyclische proces van gesteentevorming, afbraak en sedimentatie.
- Na afzetting op de oceaanbodem komen minerale elementen pas miljoenen jaren
later weer in de biosfeer door geotektonische processen die een nieuwe
aardkorst vormen langzame circulatie van anorganische elementen
- Daarnaast hebben we ook een langzame circulatie van organische elementen
die komen voort uit biochemische processen die zich in de biosfeer afspelen.
Deze gaan in eerste instantie snel maar zijn gekoppeld aan langlopende
geologische processen
Snelle circulatie van elementen
- vijf elementen circuleren vrij snel door de biosfeer: waterstof, zuurstof, koolstof,
stikstof en zwavel
- ze hebben hun grote mobiliteit te danken aan het vermogen om stabiele
gasvormige verbindingen aan te gaan, zodat ze snel door de atmosfeer verplaatst
kunnen worden.
Voorbeelden te noemen van snelle elementkringlopen in de biosfeer (bijvoorbeeld van het
element C in koolstofdioxide
Fotosynthetiserende micro-organismen en planten onttrekken CO 2 aan de atmosfeer
en ademen CO2 ook weer uit.
- Zonder de terugkeer van dit gas, door de ademhaling van planten en de
ontbinding van organisch materiaal zouden de reserves aan koolstof als CO 2 in de
lucht uitgeput raken.
Waterstof en zuurstof zijn onderdeel van water dat deelneemt aan de hydrologische
kringloop tussen aarde en atmosfeer snelste en omvangrijkste circulatie in de
biosfeer
,Voorbeelden te noemen van langlopende geologische processen (bijv. opsluiting van koolstof
in het proces dat leidde naar het ontstaan van fossiele brandstoffen)
Een langlopend geologisch proces is het proces waarbij dood organisch materiaal
onder anoxische omstandigheden niet meer volledig wordt afgebroken
- Anaerobe bacteriën zetten maar een klein deel om in CO2
- Door neerslag van het dode materiaal in sedimentlagen, gevolgd door afdekking
met verdere sedimentlagen worden de druk en temperatuur verhoogd. De
biomoleculen worden omgezet in fossiele brandstoffen.
Een andere langzame circulatie is die van het element C in de vaste stof CaCO 3
- CaCO3 kan gevormd worden uit afzetting van skeletten van kleine zeedieren of
door chemische afzetting
- In het geval van afzetting van kalkskeletjes kan dit leiden tot enorme pakketten
krijtgesteente die miljoenen jaren later weer aan het aardoppervlak kunnen
verschijnen.
Het verband tussen snelle en langzame kringlopen aan te geven
Uit te leggen wat de grote mobiliteit van de elementen koolstof, stikstof en zwavel in de
snelle kringlopen betekent voor het in standhouden van de biosfeer
De grote mobiliteit van de elementen koolstof, stikstof en zwavel de verscheidenheid
verbindingen waarin ze voorkomen, zorgt voor een constante aanvoer voor de
productie van bijvoorbeeld biomoleculen, ondanks hun relatieve schaarste in de
biosfeer.
Zonder zo’n snelle cyclus zou de beschikbare voorraad spoedig uitgeput zijn
Uit te leggen wat het belang van biodiversiteit en adaptatie is voor het functioneren van de
toekomstige biosfeer
Biosfeer lijkt een stabiel en duurzaam systeem zolang de zon blijft schijnen is er
een doorlopende toevoer van energie en blijven de kringlopen van de elementen
draaien.
Biosfeer is ook een dynamisch systeem het klimaat en de soortsamentelling
hebben in de loop der tijd enorme veranderingen vertoond.
Cruciaal in de reactie op de veranderende omstandigheden = biologische evolutie,
die heeft geleid tot een grote biodiversiteit.
- Biodiversiteit is ook van groot belang voor het duurzaam functioneren van de
biosfeer efficiëntie van opname en gebruik van nutriënten, productiviteit en
de veerkracht van ecosystemen nemen toe bij een toenemende biodiversiteit.
- Dit is met name het geval wanneer de soortengemeenschap is samengesteld uit
verschillende functionele groepen soorten die eenzelfde rol in het ecosysteem
vervullen
Potentiële adaptatie is van belang voor het behoud van een goed functionerende
biosfeer en daarmee het behoud van lifesupportfuncties, waaronder het in stand
houden van de normale biogeochemische kringlopen van elementen
, Uit te leggen wat we verstaan onder ecosysteemdiensten en life support functies
Life support functies alle biotische en abiotische processen die nodig zijn om het
leven op aarde te laten functioneren.
Ecosysteemdiensten goederen en diensten van het natuurlijke systeem ten
behoeve van het welzijn van de mens (antropocentisch concept van life
supportfuncties, waarbij het welzijn van de mens centraal staat).
- Goederen en diensten in de vorm van bijv. een product dat door een ecosysteem
wordt geleverd of bijv. een regulerende dienst zoals het reguleren van het
klimaat.
De drijvende kracht achter de snelle elementkringloop te beschrijven
Elk van de vijf genoemde elementen (waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof en zwavel)
heeft een kringloop die in stand wordt gehouden door energie.
- Energie uit zonnestraling, die via fotosynthese is vastgelegd in chemische energie,
kan uiteindelijk energie kostende stappen in deze kringlopen mogelijk maken.
- De zon levert ook energie voor de hydrologische kringloop door de verwarming
van het aardoppervlak, waardoor water verdampt en in de atmosfeer terecht
komt.
Leereenheid 3.2
Uit te leggen dat biogeochemische processen (stofstromen) waaraan chemische elementen
deelnemen een cyclisch karakter hebben en zich daarmee onderscheiden van energiestromen
die binnen een ecosysteem één kant uitgaan
Karakteristiek voor de energiestroom door ecosystemen is dat deze één kant opgaat:
Stofstromen daarentegen hebben cyclisch karatker
- Hoewel in ecosystemen min of meer gesloten stofkringlopen kunnen bestaan,
verschillen deze systemen sterk in hun capaciteit om stoffen, zoals essentiële
nutriënten, vast te houden
- Vaak zal echter in een ecosysteem import of export van materie optreden of
wordt materie, bijv. door het ontstaan van afzettingen voor langere tijd aan de
cyclus onttrokken.
