in het boek, leg dat er dus naast!!
Samenvatting
hoofdstuk 20, Systemen en cirkels van de Biosfeer.
De
Biosfeer is het domein van organismen waarin zij in verband staan met
hydrosfeer, atmosfeer en lithosfeer. De studie hiervan heet ecologie. Het
begrip ecosysteem beslaat de verbanden tussen allerlei mechanismen. In een
bepaald gebied.
Energiestromen
in Ecosystemen
Eerst kijken we naar stromen van energie binnen ecosystemen. Een voedselketen is een ‘rij’ van dieren en planten die eten en gegeten worden (zie figuur 20.1, blz 520). The primaire producenten zijn de algen en de planten, zij staan aan het begin van de voedselketen, zij zetten m.b.v. fotosynthese zonne-energie om in bruikbare energie (suikers). Alle volgende organismen worden consumenten genoemd. De ‘decomposers’ zitten nog onder de primaire producenten, het zijn bacteriën enz.
In elke stap hoger wordt ongeveer 90% van de energie verloren ( zie figuur 20.2, blz 521)
Fotosynthese en respiratie (gasmaker/ademhaling)
Door fotosynthese wordt van water (H2O), koolstofdioxide (CO2) en water zuurstof en een molecuul met de verbinding CHOH gemaakt. Respiratie is precies het omgekeerde: van zuurstof en CHOH wordt koolstofdioxide, water en een chemische reactie gemaakt. Hierbij verdwijnt er dus juist energie van het aardoppervlak in de plant (om te groeien). De fotosynthese en de respiratie gekoppeld vormen een levenscyclus. (Zie fig. 20.3, blz 524!) Omdat de aarde een gesloten systeem is kunnen de verschillende stoffen nooit het systeem verlaten.
Working it out
Logistieke bevolkingsgroei is de S- groei zoals te zien
in de linkerfiguur van blz 523 (formules worden ook nog gegeven maar zijn niet
zo boeiend) Er bestaat ook zoiets als J-vorm groei, dat betekent een harde val
van de bevolkingpopulatie na een exponentiele groei.
Netto fotosynthese
Bruto Fotosynthese is het totaal koolhydraten geproduceerd door fotosynthese. Netto fotosynthese is de Bruto fotosynthese – respiratie. Figuur 20.5: gedurende het jaar staat de zon niet overal altijd even lang aan de hemel. Op de polen in de zomer 24 uur (zie linkeras) en op de evenaar 12 uur het hele jaar door. Dit is ook van invloed op de fotosynthese in de loop van het jaar. Figuren 20.4 en 20.6: De netto fotosynthese neemt eerst snel toe naarmate de lichtintensiteit toeneemt, neemt daarna geleidelijk af en begint zelfs te dalen. De respiratie daarentegen stijgt langzaam maar blijft wel stijgen.
Netto primaire productie
De productie door fotosynthese wordt gemeten in biomassa, en wel per hectare (biomassa wordt uitgedrukt in kg/ha, zie tabel 20.1). In de oceanen begint het leven bij de phytoplankton, microscopisch kleine, in het water zwevende plantjes. Waar deze het sterkst vertegenwoordigt zijn, is ook het meeste vis. Wat opvallende is dat 99% van de vissen langs de kust is. Tegenwoordig kan mbv remote sensing de fotosynthese aan het wateroppervlak gemeten worden (zie figuur 20.8)
Netto productie en klimaat
Welke klimatologische aspecten beïnvloeden de netto primaire productie? We hebben intensiteit en tijdsduur van licht al onderscheiden, die samen met de temperatuur invloed op de fotosynthese hebben. Een andere belangrijk aspect is de beschikbaarheid van water. Je kan de netto primaire productie koppelen aan neerslag (zie figuur 20.9, blz 529). Als je de neerslag, temperatuur en lichtintensiteit samen neemt kan je een indeling maken van veel primaire produktie (800 kg/m2/jaar in de equatoriale wetlands) tot laag (0, in de woestijnen). Zie ook figuren 20.8 en 20.10 voor de produktie gemeten met Remote Sensing.
Biomassa energie: wordt gebruikt om energie uit te ontrekken. Planten gebruiken maar 1 tot 3 % van de energie van de zon, die ze zouden kunnen gebruiken. Ook wordt het gebruikt om eten mee op te warmen, daar is het gebruik maar 15% van wat er in zit. Biogas is ook een manier de energie uit de biomassa te halen. Men stort dan bacteriën op een grote hoop met biomassa, wat het afbreekt naar koolstofdioxide en methaan. Hiermee kan gekookt worden of elektriciteit mee gewonnen worden. Bovendien is het gebruik van biomassa, mits goed gebruikt, goed voor de CO2-uitstoot.
Biochemische cirkels in de biosfeer.
Zie figuur 20.11, blz. 530. Elk gebied van concentratie van materiaal is een pool. Actieve pools: materialen kunnen zijn hier in vormen en plaatsen, makkelijk te bereiken voor levensprocessen. Opslag pools: moeilijk te bereiken materialen (bepaald door fysische processen). Bij actieve pools zijn de processen sneller en ze zijn kleiner.
Voedingselementen in de biosfeer.
Macrovoedingselementen zijn noodzakelijke componenten voor het leven. Waterstof, zuurstof en koolstof zorgen voor 99,5% van alle materialen, zie verder tabel 20.2.
De Koolstof kringloop
Deze kringloop is van groot belang voor al het leven op aarde. Slechts 2/10de van de voorraad koolstof op aarde is beschikbaar. Figuur 20.12 laat enkele aspecten van de koolstofkringloop zien. De tekst erbij is enkel beschrijvend, bekijk het plaatje goed dan weet je alles en als je figuur 20.13 en 20.14 goed bekijkt, weet je ook alles wat je moet weten over de zuurstof en stikstof kringlopen.
Landbouw ecosystemen: principes van energiegebruik in ecosystemen kunnen in grote lijnen ook worden toegepast op landbouw ecosystemen. Er zijn echter wel verschillen. Ten eerste is voor landbouw fossiele brandstof nodig, denk maar aan alle machines. Ten tweede het gebruik van mest (extra energie dus). Ten derde is er het gebruik van elektriciteit, b.v. om de pompen van de irrigatie te laten werken. Ook zijn landbouwgebieden vaak homogeen beplant (met een soort) wat ze zeer kwetsbaar maakt, het gebruik van pesticiden is dus ook onoverkomelijk. De bovenste figuur van blz. 533 laat de verhouding van ‘input’ en ‘output’ energie zien. Rechtsonder is veel ‘input’ energie en relatief weinig ‘output’ energie (tomaat). Voor linksboven geldt (uiteraard) het omgekeerde (tarwe). De onderste figuur is eigenlijk hetzelfde, alleen dan wordt de ‘input’ energie tegenover de proteïne gezet.
Sedimentaire kringlopen
De koolstof, zuurstof en stikstof kringlopen zijn alledrie gaskringlopen. De sedimentaire kringloop is er een van miljoenen jaren. Van sedimentatie tot stijgende oceaanbodems. Figuur 20.15 laat in kort bestek de belangrijkste richtingen zien van de kringloop.
De principes van energie beïnvloeden veel van het menselijk handelen, daarom is inzicht hierin belangrijk. Vooral zonne-energie en de aanwezigheid (en het daarmee samenhangende klimaat) is belangrijk. Ook de verschillende kringlopen beïnvloeden voor een groot deel dat en hoe er leven mogelijk is op aarde.