Eindterm subdomein B8

De kandidaat kan met behulp van de concepten energiestroom, kringloop, dynamiek en evenwicht ten minste in contexten op het gebied van duurzaamheid verklaren op welke wijze ecosystemen zichzelf reguleren; de kandidaat kan beargumenteren welke effecten op kunnen treden als zelfregulatie van ecosystemen en het systeem Aarde wordt verstoord, en kan beargumenteren met welke maatregelen de mens zelfregulatie van ecosystemen en het systeem Aarde kan beïnvloeden.

Subdomein B8.2

Je kunt in een context:

1. de rol uitleggen van producenten, consumenten en reducenten in de kringlopen van koolstof en stikstof en de verbanden kwantificeren;
   
   
2. kringlopen van elementen in een ecosysteem weergeven, toelichten welke factoren van invloed zijn op de verschillende stappen daarin en uitleggen wat oorzaken en gevolgen zijn van verstoring;
   
   
3. beargumenteren met welke maatregelen de mens nutriëntenkringlopen en daarmee het systeem Aarde kan beïnvloeden.

Deelconcepten
fotosynthese, dissimilatie, (de)nitrificatie, ammonificatie, stikstofbinding, (an)organische stof, uitspoeling, eutrofiering, biomassa, broeikaseffect, broeikasgassen.

Kringloop

• Vastleggen van energie in organische stoffen door:
  • autotrofe organismen.
    • Planten - producenten.
  • Energie wordt geleverd door de zon (fotosynthese).
  • Opname van CO₂ uit de lucht, H₂O en zouten (vooral nitraat, NO₃^-) uit de bodem.
• Omzetting van organische stoffen in andere organische stoffen door.
  • heterotrofe organismen.
    • Dieren - consumenten.
• Afbraak van organische stoffen tot anorganische stoffen door:
  • consumenten - door dissimilatie.
  • door reducenten (bacteriën en schimmels).
    
    • Breken dode organische resten of dode organismen af tot anorganische stoffen.
• De anorganische stoffen kunnen weer door de planten gebruikt worden.

Koolstofkringloop
Gebruik Binas of Biodata

• CO₂ wordt vastgelegd in glucose
  • door producenten.
• Glucose wordt omgezet in andere organische stoffen
  • zowel door producenten als consumenten.
• Organische stoffen worden afgebroken tot anorganische stoffen bij de dissimilatie.
  • CO₂ komt weer vrij.
    • Door producenten en consumenten.
    • Door reducenten.
      • Bacteriën en schimmels.

Stikstofkringloop
Gebruik Binas of Biodata

• Vastleggen van anorganische stikstofverbindingen in organische stikstofverbindingen door:
  • planten - producenten
    • Nemen nitraten (NO₃^-) op uit de bodem en een klein deel ammonium (NH₄⁺⁾.
    • Maken aminozuren --> eiwitten.
  • stikstofbindende bacteriën
    • O.a. knolletjesbacteriën.
      • Zitten in wortelknolletjes van vlinderbloemigen.
    • Nemen stikstof uit de lucht (N₂) op (bacteriële stikstoffixatie).
      • Maken aminozuren.
      • Maken voor planten bruikbare stikstofverbindingen (NO₃^-).
• Dieren - consumenten
  • Eten planten.
  • Breken eiwitten af tot aminozuren.
  • Maken van de aminozuren eigen eiwitten.
    
    
• Reducenten
  • Ammonificerende bacteriën
    • Rottingsbacteriën
      • Breken dode organismen en resten van organismen af.
      • O.a. ammoniak (NH₃) ontstaat.
      • Lost op in water --> ammonium (NH₄⁺).
    • Urobacteriën
      • Zetten ureum (uit de urine van dieren) om in ammoniak --> ammonium.
    • Anaërobe ammonificerende bacteriën
      • Zetten nitraat om in ammonium.
      • Leven in zuurstofarme omgeving.
• Nitrificerende bacteriën
  • Zijn (chemo)autotroof.
  • Zijn aëroob.
    • Nitrietbacteriën
      • Zetten ammonium om in nitriet (NO₂^-).
    • Nitraatbacteriën
      • Zetten nitriet om in nitraat (NO₃^-).
• De nitraten kunnen weer door de planten opgenomen worden.
• Denitrificerende bacteriën
  • Zetten nitraat uit de bodem om in N₂ (-->lucht).
  • Zijn anaëroob.

Oefenen stikstofkringloop (alleen met Flashplayer)

Verstoring van de kringlopen door de mens

Door toevoeging van elementen

• Aanvoer van veevoer uit andere gebieden.
  Kan leiden tot:
  • overbemesting.
    Toevoegen van meer voedingsstoffen (via mest) dan door de planten kan worden opgenomen.
  • Leidt tot uitspoeling.
    • Overtollige meststoffen lossen op in bodemwater.
    • Stroomt naar lager gelegen delen --> sloot --> rivier.
      
      
• Organische afval uit riool.
  Door reducenten afgebroken tot zouten (fosfaten en nitraten).
  
  Uitspoeling door overbemesting en toevoeging van ongezuiverd rioolwater leiden tot eutrofiëring.
  • Voedselrijker worden van bodem en oppervlaktewater.
    Dit kan leiden tot:
  • waterbloei.
    • Veel meststoffen (zouten) in het water --> toename algen --> er dringt minder licht door in het water --> minder fotosynthese door ondergedoken waterplanten --> er komt minder zuurstof in het water.
    • Zuurstof tekort in het water.
      Door reducenten wordt veel zuurstof verbruikt bij de omzetting van organische stoffen --> vooral 's nachts weinig zuurstof --> waterdieren gaan dood.
  • verdwijnen van kenmerkende soorten voor voedselarm milieu.
    
    
• Gebruik van fossiele brandstoffen.
  Gevolgen:
  
  • meer CO₂ in de atmosfeer (broeikaseffect);
  • zure regen.
    • Veroorzaakt door verbrandingsproducten (SO₂, NO en NO₂).
      • Reageren in de lucht tot H₂SO₄ en HNO₃.
        • Komen via de regen in de bodem terecht.
      • Slaan droog in de bodem neer.
        • Worden in de bodem omgezet tot H₂SO₄ en HNO₃.
          
    • Verzuring bodem leidt tot vrijkomen van giftige metalen(o.a. cadmium, aluminium) in de bodem.
  • Mogelijke oplossingen:
    • Gebruik van duurzame energie.
      • Geen extra CO₂ in de atmosfeer.
        Bijvoorbeeld:
    • windenergie;
    • zonne-energie;
    • biobrandstof uit planten i.p.v. fossiele brandstoffen.
      
      
• Gescheiden plaatsen van productie en gebruik.
  • Voedsel (of andere producten) wordt op plaatsen geproduceerd die ver afliggen van de plaatsen van consumptie.
    • Veel transport nodig --> toename CO₂ in de atmosfeer.
    • Afval ontstaat op een andere plaats.
      
      
• Gebruik van niet afbreekbare bestrijdingsmiddelen.
  • Veroorzaakt ophoping (accumulatie) van niet/slecht biologisch afbreekbare bestrijdingsmiddelen en zware metalen in voedselketens.
    • Vooral probleem voor dieren in de top van de voedselpiramide.

Door onttrekking van elementen

• Verdwijnen van leefruimte
  • Door aanleg van wegen en bouw van huizen.
    • Soorten verdwijnen o.a. doordat leefruimte verdwijnt.
• Kaalkap (ontbossing)
  • Leidt tot erosie --> overstromingen en woestijnvorming.
• Verdroging - daling grondwaterpeil door:
  • drinkwaterwinning.
  • bewuste verlaging voor de landbouw.