BIOS 2 Biologi

Transkript

1 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 326 CO 2 i lufta CO 2 1 Celleånding Celleånding Tar opp Gir fra seg 1 Fotosyntese 2 Forbrenning 5 CO Fossilt brensel 1. I fotosyntesen bruker produsenter CO 2 til å danne glukose. Overskuddet av glukosen blir omdannet til andre organiske stoffer som produsentene trenger, f.eks. andre karbohydrater, fett og proteiner. 2. Produsentene blir spist av konsumentene, og karbonforbindelsene blir da ført videre til de neste leddene i næringskjedene. I celleåndingen hos alle levende organismer blir glukosen brutt ned, og CO 2 blir frigjort til atmosfæren. 3. Når organismene dør, brytes de ned av sopp, bakterier og andre nedbrytere som frigjør CO 2 ved celleånding. 4. Noe av det organiske materialet blir ikke brutt ned. Det skjer når det ikke er nok oksygen til celleåndingen. Da blir karbonet lagret og vil etter noen millioner år bli til nye forbindelser som gass, olje og kalsiumkarbonat (CaCO 3 ). 5. Når vi brenner de fossile brennstoffene, blir karbonforbindelsene igjen frigitt til atmosfæren som CO 2.

2 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 328 Atmosfærisk nitrogengass N 2 Nitrogenfikserende bakterier Denitrifiserende bakterier Ammoniakk NH 3 Dyr Nitrifiserende bakterier Aminosyrer, proteiner, ATP og nukleinsyrer Nitritt, NO 2 og nitrat, NO 3 Planter Skjematisk og forenklet framstilling av nitrogenkretsløpet.

3 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 330 Bakterietyper som inngår i nitrogenkretsløpet. Bakterietype Frittlevende og symbiotiske nitrogenfikserende bakterier (Eks.: Slektene Aztobacter og Clostridium er frittlevende bakterier. Rhizobium lever i symbiose med erteplanter.) Nitrifiserende bakterier (Eks.: Frittlevende arter i slekten Nitrosomonas omdanner NH 4 + til NO 2. Slekten Nitrobacter omdanner NO 2 til NO 3.) Oppgave Enzymer får N 2 til å reagere med H 2 til NH 3, som straks reagerer med H + - ioner fra H 2 O til NH 4+. Finnes både hos fritt levende bakterier og hos symbiotiske bakterier i rotknoller. Aerobe bakterier som omdanner NH 4 + til NO 2 - og NO 3 -ioner. Denitrifiserende bakterier (Eks.: Frittlevende arter som Pseudomonas denitrificans og Thiobacillus denitrificans.) Omdanner NO 3 tilbake til N 2 -gass og O 2 -gass.

4 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 331 Biologisk nitrogenfiksering 78 % N 2 Industriell nitrogenfiksering Nitrogenfiksering ved lyn og ved forbrenning Denitrifisering i atmosfæren Biologisk nitrogenfiksering NO x 6 Bakterier Gjødsel NH 3 Protein N 2 + O 2 NO x 2 3 H Arkeer Protister Døde planter og dyr NH 4 + NO 3 Avrenning til vann NO 3 Nitrifisering (nitratbakterier) Nedsiving til grunnvann NO 2 4 NH 4 + Nitrifisering (nitrittbakterier) 1. Nitrogenfikserende bakterier i symbiose med blant annet erteplanter og frittlevende bakterier omdanner N 2 fra lufta til ammoniakk (NH 3 ). Den løses så i vann til ammoniumioner (NH 4+ ). 2. Produsentene tar opp NH 4 + som de bruker til byggestoffer, blant annet til nukleinsyrer og proteiner. Konsumentene spiser produsentene, og nitrogenforbindelsene overføres fra ledd til ledd i næringskjedene. 3. Nitrogenet i avfallsstoffer, ekskresjonsprodukter, ekskrementer og døde organismer blir brutt ned av nedbrytere som bakterier, sopp og blågrønnbakterier til aminosyrer og videre til NH 3 og NH Nitrifiserende bakterier lever kjemoautotroft. Noen oksiderer ammoniumioner (NH 4+ ) til nitrittioner (NO 2 ), og andre oksiderer nitrittioner til nitrationer (NO 3 ). 5. Også organismer i vann omdanner og fikserer nitrogen. Her blir det derfor et eget kretsløp, der blant annet arkeer medvirker til å gjøre nitrogenet tilgjengelig igjen. NH 4 + omdannes til NO 3, som så kan tas opp av planteplankton. 6. Denitrifiseringsbakterier omdanner nitrationer tilbake til atmosfærisk nitrogen, N 2. Dermed er nitrogenkretsløpet fullført.

5 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 333 Kunstgjødsel Sopphyfe Cellekjerne Haustorium Rotcelle hos plante Gjennom haustoriene som trenger inn i rotcellen får planter fosfationer og andre mineraler fra soppen, og soppen får organiske forbindelser fra planten. Landheving Gruvedrift Avrenning til jord og vann Bakterier (nedbrytere) Fosfor i sedimenter Fosforets kretsløp. Ved nedbrytning og utvasking av fjell blir fosfationer gradvis tilført jorda. Fosfationer kan bli tatt opp av produsentene og kommer inn i næringskjedene. Mye av fosfatet ender som sedimenter i havet.

6 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s % 35 % 15 % 50 % Vekst Celleånding Ekskrementer Larven som spiser blad, bruker ca. 35 % av energien til celleånding. 50 % av energien blir skilt ut som ekskrementer. Bare ca. 15 % går til vekst, og det er dette som vil være tilgjengelig for neste ledd i næringskjeden.

7 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 336 Energitap ved celleånding Produsent 1. konsument 2. konsument 3. konsument Nedbrytere Energistrøm Stoffkretsløp Energitap ved celleånding Stoffkretsløp og energistrøm i en næringskjede. Legg merke til at pilene går begge veier mellom andre- og tredjekonsumentene og nedbryterne. Det betyr at konsumentene kan spise levende nedbrytere, mens nedbryterne lever av døde konsumenter.

8 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s konsument 2. konsument 1. konsument Produsenter Dette er en tallpyramide der små blomsterplanter er produsentene. 3. konsument 2. konsument 1. konsument Produsent Denne tallpyramiden er fra en skog der trærne utgjør de fleste produsentene.

9 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 338 Denne biomassepyramiden viser en tydelig overgang mellom produsenter og konsumenter. Biomassen er her målt i g/m 2 tørrvekt. 5 g/m 2 Nedbrytere 1,5 g/m 2 10 g/m 2 3. konsument 2. konsument 35 g/m 2 1. konsument 800 g/m 2 Produsenter Biomassepyramiden i et akvatisk økosystem er snudd opp ned fordi planteplankton har kort levetid, og det har derfor ikke noen stor biomasse i det tidsrommet da veiingen ble foretatt. 21 g/m 2 1. konsument (dyreplankton og bunndyr) 4 g/m 2 Produsent (planteplankton)

10 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 339 Sammenlikning av biomassepyramide og energipyramide Biomassepyramide Viser den relative mengden biomasse på hvert trofisk nivå. Gir et uttrykk for den totale vekten av organismer på det trofiske nivået. En biomassepyramide kan også være opp ned. Organismene kan lett knyttes til et bestemt trofisk nivå i en biomassepyramide. Energipyramide Viser hvordan solenergien blir overført til hvert trofisk nivå gjennom økosystemet. Viser hvordan energien strømmer i økosystemet. En energipyramide kan aldri være opp ned. Å knytte et dyr til et bestemt nivå i en energipyramide er vanskelig.

11 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 340 Dette er en terrestrisk energipyramide. Selv om vi regner et gjennomsnittlig energitap på 90 % mellom nivåene, kan dette tapet i praksis variere en god del avhengig av hvilket økosystem vi undersøker. Tallene er angitt i kj/m 2 /år konsument 2. konsument 1. konsument Produsenter Dette er en akvatisk energipyramide. Nesten 20 % av energien blir overført fra produsentene til førstekonsumentene, slik at energitapet blir på 80 %. Tallene er angitt i kj/m 2 /år konsument 3. konsument 2. konsument 1. konsument Produsenter

12 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s ,2 kg sau 13 kg gris 20 kg kylling 65 kg oppdrettslaks Dyr utnytter energien i kraftfôr veldig ulikt. Dette bør kanskje få praktiske konsekvenser for oss og vårt kosthold. Mens fôring av sau gir 1,2 kg kjøtt av 100 kg fôr, gir samme mengde fôr hele 65 kg oppdrettslaks. I tillegg viser dette tydelig en forskjell mellom dyr som lever på land, og dyr som lever i vann. Fordelen med sau er at de ikke spiser så mye ferdigprodusert kraftfôr. De lammene som slaktes om høsten, har gått ute i marka og spist. Det er likevel klart at oppdrettsfisk utnytter fôret best og mye bedre enn noen av de andre dyrene. Kjøttmengden er oppgitt i slaktevekt. For fisk er det sløyd vekt som er oppgitt. Kraftfôret inneholder soya, korn, olje og fiskemel.

13 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s ppm 4. konsument 200 ppm 3. konsument 100 ppm 2. konsument 45 ppm 1. konsument 0,3 ppm Produsenter 0, ppm i havvannet Figuren viser hvordan konsentrasjonen av PCB øker kraftig oppover på de trofiske nivåene i en næringskjede i havet. Tallene er angitt i ppm, «parts per million», dvs. 1 milliondel eller ml/m 3.

14 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 347 Tabellen viser noen av de vanligste miljøgiftene, med bruk og skadevirkninger. Miljøgift / navn Bruk / kilde Skadevirkninger Kvikksølv og kvikksølvforbindelser (Hg) Fra industri (vei- og skipstrafikk), avløp og kloakkslam og fra amalgam i gamle tannfyllinger. Svært giftig, kan gi nyreskader og skader på sentralnervesystemet (mentale og motoriske forstyrrelser), fosterskader og allergier. Bly (Pb) Kadmium (Cd) Blybatterier og blyakkumulatorer. Elektriske kabler, maling og lakk, tidligere også i blyhagl og bensin. Oppladbare nikkel-kadmium-batterier i mobiltelefoner, verktøy og annet elektronisk utstyr. Gir kroniske giftvirkninger. Skader immunforsvaret og beinmargen der blodceller dannes. Fosterskader, nedsatt forplantningsevne og forstyrrelser i barns intellektuelle utvikling. Kreftframkallende. Kan gi nyre- og lungeskader. Konkurrerer med kalsium i skjelettet, kan gi deformasjoner. Dioksiner Forbrenningsprosesser der karbon og klor forekommer; branner, forbrenningsanlegg, industri. Kan skade immunforsvaret, forplantningsevnen, fosteret (hormon- og nervesystemet under utvikling). Kreftframkallende. Gir utslett. Diklordifenyltrikloretan (klorert hydrokarbon) (DDT) Polyklorerte bifenyler (PCB) Polyaromatiske hydrokarboner (PAH) Polybromerte difenyletere (PBDE) Perfluoroktansulfonat (PFOS) (Tilhører en stor gruppe stoffer som kalles PFC-er) Insekticider. Tilsetningsstoffer i maling, olje og trykksverte. Brukt som plastmykner. Fra ufullstendig forbrenning av organiske stoffer fra oljeindustrien. Flammehemmende tilsetninger i elektriske artikler, tekstiler og bygningsmaterialer. Har vært brukt i industriprodukter siden 1950-årene. Finnes fremdeles som skum i gamle brannslukningsapparater, spesielt i industrien. Ikke produsert i Norge. Kommunale fyllinger og avløp er kilder for utslipp. Dreper lett insekter, men er ikke dødelig for voksne mennesker. Påvirker nervesystemet og hormonsystemet hos pattedyr. Gir skader på kjønnsceller og kjønnsutvikling. Kan forårsake sterilitet. Problemer med egglegging og reproduksjon hos rovfugler. Hindrer lagring av kalsium i skallet. Hormonhermer, forstyrrer derfor hormonproduksjonen. Svekker immunsystemet, skader nervesystemet og forplantningsevnen hos pattedyr. Kreftframkallende. Det er påvist at barn som har vært utsatt for PCB på fosterstadiet, får dårligere hukommelse og dårligere læreevne. Kan forårsake skader på arvestoffet; kreftframkallende. Hormonhermere (stoffer som likner hormoner og kan påvirke hormonstyrte prosesser hos dyr og mennesker). Ubalanse i stoffskiftehormoner og atferdsendringer hos dyr. Vi vet ikke så mye om skadevirkninger hos mennesker, men fostre og spedbarn kan være utsatt for de samme skadene som små dyr. Kan binde seg til proteiner i blodet. Bioakkumuleres i lever og galleblære. Giftig, kreftframkallende, kan gi nedsatt forplantningsevne hos pattedyr.

15 Figurer kapittel 10: Stoffkretsløp og energistrøm Figur s. 351 Nitrat (NO 3 ) Ammoniakk (NH 3 ) Nitrogen fra lufta (N 2 ) Planteproteiner Dyreproteiner 100 % 35 % 15 % 50 % elle- ekst Ek Energistrøm Stoffstrøm Produsenter Primærkonsumenter Sekundærkonsumenter Plantenæring Nedbrytere