Sentrale stoffkretsløp og energistrøm

Forståelse av stoffkretsløp og energistrøm er fundamentet for all økologi og avgjørende for å kunne analysere komplekse miljøproblemer fra karbonlagring til eutrofiering på eksamen.

Hvorfor dette er viktig på eksamen

Dette temaet er sentralt i Biologi 2 og dukker nesten alltid opp på eksamen i en eller annen form, ofte som en drøftingsoppgave som krever systemforståelse. Sensor vil teste om du kan se de store sammenhengene – hvordan en endring i ett ledd påvirker hele systemet. Du må kunne anvende kunnskapen på konkrete, ofte norske, problemstillinger. Evnen til å koble de teoretiske kretsløpene til reelle miljøutfordringer som klimaendringer og overgjødsling er det som skiller toppkarakterene fra de middels gode.

• Analyse av drøftingsoppgaver: En typisk eksamensoppgave kan være: "Drøft hvordan menneskelig aktivitet har endret det globale nitrogenkretsløpet og konsekvensene dette har for akvatiske økosystemer." Her må du ikke bare beskrive kretsløpet, men aktivt bruke fagkunnskap til å analysere konsekvenser som eutrofiering, oksygensvinn og tap av biodiversitet, med referanse til prosesser som Haber-Bosch.
• Sammenligning og kontrastering: Du kan bli bedt om å sammenligne kretsløp. For eksempel: "Sammenlign karbonkretsløpet og fosforkretsløpet med hensyn på deres hovedreservoarer, hastighet og sårbarhet for menneskelig påvirkning." En god besvarelse vil her peke på at karbon har et stort atmosfærisk reservoar (raskt kretsløp), mens fosfor er bundet i bergarter (langsomt, sedimentært kretsløp).
• Anvendelse av modeller: Du må kunne tolke og anvende modeller som energipyramider og næringsnett. En oppgave kan vise et næringsnett fra et norsk fjellområde og spørre: "Forklar, med utgangspunkt i 10 %-regelen, hvorfor det er færre individer av jerv enn av lemen i dette økosystemet." Her forventes en kvantitativ forklaring på energitapet for hvert trofiske nivå.

Kjernebegreper

Å mestre fagterminologien er essensielt for å kunne kommunisere presist. Disse begrepene er verktøy for å tenke og skrive som en biolog.

Biogeokjemisk kretsløp

Bevegelsen av et grunnstoff (f.eks. C, N, P) gjennom et økosystems biotiske (levende) og abiotiske (ikke-levende) komponenter. Ordet selv er en sammensetning: Bio (liv), Geo (jord/berggrunn) og kjemisk (stoffene). Et godt eksempel er vannets kretsløp: vann fordamper fra havet (abiotisk hydrosfære) til atmosfæren (abiotisk), faller som regn over en skog (abiotisk til biotisk), tas opp av trær (biotisk), og frigjøres igjen via transpirasjon (biotisk til abiotisk).

Minimumsfaktor (Liebigs lov om minimum)

Prinsippet om at veksten i en populasjon begrenses av den knappeste ressursen, ikke av den totale mengden ressurser. I mange norske innsjøer er fosfor minimumsfaktoren for algevekst. Selv om det er rikelig med nitrogen og sollys, vil algeveksten stoppe opp når tilgjengelig fosfor er brukt opp. Dette er grunnen til at utslipp av fosfor fra vaskemidler og landbruk var hovedårsaken til den massive overgjødslingen av Mjøsa på 1970-tallet.

Reaktivt nitrogen (Nr)

Nitrogenforbindelser som er biologisk tilgjengelige, i motsetning til den svært stabile N₂-gassen i atmosfæren. Eksempler er ammonium (NH₄⁺), nitrat (NO₃⁻) og nitrogenoksider (NOx). Menneskelig aktivitet, primært gjennom Haber-Bosch-prosessen (ca. 1909) for produksjon av kunstgjødsel, har mer enn doblet mengden reaktivt nitrogen som sirkuleres på landjorda årlig, med enorme konsekvenser for økosystemene.

Reservoar

Et sted hvor et stoff er lagret i et kretsløp. For karbon er de største reservoarene dyphavet, fossile brensler og bergarter. Atmosfæren er et mindre, men svært aktivt, reservoar. For nitrogen er atmosfæren (som N₂) det desidert største reservoaret. For fosfor er det sedimentære bergarter og havbunnssedimenter.

Kompetansemål for kapittelet

• Gjøre rede for og sammenligne sentrale stoffkretsløp i økosystemer.
• Forklare energistrømmen gjennom næringskjeder og næringsnett.
• Drøfte menneskets påvirkning på stoffkretsløp og klimaet.

Alle levende organismer er bygd opp av atomer. Disse atomene sirkulerer kontinuerlig mellom levende organismer og det ikke-levende miljøet gjennom ulike stoffkretsløp …