Karbon-, nitrogen- og fosforkretsløpet. Energistrøm gjennom næringskjeder og menneskets påvirkning.
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. De viktigste er karbonkretsløpet, nitrogenkretsløpet og fosforkretsløpet. Parallelt strømmer energi gjennom de samme næringskjedene – men i motsetning til stoffer, sirkulerer ikke energi. Den tilføres fra sola og forlater systemet som varme.
Karbon sirkulerer mellom atmosfæren, produsenter, konsumenter og nedbrytere. Grønne piler = karbonbinding, røde = karbonfrigjøring.
3.1 Karbonkretsløpet
Karbon er grunnstoffet som er grunnlaget for all organisk kjemi og dermed alt liv. I atmosfæren finnes karbon som CO₂ (ca. 0,04 %). Fotoautotrofe organismer – planter, alger og cyanobakterier – tar opp CO₂ i fotosyntesen og omdanner det til organiske molekyler som glukose. Dette er inngangen til det korte karbonkretsløpet, der karbon resirkuleres raskt mellom organismer og atmosfæren via celleånding og nedbryting.
Det lange karbonkretsløpet involverer lagring av karbon over geologisk tid – i jord, myr, havbunnsedimenter og til slutt i fossile brensler som kull, olje og gass. Når vi forbrenner fossile brensler, frigjøres dette «geologiske» karbonet tilbake til atmosfæren svært mye raskere enn det ble lagret, noe som er den primære årsaken til klimaendringene vi ser i dag.
Myr som karbonlager: Norske myrer dekker ca. 8 % av landarealet, men lagrer rundt en tredjedel av det landbaserte karbonet. Når myrer dreneres eller brennes, frigjøres store mengder CO₂ og metan, noe som bidrar betydelig til klimagassutslipp.
3.2 Nitrogenkretsløpet
Nitrogen utgjør 78 % av atmosfæren som N₂-gass, men de fleste organismer kan ikke ta opp nitrogen direkte fra lufta. Nitrogen er likevel livsviktig – det inngår i aminosyrer, proteiner, DNA og ATP.
Nitrogenkretsløpet drives i stor grad av spesialiserte bakterier:
Nitrogenfixerende bakterier omdanner N₂ fra lufta til ammoniakk (NH₃) → ammoniumioner (NH₄⁺). De er enten frittlevende i jord eller lever i symbiose med planter (f.eks. kløver, or og pors).
Nitrifikasjonsbakterier omdanner NH₄⁺ til nitrat (NO₃⁻) i en prosess kalt nitrifikasjon – nitratformen som de fleste planter kan ta opp.
Denitrifikasjonsbakterier omdanner nitrat tilbake til N₂-gass under anaerobe forhold (denitrifikasjon). Slik «slippes» nitrogen tilbake til atmosfæren.
Nitrogen sirkulerer fra atmosfæren → jord (via nitrogenfiksering) → planter (opptak av NH₄⁺ eller NO₃⁻) → dyr (via næringskjeden) → tilbake til jord (via urin, ekskrementer og nedbryting av dødt materiale) → atmosfæren (via denitrifikasjon). …