Kringlopen

Hoe zitten de kringlopen in elkaar?

In een klimaat komen verschillende kringlopen voor, in dit hoofdstuk behandelen we er vier; de waterkringloop, de zuurstofkringloop, de koolstofkringloop en de stikstofkringloop.

De waterkringloop

De waterkringloop is een van de bekendere kringlopen. Met behulp van het plaatje hieronder leggen wij uit hoe deze kringloop loopt.

De waterkringloop begint bij de zee, de zon warmt het zeewater op waardoor het zeewater verdampt, dit is de faseovergang van vloeibaar naar gas. Na de verdamping condenseert het zeewater en ontstaan er wolken, dit is de faseovergang van gas naar vloeibaar. Die uit zeewater ontstane wolken verplaatsen zich dan naar het land, en daar nemen de wolken steeds meer ander vocht op, dit vocht komt uit bijvoorbeeld meren, rivieren of planten. Deze vochtopnamen gaat net zo lang door tot dat de wolken te zwaar worden. Als dat gebeurt valt het vocht vervolgens uit de wolk in de vorm van bijvoorbeeld regen of sneeuw weer op de aarde. Het water dat uit de wolken valt, wordt dan weer (voor een tijdje) in de aarde opgenomen als grondwater of het water verplaatst zich via de rivieren of gletsjers weer terug naar de zee en dan begint het proces weer van vooraf aan. Door de waterkringloop is er leven op aarde mogelijk.

De zuurstofkringloop

De zuurstofkringloop heeft veel te maken met fotosynthese, dus voordat we gaan uitleggen hoe de zuurstofkringloop loopt, leggen we eerst uit wat fotosynthese is. Fotosynthese is het proces waarbij planten, zonlicht (Ϟ) water (H²O) en koolstofdioxide (CO²) omzetten in glucose (C₆H₁₂O₆) en zuurstof.

De plant neemt water op uit de bodem, dit doen ze met hun wortels. De koolstofdioxide wordt opgevangen met de blaadjes, in de blaadjes van een plant zitten hele kleine gaatjes hiermee vangen de planten zuurstof en dus ook de koolstofdioxide. De glucose die wordt gevormd door het water, zonlicht en de koolstofdioxide wordt nog omgezet in andere verbindingen zoals cellulose en zetmeel. Deze verbindingen worden als voedsel voor mensen en dieren gebruikt, of als brandstof (hout) voor de mens. Planten vangen voor de fotosynthese het benodigde zonlicht op met chlorofyl, deze stof zit in de plant in de chloroplasten, dit noem je ook wel de bladgroenkorrels. Chlorofyl geeft de bladeren een groene kleur en hoewel alle groene onderdelen van de planten bladgroenkorrels hebben, wordt er de meeste energie opgewekt in de bladeren van de plant. Maar niet alleen in planten vind fotosynthese plaats, ook in bijvoorbeeld bacteriën en algen kan fotosynthese plaatsvinden.

In de zuurstofkringloop werk je met twee formules, de ene formule is van de fotosynthese, dat is deze formule: 6 CO₂+6 H_{2 +} O + Ϟ C₆H₁₂O₆+6 O_2.  Dit staat voor zuurstof, water en zonlicht/energie.  

De andere formule is van de verbranding, dat is deze formule:

6 O² + C₆H₁₂O₆+6 O₂E + 6 CO² + 6H²O. Dit staat voor de linkerkant van de formule: zuurstof en brandstof en de rechterkant van de formule energie, koolstofdioxide en water.

Zoals je hierboven in het plaatje kan zien, is het als je de formules onder elkaar zet een kringloop. De formule is hetzelfde linksboven en rechtsonder, en rechtsboven en linksonder.  

Je kan ook wel zeggen dat planten door de fotosynthese, glucose en zuurstof maken. Deze glucose wordt verbrand door de planten, dit noem je de verbranding, en daardoor komt er zuurstof in de lucht. Deze zuurstof ademen mensen, dieren en andere organismen dan in, en ademen daarna koolstofdioxide (CO²) uit. Die koolstofdioxide neemt die plant dan weer op in zijn fotosynthese en zo gaat het steeds opnieuw en opnieuw.

Het is dus eigenlijk dat planten zuurstof maken voor de mensen en dieren, dit doen ze door middel van hun fotosynthese. Wat de mensen en dieren dan weer uit ademen is koolstofdioxide en dat neemt de plant dan weer op en maakt er weer nieuwe zuurstof van.

De koolstofkringloop

De koolstofkringloop begint bij de CO² in de atmosfeer. Deze CO² wordt opgevangen door planten en bomen, planten en bomen noemen we ook wel producenten, en door fotosynthese wordt de CO² omgezet in glucose. Doordat de plant of de boom word opgegeten door een herbivoor, een herbivoor is een planteneter, of wordt verwerkt door reducenten, reducenten zijn voornamelijk bacteriën die dood organisch materiaal afbreken tot de oorspronkelijke bouwstoffen (mineralen). Als de plant wordt opgegeten of verwerkt komt de glucose in de herbivoor terecht, deze herbivoren worden dan weer opgegeten door carnivoren of omnivoren, een carnivoor is een vleeseter en een omnivoor is een alleseter, onder de omnivoren valt de mens. Carnivoren, omnivoren en de reducenten zetten die glucose dan weer om in CO², dit gebeurt door de verbranding van de glucose. En zo gebeurt alles weer opnieuw en opnieuw. Maar er zit een stoorzender in deze kringloop, doordat wij fossiele brandstoffen verbranden in onze fabrieken, de fossiele brandstoffen zijn aardgas, aardolie en steenkool. Bij de verbranding van deze brandstoffen komt er meer CO² in de atmosfeer. Hierdoor komt er een teveel aan CO² in de lucht en dus ook in de koolstofkringloop. Hierdoor kan de koolstofkringloop niet alle CO²  verwerken en komt er een te veel aan CO² in de lucht. Hierdoor wordt het broeikaseffect verergerd. Het broeikaseffect is een effect dat ontstaat door broeikasgassen in de atmosfeer. Deze gassen zorgen ervoor dat de atmosfeer dikker wordt, en zo minder warmte terug laat kaatsen te ruimte in. Hierdoor wordt het warmer op de aarde, en warmt de aarde zichzelf eigenlijk op. De mens heeft een grote invloed hierop, en dus ook op koolstofkringloop…

De stikstofkringloop

De stikstofkringloop start bij stikstof (N₂) in de atmosfeer. De atmosfeer bestaat voor 80 procent uit stikstofgas. Stikstofgas ademen we in, maar ook uit, dit doen we zonder dat we er iets mee doen in ons lichaam.

Als stikstof wordt omgezet in andere stoffen krijgen wij er vaak wel veel mee te maken, andere stoffen die stikstof bevatten zijn bijvoorbeeld: stikstofoxide, dit is een giftige stof, nitraat en ammonium, dit zijn meststoffen oftewel mineralen voor planten. Een andere stof is eiwit, ons lichaam bestaat voor een groot deel uit eiwit, dit is dus een belangrijke stof voor ons. En de laatste stof is DNA, DNA is belangrijk voor ons, de cel en de erfelijkheid. Eiwit, nitraat, ammonium en DNA komen voor in de stikstofkringloop.

De stikstofkringloop begint dus bij stikstof in de atmosfeer. Deze stikstof kan via twee richtingen op in de aarde terecht komen. De eerste richting is via lichtflitsen, oftewel de bliksem. Door die bliksem wordt de stikstof op een bepaalde manier omgezet in nitraat. Deze nitraat komt dan in de bodem terecht en via de wortels van planten komt de nitraat dan terecht in de plant. Deze nitraat wordt dan samen met de ammonium omgezet in plantaardige eiwitten en DNA. Maar de planten dienen ook als voedsel voor bijvoorbeeld dieren. Als de plant wordt opgegeten door een dier, neemt het dier ook de eiwitten en het DNA over, en zetten deze om in hun eigen dierlijke eiwitten en DNA. Dieren kunnen niet zelf eiwitten en DNA maken, dus eigenlijk ‘stelen’ ze het van de planten. Als het dier dan uiteindelijk sterft  wordt het verwerkt door bacteriën. Deze bacteriën zetten dan weer die dierlijke eiwitten en DNA om in het ammonium en nitraat. Deze omgezette stoffen gaan dan weer in de bodem zitten, en vanaf daar begint het proces weer opnieuw.

De tweede richting begint ook weer bij de stikstof in de atmosfeer. Deze stikstof wordt opgevangen door stikstofbindende bacteriën, die leven in de wortels van planten. Deze stikstofbindende bacteriën kunnen stikstof omzetten in ammonium en nitraat. Er ontstaat er dus ammonium en nitraat door de bacteriën. Planten maken dan van die ammonium en nitraat, eiwitten en DNA. Eigenlijk gebeurt er na deze omzetting hetzelfde als bij de eerste richting, als de planten eiwitten en DNA hebben gemaakt, kunnen ze daarna opgegeten worden door dieren. Die dieren zetten de plantaardige eiwitten en DNA dan om naar dierlijke eiwitten en dierlijk DNA. Zonder plantaardige eiwitten en DNA kan het dier geen dierlijke eiwitten en dierlijk DNA maken. Als het dier dan uiteindelijk sterft wordt het opgeruimd door bacteriën. Deze bacteriën zetten  dan de eiwitten en het DNA weer om in ammonium en nitraat. Dit komt daarna uiteindelijk weer in de bodem terecht en vanaf daar begint het hele proces weer opnieuw.

In dit hoofdstuk zijn dus vier verschillende kringlopen uitgelegd. Elke kringloop heeft zijn eigen effect op het klimaat en dus het leven in dat gebied. We hebben elke kringloop nodig in onze natuur, zonder deze kringlopen zouden er een heleboel dieren, planten, bacteriën en schimmels uitsterven en waarschijnlijk zou de mens zonder deze kringlopen ook niet kunnen leven. Belangrijk zijn deze kringlopen dus zeker! Maar de mens verpest, zonder dat ze het eigenlijk door hebben een heleboel in de kringlopen, door bijvoorbeeld onze auto’s en fabrieken komt er een heleboel CO² in de atmosfeer terecht, dit zorgt voor een grote invloed op bijvoorbeeld de koolstofkringloop.