4. Kringlopen

Wat is een kringloop?

Een kringloop is een proces waarbij verschillende stadia en situaties elkaar opvolgen, waarbij het eindstadium hetzelfde is als het beginstadium. Als je het visueel zou weergeven is het dus, zoals de naam ook zegt, een kringvormig of circulair proces.

Kringlopen gaan vaak over voorraden en stromen van materie. Stoffen worden in elkaar omgezet, en komen uiteindelijk aan het eind/begin van de cirkel weer terug in hun oorspronkelijke vorm. Twee heel belangrijke kringlopen in de biologie zijn de stikstofkringloop en de koolstofkringloop.

Stikstofkringloop

Eerst de stikstofkringloop. Zoals de naam al zegt gaat het hierbij om stikstof, N. Stikstof wordt in allerlei stoffen en moleculen gebruikt, zoals in aminozuren, eiwitten, DNA, en een groot deel van de lucht buiten bestaan uit stikstof. Zoals je misschien al weet gebruiken planten hun wortels om nitraat (NO3-) uit de grond te halen, waarmee ze vervolgens organische stoffen kunnen maken die nitraat bevatten; bijvoorbeeld eiwitten.

Het proces waarin planten nitraat uit de bodem halen en hiermee aminozuren en eiwitten maken heet stikstofassimilatie. Wanneer een plant wordt opgegeten door een dier, krijgt dit dier de stikstof via deze eiwitten binnen. Wanneer het dier doodgaat, breken bacteriën de eiwitten af tot ammonium (NH4+). Een deel van dit ammonium wordt rechtstreeks door planten opgenomen, de rest wordt door bacteriën omgezet in nitriet (NO2-), en gaat de grond in. Andere bacteriën zetten dit nitriet om in nitraat. Dit is hetzelfde nitraat dat door planten uit de bodem wordt opgenomen. Je ziet dus hierbij dat de stikstofkringloop rond is, en we weer bij het begin zijn aangekomen: de nitraat in de bodem. De stikstofkringloop zoals wij hem nu uitleggen is wat versimpeld; de volledige stikstofkringloop kun je vinden in je Binas.

Koolstofkringloop

Het tweede voorbeeld van een kringloop is de koolstofkringloop. Dit gaat zoals de naam zegt om het element koolstof, C. Een plant neemt met zijn bladeren als onderdeel van fotosynthese CO2 / koolstofdioxide op uit de lucht, en maakt hier glucose van (C6H12O6). Fossiele brandstoffen vormen ook een onderdeel van de koolstofkringloop; omdat we zo veel van deze fossiele brandstoffen gebruiken, gaat er meer CO2 de lucht in dan dat planten eruit kunnen halen.

Zoals net genoemd gebruiken planten CO2 in het proces van fotosynthese. De glucose die hierbij geproduceerd wordt, kan vervolgens door planten worden omgezet in andere stoffen. Wanneer een plant door een consument uit de eerste orde (dier, planteneter) wordt opgegeten, worden de organische stoffen van de plant in het lichaam van het dier omgezet tot dierlijke organische stoffen. Als het dier doodgaat, wordt het lichaam verwerkt door bacteriën en schimmels.

Bacteriën en schimmels gebruiken het dier als voedsel en brandstof voor langzame verbranding. Bij langzame verbranding zetten deze bacteriën en schimmels organische stoffen weer om in anorganische stoffen (zoals bijvoorbeeld CO2). Vervolgens wordt deze CO2 weer als afvalstof in de lucht afgegeven. Dit is dezelfde CO2 als de koolstofdioxide die planten uit de lucht kunnen opnemen. We zijn nu dus weer aan het begin van de cirkel, we eindigden en begonnen met koolstofdioxide. De volledige koolstofkringloop staat ook in je Binas.

Ontregeling van kringlopen

Door menselijke ingrepen kunnen kringlopen binnen een ecosysteem worden ontregeld of onderbroken. Dat merk je bijvoorbeeld bij de volgende gebeurtenissen:

Als er te veel stikstof of fosfaat in de natuur voorkomt, zorgt dit voor eutrofiëring, wat ongewenste effecten geeft. Dit effect kan optreden door bijvoorbeeld overbemesting in de landbouw, of het gebruiken van kunstmest. Dit heeft nadelige effecten op de bodem. De mineraalbalans in de bodem kan veranderen, waardoor er ‘uitspoeling’ plaatsvindt; de grond kan voedingsstoffen niet meer goed vasthouden, en deze (kunst)mest komt vervolgens in het grondwater of oppervlaktewater terecht. Dit kan ecosystemen ontregelen, of de kwaliteit van ons drinkwater bedreigen.

Versterkt broeikaseffect

Als we het hebben over de koolstofkringloop, is het belangrijk om te weten dat CO2 ook een belangrijk broeikasgas is, dat bijdraagt aan klimaatverandering. Dit noemen we het “versterkte broeikaseffect”. Omdat we als mensen veel meer CO2 produceren (door veel gebruik van fossiele brandstoffen, door intensieve veeteelt, etc.) dan dat de natuur kan verwerken (door bijv. ontbossing), wordt de koolstofkringloop door wetenschappers veel onderzocht.