VL 13 Biochemische Kreisläufe

Question 1

Was ist der biochemische Kreislauf der Elemente? und Welche Elemente gibt es in den Kreisläufen?

Answer 1

• Beinhaltet die Werdegänge aller Elemente in den Ökosystemen der Welt

Elemente:
Eisen, Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel

Question 2

Was ist die Biosphäre?

Answer 2

die Gesamtheit aller Organismen mitsamt dem Raum, den sie bewohnen, mit dem sie
wechselwirken und den sie mit formen

• speichert 0,001% Kohlenstoff als organische Stoffe und als Carbonate
• ist eine der kleinsten Kohlenstoffspeichern à Motor der kurzfristigen Kreisläufe

Question 3

Welche Aufgaben haben die verschiedenen Erdsphären?

Answer 3

Kohlenstoffspeicherung (Reservoir)
à jedes Reservoir hat unterschiedliche Speicherkapazität, also unterschiedliche
Menge an gespeicherten Kohlenstoffvorrat (Kohlenstoffpool)

Question 4

Wer zählt zu den Primärproduzenten?

Answer 4

• Pflanzen, Algen und chemotrophe Bakterien
  o mithilfe der Sonnenstrahlung stellen sie Zucker her, welcher als Ausgangsmaterial verwendet wird, um komplexe organische Verbindungen herzustellen von
  denen andere Organismen leben

Question 5

Wer steuert die Stoffkreisläufe?

Answer 5

• Produzenten, Konsumenten, Destruenten

Question 6

Was sind Produzenten?

Answer 6

• bauen energiereiche Nährstoffe auf und bilden
  Sauerstoff
• z. B. Pflanzen und Algen
• können zersetze Stoffe der Destruenten wieder
  aufnehmen

Question 7

Was sind Konsumenten?

Answer 7

• verbrauchen diese Nährstoffe als Nahrung unter Nutzung von Sauerstoff
• z. B. Tiere

Question 8

Was sind Destruenten?

Answer 8

• zersetzen totes organisches Material zu Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Mineralstoffen, wobei sie Energie sowohl durch aerobe als auch anaerobe Atmung erzeugen
• für die Produktion von klimarelevanten Gasen, wie Lachgas (N2O) und Methan (CH4)
  verantwortlich
• z. B. Pilze und Bakterien

Question 9

Was passiert im internen terrestrischen Stoffkreislauf?

Answer 9

• Nährstoffe, die in organischer Substanz gebunden sind werden recycelt
• Lebendes oberirdisches Gewebe (Tiere, Laub) wird nach absterben zu totem organischem Material à durchläu) Zersetzkege à wird mineralisiert und wieder in Pflanzen
  aufgenommen à neue oberirdische Biomasse
• Zentrale Stelle ist der Boden

Question 10

Welche Wege der Zersetzung/Dekomposition gibt es?

Answer 10

Mineralisation
- organische Substanzen werden zu anorganischen Endprodukten umgebaut
à (COrg => CO2 + H2O)
- Bakterien zersetzen diverse Substrate, Pilze hauptsächlich Zellulose und Lignin (Baumstamm auf dem sie wachsen)
- Beispiele für wichtige Zersetzer
o Bodenbakterium Athrobacter, Pilz: Schuppiger Sägeblägling

Humifizierung
- Chemische und biochemische Umsetzung organischer Stoffe zu Huminstoffen
- Huminstoffe bilden zusammen mit Tonmineralien einen Ton-Humus-Komplex
- Mikroorganismen und Fauna zerkleinern das organische Material
o Detritusfresser (Detritivore) nehmen abgestorbenes Material auf, verdauen es und nutzen die Nährstoffe für Bau- und Betriebsstoffwechsel
à scheiden unverdautes organisches Material mit veränderter Struktur aus,
welches leichter für Mikroorganismen zu zersetzen ist

Question 11

Welche Zersetzungsprozessdynamiken gibt es?

Answer 11

Mineralisation (Verfügbarmachung)
- Totes organisches Material von Destruenten im anorganisches überführt

Immobilisation (Festsetzung)
- Mikroorganismen brauchen Nährstoffe, Immobilisation in der mikrobiellen Biomasse

Question 12

Wie berechnet sich die NegomineralisaMon udn wovon sind die Komponenten abhängig?

Answer 12

NegomineralisaMon=
MineralisaMon - der ImmobilisaMon

abh von:
Nährstoffgehalt im organischen Material (Corg)
- Ansprüche der MikroorganismenpopulaMon bzgl. der Nährstoffe

Question 13

Wie können Sto`reisläufe innerhalb eines Ökosystems erfasst werden?

Answer 13

• Verschiedene KomparMmente (z. B. Pflanzen, abgestorbenes Material, Boden) müssen
  voneinander abgegrenzt werden
• Dynamik der jeweiligen Reservoire (Pools) müssen ermigelt werden
  o Ergibt sich aus Stoffflüssen, die in das KomparMment eintreten (Input) und wieder verlassen (Output) à wenn gleich, dann Fließgleichgewicht
  o Größe der Reservoire wird in kg/ha angegeben
• Verweildauer in einem KomparMment: V=P/f
  o V = miglere Verweildauer in Jahren
  o P = Größe des Reservoirs in Kilogramm pro Hektar (kg ha-1)
  o f = Geschwindigkeit des Stoffflusses in Kilogramm pro Hektar und Jahr (kg ha-1
  a-1

Question 14

Zusammenfassung Sto`reisläufe allgemein

Answer 14

Storeisläufe sind ein grundsätzliches CharakterisMkum der Ökosysteme, welche eine dauerha)e Existenz und Stabilität ermöglichen à Der Energiefluss treibt die Storeisläufe
- Ein wichMger Prozess im Nährsto`reislauf von Ökosystemen ist die Zersetzung der toten organischen Substanz, d.h. MineralisaMon und Humifizierung
- Alle Lebewesen, ob Mikroorgansimen, Pflanzen oder Tiere (auch der Mensch) müssen
Stoffe und Energie aufnehmen, um zu exisMeren
- Nur durch diese komplexen Wechselwirkungen bleiben die Teilsysteme des Ökosystems Erde stabil. Idealerweise befinden sie sich in einem dynamischen Gleichgewicht