Oefenen met open vragen C en N kringloop

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Broeikaseffect en de Europese zeeën

Naarmate het Noordpoolijs verdwijnt, zullen vissoorten zoals kabeljauw, koolvis, haring en heilbot in het noordpoolgebied opduiken. Het is een van de vele gevolgen van het smelten van de ijskappen.
Waardoor wordt het poolgebied een nieuw toevluchtsoord voor commerciële vis zoals kabeljauw en heilbot? Deze vraag heeft een aantal onderzoeksinstituten beziggehouden. De temperatuur is niet de enige factor die hierbij een rol speelt. Ook veranderingen in het voedselweb, waar deze vissen deel van uitmaken, spelen een rol. De vraag blijft waardoor de vissen juist uit de warmere Europese wateren wegtrekken naar het Noordpoolgebied.

Uit onderzoek is gebleken dat de algen die vlak onder het ijs zitten, na het smelten van het ijs zeer snel in aantal toenemen. Dit wordt mede door de hogere temperatuur veroorzaakt.
1. Welke andere abiotische factor leidt tot een snelle toename van het aantal algen als direct gevolg van het smelten van het ijs? (1p)

Het water van de zeeën wordt niet alleen steeds warmer, maar het wordt ook zuurder. De verhoging van de CO₂-concentratie in de lucht leidt tot een toename van het CO₂-gehalte in het water waardoor het zeewater zuurder wordt.
In het laboratorium in Yerseke onderzoekt men de gevolgen van de zuurdere zee voor mosselen en oesters. Deze dieren nemen CO₃^2–   en Ca²⁺  uit het zeewater op en maken daarmee de kalkverbinding (CaCO₃) voor de opbouw van hun schelp. Men bouwde een ‘zee-opstelling’ met mosselen en oesters in het lab, waar in een paar uur tijd de CO₂-concentratie van het zeewater verhoogd kon worden. De kalkafzetting in de schelpen nam na deze verhoging heel duidelijk af.

2. Leg uit waardoor schelpdieren, zoals de mossel of oester, bedreigd worden als de schelp minder kalk bevat. (2p)

In de bodem zit meer koolstof dan in het woud

In de bodem zit meer koolstof dan in het woud

Uit visgraten en potscherven in de terra preta blijkt dat deze laag een erfenis is van de oorspronkelijke bewoners.

Vóór de komst van de Europeanen was het Amazonegebied dichter bevolkt dan nu. Duizenden jaren lang verrijkten de indianen hun akkers met houtskool, een oeroude vorm van bodembeheer. Deze akkers zijn nu volledig door het regenwoud overwoekerd.

Vijfhonderd jaar na het verdwijnen van de indianen is de terra preta nog steeds heel vruchtbaar. “Ze levert driemaal zoveel op als andere grond,” zegt Ellis Hoffland, een onderzoekster van Wageningen Universiteit. De rulle zwarte aarde bevat twintig keer meer koolstofverbindingen dan de omringende grond en drie keer zoveel mineralen. Terra preta wordt in Brazilië dan ook als tuinaarde verkocht.

De tropische regenwouden van het Amazonebekken zijn een enorme ‘carbon sink’ (opslagplaats voor koolstof): niet alleen de vegetatie, maar ook de bodem bevat veel koolstof. Overal langs de rivieren zijn oeroude toplagen van terra preta do índio te vinden: vruchtbare zwarte aarde bomvol organische koolstofverbindingen (zie afbeelding).

3. Verklaar waardoor de koolstofverbindingen in de terra preta de vruchtbaarheid van de bodem verbeteren. (1p)

In de jaren zestig van de vorige eeuw werd de terra preta herontdekt. Men verbaasde zich erover hoe traag de koolstofverbindingen erin worden omgezet. Dit is opmerkelijk voor een tropisch klimaat, waar normaliter organische stof snel vergaat.

4. Noteer twee abiotische factoren die ertoe bijdragen dat organische koolstofverbindingen in het tropisch regenwoud doorgaans sneller omgezet worden dan in bossen van de gematigde streken. (1p)

Eutrofiëring

Tijdens de jaren 1950 1960 nam in Nederland de concentratie mineralen in sloten en plassen toe, onder andere door het gebruik van fosfaathoudende wasmiddelen. Een gevolg daarvan was dat het aantal blauw groene algen in het water van deze sloten toenam. Deze autotrofe bacteriën hadden daarbij een voordeel ten opzichte van ondergedoken waterplanten, zoals hoornblad en fonteinkruid.

5. Verklaar waardoor blauw-groene algen snel konden groeien bij aanwezigheid van een overmaat fosfaat. (1p)

Blauw groene algen zitten vooral in de bovenlaag van het water. Ondergedoken waterplanten krijgen door de aanwezigheid van deze algen minder licht dan voorheen.

In een geëutrofieerde sloot vormen de algen een laagje op het water dat voor gassen slecht doorlaatbaar is. Algen die afsterven, zakken naar de bodem waar bacteriën de afgestorven algen afbreken. Bij deze afbraak is zuurstof nodig.

6. Neem het diagram hiernaast over en zet het verloop van de zuurstofconcentratie op de bodem van de sloot uit tegen de tijd. Tijdstip t geeft aan op welk moment het afsterven van de algen begint. (2p)

Laatste stap wortelknolvorming is opgehelderd

De Rupsklaver (Medicago truncatula) is een meerjarige plant. Met de ontdekking van twee genen hebben Wageningse moleculair biologen de laatste stap in de vorming van wortelknolletjes bij vlinderbloemige planten opgehelderd. Al langer was bekend dat deze planten knolletjes vormen als ze geïnfecteerd raken met bacteriën van het geslacht Rhizobium. De twee genen maken het mogelijk dat de bacterie wordt opgenomen door de plant en dat de wortelknol wordt gevormd. De bacterie levert stikstofverbindingen, die in de plant worden gebruikt voor assimilatie.
Bij het verbouwen van akkerbouwgewassen wordt in de biologische landbouw gebruikgemaakt van de eigenschappen van de Rhizobium bacterie.
Door het verbouwen en onderploegen van vlinderbloemigen op akkerbouwgronden wordt de stikstofbalans die eerst verstoord was, weer hersteld.

De Rupsklaver (Medicago truncatula) is een meerjarige plant. Met de ontdekking van twee genen hebben Wageningse moleculair biologen de laatste stap in de vorming van wortelknolletjes bij vlinderbloemige planten opgehelderd. Al langer was bekend dat deze planten knolletjes vormen als ze geïnfecteerd raken met bacteriën van het geslacht Rhizobium. De twee genen maken het mogelijk dat de bacterie wordt opgenomen door de plant en dat de wortelknol wordt gevormd. De bacterie levert stikstofverbindingen, die in de plant worden gebruikt voor assimilatie.

Bij het verbouwen van akkerbouwgewassen wordt in de biologische landbouw gebruikgemaakt van de eigenschappen van de Rhizobium bacterie.
Door het verbouwen en onderploegen van vlinderbloemigen op akkerbouwgronden wordt de stikstofbalans die eerst verstoord was, weer hersteld.

Laatste stap wortelknolvorming is opgehelderd

7. - Leg uit waardoor de stikstofbalans door het bedrijven van akkerbouw verstoord raakt. (1p)
− Leg uit welke rol de vlinderbloemigen spelen in de stikstofbalans (1p)
− en leg uit hoe door het onderploegen van vlinderbloemigen de stikstofbalans weer hersteld wordt. (1p)