Home

Kringlopen van energie en materie

Flash
Elk ecosysteem draait op dezelfde kringloop

Het tropisch regenwoud in Zuid-Amerika ziet er heel anders uit dan de met miljoenen dieren bezaaide Savannen van Oost-Afrika. Op hun beurt lijken die weer niets gemeen te hebben met het leven in de Noordzee. Lijkt, want ecosystemen mogen er dan totaal verschillend uitzien, de manier waarop ze zijn georganiseerd, vertoont grote overeenkomsten. Het functioneren van elk ecosysteem is namelijk gebaseerd op een kringloop. Hierin worden energie en materie van het ene organisme op het andere doorgegeven. De ťťn levert weer de brandstof voor de andere. Dit gebeurt grotendeels door eten en gegeten' worden. Maar niet alle dieren en planten worden gegeten. Ze kunnen ook gewoon doodgaan. De dode resten van planten en dieren komen op de grond terecht. Zij worden door bacteriŽn afgebroken en dienen uiteindelijk weer als voedingsstoffen voor de planten. Er gaat dus weinig van de (brand)stoffen verloren. Dit proces gaat al miljoenen jaren zo, dus waarom raken die stoffen dan nooit op? Het toverwoord is recycling: de anorganische stoffen in de natuur worden steeds opnieuw gebruikt. De kring van energie en materie (stoffen) blijft lopen en je spreekt daarom van een gesloten kringloop.

Flash

Voedseloverdracht

Wie maakt het eten? (producenten)

Een kringloop van stoffen waarin materie en energie rondgaan, bestaat uit verschillende spelers die elk hun eigen rol hebben. Er zijn producenten, consumenten en reducenten. Maar deze spelers beginnen niets zonder zonne-energie. De zon staat namelijk aan de basis van de kringloop van het leven. Dit leven begint† bij het fotosynthetische proces.†Om fotosynthese te laten plaatsvinden is (zon)licht nodig. Zonlicht bevat energie. Deze energie kan alleen door groene planten worden gevangen. Planten zetten met de zonne-energie bladgroen om in suikers. †Deze suikers zijn de brand- en bouwstoffen voor een plant. Zij neemt met haar wortels mineralen (bouwstoffen) op en bouwt zichzelf hiervan. De plant is met dit zelfbouwende en zelf voedsel producerende proces autotroof, dus niet afhankelijk van anderen. (Grieks: autos = zelf; trophein=voeden). Groene planten produceren het voedsel voor alle andere organismen en zij worden daarom producenten genoemd. Zij staan aan het begin van de stoffenkringloop.

Alle planten op het land (bomen, struiken, kruiden, grassen, varens, enzovoort) hebben bladgroen in hun bladeren en doen aan de productie van suikers mee. In zee vormt fytoplankton (algen) de belangrijkste producent. Algen zijn microscopisch kleine, in het water zwevende organismen met bladgroenkorrels in hun cellen. Ze zijn klein, maar zo talrijk dat ze de voedselbasis vormen voor al het overige leven in zeeŽn en oceanen.

Van maag tot maag (consumenten

Planteneters zijn dieren die planten eten. Ze kunnen zelf geen voedsel produceren. Daarom produceren de planten dit voedsel voor hen. De planteneters noemen we consumenten. Zij eten (consumeren) andere organismen. †Consumenten zijn heterotroof.†Zij worden zo genoemd omdat zij hun energie via de organische stoffen van andere organismen krijgen (heteros = ander). Alleen de planten produceren hun eigen voedsel. Alle andere organismen in voedselketens zijn consumenten. Om de diverse consumenten in een voedselketen te kunnen onderscheiden, zijn ze ingedeeld in ordes. Dit begint bij de eerste orde. Consumenten van de eerste orde zijn planteneters.†Dit zijn degenen die de producenten (planten) eten. Een konijn is zon consument van de eerste orde. De consumenten van de eerste orde worden gegeten door consumenten van de tweede orde. Dit zijn vleeseters, zoals een vos.

In feite halen de vleeseters de bonus binnen, omdat zij zich voeden met alles wat organismen in de keten vůůr hen gemaakt hebben (de bonus wordt nog hoger als vleeseters zich niet met planteneters voeden maar met vleeseters).

Recycling (reducenten)

De derde en laatste deelnemers in de kringloop van stoffen zijn de reducenten. Planteneters en vleeseters scheiden van alles uit: ze verliezen haren en huidschilfers en scheiden poep en plas uit. Dit afval wordt afgebroken door schimmels en bacteriŽn. Deze organismen staan aan het eind van de voedselkringloop en staan om hun rol als afbrekers bekend als reducenten. Letterlijk betekent reduceren: Het terugbrengen tot de afzonderlijke onderdelen (mineralen). Ze leggen alles dus weer in de bouwstoffen uiteen. Behalve uitwerpselen en afval, ruimen de bacteriŽn en schimmels ook dode resten van planten en dieren op. Zij verwerken die tot mineralen, die weer als voedsel kunnen dienen voor planten. Reducenten maken de kringloop van stoffen rond.

Duister eten

Flash

Er zijn op aarde verschillende plaatsen waar in complete duisternis ook autotrofe organismen leven. Dit is bijvoorbeeld het geval op een diepzeebodem met vulkanische activiteit. Op zulke bodems, een dergelijk anderhalf tot vier kilometer diep, is het 2 graden Celsius, donker en er heerst een grote druk. Daar verwacht je geen leven. Toch leven daar kokerwormen van meer dan een meter lang. Zon worm zit in een zelfgemaakte koker, heeft geen mond en ook geen darmkanaal, maar wťl een hart en bloed met veel hemoglobine. In speciale lichaamscellen van de worm leven miljarden bacteriŽn. Zij maken organische stof uit de anorganische stoffen in het hete water dat uit de bodem omhoog stroomt. Dit proces heet chemosyntheseen hier zijn het de bacteriŽn die als producenten aan het begin van de voedselpiramide staan. Zij zijn de producenten.

Kring die anders loopt

Ook in de duisternis is er sprake van een kringloop van voedingsstoffen, waarbij producenten het eten maken en de consumenten aan tafel gaan. De reducenten doen hierbij wel het opruimwerk, maar hierbij komen geen voedingsstoffen vrij die als voeding voor de producenten kunnen dienen. Dat komt omdat de ingrediŽnten die reducent achterlaat, niet als voedingsstof voor de producenten kan worden gebruikt. Deze producenten hebben namelijk andere stoffen nodig dan de stoffen die door de reducenten worden gevormd. Toch spreek je hier ook van een kringloop omdat producenten, consumenten en reducenten elkaar allemaal nodig hebben. Zonder de ťťn kan de ander niet bestaan en functioneren.

Biomassa en energie in voedselketens

Organismen zijn dus samengepakt in energie. Deze energie wordt binnen de voedselketen van de ene schakel op de andere schakel doorgegeven. Zon schakel binnen de voedselketen wordt een trofisch niveau genoemd. Elk trofisch niveau bevat een bepaalde hoeveelheid organische stof. De hoeveelheid organische stof wordt niet uitgedrukt in aantallen levende organismen, maar in gewicht. Wanneer we zouden uitgaan van aantallen, dan krijg je een onzuivere voorstelling van de hoeveelheden. Zowel een boom als een bladluis telt namelijk als ťťn individu. Beter is het om dit in biomassa uit te drukken. Biomassa is het gezamenlijke gewicht van de levende organismen. In een voedselketen is de totale biomassa van de eerste schakel (het eerste trofische niveau) groter dan die van de tweede schakel. De derde heeft weer minder biomassa dan de tweede schakel. Bij elke schakel in een voedselketen treedt energieverlies op. Dat komt omdat het organisme zelf ook energie nodig heeft om te kunnen leven. We nemen als voorbeeld een konijn. Die heeft een bepaalde biomassa aan planten nodig om te leven. Als je dit in kilos uitdrukt, dan krijg je dat 1 kilo konijn is opgebouwd uit †10 kilo plantaardig materiaal. Van deze 10 kilo wordt 9 kilo uitgescheiden als zweet, warmte en feces. †In het volgende trofische niveau kun je een vos als voorbeeld nemen.† Hier geldt ook weer dat 1 kilo vos is opgebouwd uit 10 kilo vlees, bijvoorbeeld konijn. Ook de vos scheidt 9 kilo uit in de vorm van zweet, warmte en feces. Je kunt dus stellen dat 1 kilo vos is opgebouwd uit 100 kilo plantaardig materiaal.

De energiestroom kan ook worden gezien als een kringloop, maar, in tegenstelling tot de voedselkringloop, is de energiekringloop niet gesloten. Bij elke schakel gaat er immers energie verloren. Gelukkig wordt deze energie weer aangevuld door onze grote energieleverancier: de zon.

Zo laat de zon ook de energiekring steeds lopen.

tekst: Maaike van Schie

infographics: Maaike Wijnands