Økologiske sammenhænge Naturens husholdning Centrale begreber i økologien: Økosystem: Lukket Åbent Biosfæren miljø Samfund Biotop Population Individ www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 1
Organismers samspil: Positive samspil: Symbiose: Dyrebestøvning Lav Svamperod Kvælstofbindende strålesvampe (træer) Kvælstofbakterier (ærteblomstfamilien) Koens mave Orkideer Organismers samspil: Negative samspil: Konkurrence Levesteder Dyr: Føde, territorier, redepladser, skjul mv. Planter: lys, vand, næring Parasitisme Blodparasitter (flagermus, lus, lopper) Nematoder www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 2
Negative samspil: Parasitisme Obligate parasitter: Blodparasitter (flagermus, lus, lopper) Nematoder Blændelorm Skovflåter Gøgen Mistelten Fakultativ parasit: Ananas Negative samspil: Prædation En art æder en anden art Rovdyr Menneskelig indblanding forrykker balance Kannibalisme: En art æder medlemmer af sin egen art Edderkopper Hankatte Agatudser Mennesker www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 3
Økologiske samspil: Fødekæde Græsningsfødekæde (alm. fødekæde) 99,9 % af biomassen på jorden er grønne planter Producent- og konsumentled Herbivorer og karnivorer Autotrofe og heterotrofe organismer Detritusfædekæde (nedbrydningskæde) Makro- og mikroorganismer Førne og detrivorer Detritus og dekompoisitorer Fødenet Samspil mellem flere fødekæder Marin/akvatisk Terrestrisk Fødepyramide Trofiske niveauer Energistrømme 10 % reglen Økonomi effektivisering i fødekæder www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 4
Økologiske samspil: Bioakkumulation Miljøgifte (tungmetaller og chlorerede insektmidler) Ophobning i fedtvæv Afgivelse ved tæring på fedtlag Medfører død, skader på afkom, forstyrrelse af kalkproduktion i kroppen Tilpasning Økologisk succesion Tilpasning Ændrede ydre forhold (livsforhold) Tilpasning gennem genetisk variation Økologisk niche Økologisk succesion Genstart af det økologiske system Karakterforskelle: Ungt plantesamfund Gammelt plantesamfund www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 5
Menneskets indflydelse: Uden menneskets indblanding: økologisk stabilitet Resistens pga. sprøjtning Bioakkumulation Ændringer i fødekæder Udryddelse af arter Bedre vilkår for andre arter (evt. invasive) Menneskets indflydelse, jordbrug: Biologisk bekæmpelse Reguleringsjagt Undgå monokultur, men bruge varieret sædskifte Optimere forhold for: Insekter (insektvolde) Småfugle (redemuligheder) Pattedyr (vildtremisser) www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 6
Kvælstofs kredsløb Atmosfæren indeholder ca. 79 % N2. Kvælstofkredsløbet generelt: Kvælstof bruges i planter og dyr til opbygning af aminosyrer, enzymer og proteiner. Derudover indgår kvælstof også i planter i stoffet klorofyl, som sidder i grønkornene og laver fotosyntese. Planter og dyr kan ikke optage N2. Men planter kan optage NO3- (nitrat)og NH4+ (ammonium), gennem rødderne. www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 7
Luftens N2 kan omdannes til plantebrugbart Kvælstof på flere måder: I atmosfæren kan elektriske udladninger (lyn) spalte N2 og skabe fx NO, NO2 mfl. (kaldes NOx) Afbrænding af olie kul og gas kan danne NOx, som falder ned på jorden med regnvandet, som syreregn. Industriel fiksering, dvs. fremstilling af kunstgødning, på fabrikker, hvor luftens N2 omdannes til No3- eller NH4+. Symbiotisk omdannelse, enten ved kvælstoffikserende bakterier på planter i ærteblomstfamilien (lupin kan fiksere 100-200 kg/ha/år) eller strålesvampe som lever på rødderne af Havtorn, Porse eller Elletræer. Dvs. Planten får kvælstof fra bakterien/strålesvampen og planten giver så vand og sukker til bakterien/strålesvampen. www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 8
I jorden kan kvælstofforbindelser omdannes af forskellige bakterier: Ammonifikation: Sker i aerobe omgivelser, hvor der er NH3 (ammoniak) tilstede, fx når mikroorganismer nedbryder organisk materiale eller urinstof. Det sker efter følgende formel: NH3 + H+ -> NH4+ Nitrifikation: Under anaerobe forhold kan bakterier af Nitromonas slægten omdanne NH4+ til NO2-. Derefter kan bakterier af Nitrobacter slægten omdanne NO2- til NO3-. NO3- kan enten optages af planter eller sive ned til grundvandet eller ud i søer og åer mv. Det sker efter følgende formel: 1. trin: NH4+ + O2 -> NO2- + H2O + H+ 2. trin: NO2- + O2 -> NO3- + Energi Denitrifikation: Under aerobe forhold kan bakterier af Pseudomonas slægten omdanne NO3- til N2 efter følgende formel: C6H12O6 + NO3- -> N2 + CO2 + energi = en form for respiration www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 9
Derudover kan kvælstof også frigives fra organisk materiale: Urin, indeholder meget kvælstof i form af NH3 (Ammoniak), som kan omdannes til ammonium. Afføring eller staldgødning, indeholder både ammoniak og nitrat Plantemateriale, som nedbrydes Døde dyr som nedbrydes. Selve processen hvor plantemateriale og staldgødning nedbrydes kaldes kompostering. For at komposteringen skal være så effektiv som muligt, skal C/N forholdet være 20/1. dvs. for hvert kg N2 der er i materialet, skal der gerne være 20 kg C2. Processen sker ved at især bakterier omsætter det organiske materiale via respiration. Herved frigives NO3-, som kan sive ned til grundvandet, hvis komposten ikke er dækket over eller NH4+ som kan fordampe og senere kan komme ned sammen med regn som syreregn. www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 10
Kvælstofregnskabet globalt: Naturlig fiksering på landjorden Industriel fiksering Øget brug af bælgplanter, afbrænding af olie mv. Fikseret i alt pr år: 44 mio ton pr år. 30 mio ton pr år 18 mio ton pr år 92 mio ton pr år Denitrifikation og binding 83 mio ton pr år Overskud (overgødskning) 9 mio ton pr år Resultat: Da kvælstof naturligt vil være bremsende faktor, i henhold til minimumsloven, betyder det øget udbytte for planteavleren, ændret flora i naturen, nedsivning til grundvandet, udsivning til søer, åer og kystnære miljøer. Konsekvenser af overgødskning: Øget udbytte betyder øget indtjening og mulighed for at brødføde jordens stigende befolkning Ændret flora, Pga. øget forekomst af syreregn ændres især næringsfattige miljøer (moser og heder) hvor den naturlige vegetation (mosser, laver, lyng, orkideer, kødædende planter) afløses af grådigere planter (birk, asp, græsser osv). Nedsivning til grundvandet, kan give problemer for folkesundheden da nitrat omdannes til nitrit inden det når grundvandet. Nitrit er især farligt for småbørn, da det går ind i blodet og fortrænger ilt. Symptom: blå og bleg hud. Kan i større mængder være dødeligt for børn. For voksne er der konstateret forøget kræftrisiko ved stort indtag af nitrit. Udsivning til søer, åer og kystnære miljøer. Pga den kraftige overgødskning vil der ske en kraftig opblomstring af alger om sommeren, da der er masser af lys og gødningsstoffer tilstede i vandet. Hen på efteråret, hvor der er mindre lys dør algerne og under nedbrydningen, sker en kraftig respiration, hvor ilten nær bunden opbruges, hvorved bunddyrene oftest død eller flygter. Resultat: Området bliver uden liv i kortere eller længere perioder. www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 11
Forebyggelse af kvælstofforurening: Rense spildevand biologisk for kvælstof. Økologisk dyrkning Kvoter på hvor meget kvælstof der må udbringes Efterafgrøder der kan opsamle overskydende kvælstof (især nitrat, da ammonium vil bindes til humus og lerpartikler i jorden), især vigtigt på sandede jorde. Våde enge Bæverdamme Rense røg fra fabrikker mv. for kvælstofilter. Mindske udledningen af fosfor. www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 12