Hur kan man påvisa syre kväve koldioxid

Text från Göran Ågren, professor emeritus på avdelningen för ekologi

En människas kemiska sammansättning är ungefär så här: H_{375 000 000}O_{132 000 000}C_{85 700 000}N_{6 430 000}Ca_1 500 000P_1 020 000S_206 000Na_{183 000}K_177 000Cl_127 000Mg_40 000Si3_8 600Fe_2 680Zn_{2 110}Cu₇₆I₁₄Mn₁₃F₁₃CR₇Se₄Mo₃Co₁.

Det önskar säga oss består främst från väte (H), syre (O) samt kol (C). Väte samt syre är kapabel oss få från vätska dock övriga ämnen måste komma från maten. för att proppa inom sig energikällor vilket sötningsmedel alternativt fett, liksom bara innehåller C, H samt O, dock saknar den långa svansen från övriga ämnen förklarar klart begreppet ”tomma kalorier”; en modell på nödvändigheten för att balansera grundämnena.

Ekologisk stökiometri - livets kemi

Inom ekologin äger ett gren, ekologisk stökiometri, börjat utvecklas. Den ser mot hur den kemiska sammansättningen hänger ihop tillsammans med organismers tillväxt samt födorelationer mellan organismer. Detta äger fått massiv innebörd för förståelsen från grundämnenas kretslopp inom naturen eftersom många ämnens kretslopp är kopplade mot varandra. varenda grundämnen kunna bara fördelas mellan organismerna inom ekosystemen medan den totala mängden sätter en obönhörligt överdel för hur stora organismerna förmå bli. eftersom ekologisk stökiometri handlar angående plats inom ekosystemen olika ämnen befinner sig så blir förståelsen från ämnenas rörelser ett fråga ifall massbalanser. inom enstaka värld tillsammans med snabbt föränderligt klimat, ökande temperaturer, högre halt från koldioxid inom atmosfären samt högre kvävedeposition kommer förskjutningar inom stökiometrin inom ekosystemen för att leda mot svåröverskådliga konsekvenser.

Viktigt tillsammans rätt proportioner

Växter behöver mot modell kol, syre, väte samt ytterligare 16 - 17 grundämnen, främst kväve samt fosfor för för att fungera samt behärska växa. dock grundämnena måste fås inom rätta proportioner. För varenda kväveatom behövs ungefär hundra kolatomer hos växter. Bakterier samt svampar inom marken(nedbrytarna), vilket skall leva på döda växtdelar behöver däremot bara tio kolatomer för varenda kväveatom. Här finns en tydlig obalansproblem. Hur nedbrytarna hanterar detta kommer oss igen mot. detta är lätt för att förstå för att bristande på en ämne kunna ställa mot bekymmer dock överskott är ej heller utmärkt eftersom detta måste hanteras så detta ej blir giftigt. dem rätta proportionerna mellan grundämnena är därför viktiga för organismers välmående. Växter är rika på kalium, dock fattiga på natrium medan vilt samt människor äger detta omvända förhållandet. detta löser oss lätt genom för att salta maten medan älgar samt renar förmå söka sig mot vägarna angående vintrarna för för att använda tungan för att smaka eller rengöra inom sig vägsalt alternativt plumsa ut inom sjöar efter natriumrika växter vilket näckrosor samt elefanter kunna vandra långa sträckor för för att hitta saltrika grottor.

Växternas behov är komplicerade

Man äger länge förstått för att växters behov från näringsämnen (kväve, fosfor, kalium mm) kräver för att dessa är tillgängliga inom rätta proportioner. inom början på 1800-talet formulerade dem tyska agronomerna Carl Sprengel samt Justus von Liebig, vad liksom skulle komma för att kallas Liebigs minimilag, vilket säger för att den faktor såsom är inom minimum bestämmer tillväxten. detta är emellertid mer komplicerat än så, för dem nödvändiga proportionerna mellan ämnena beror bland annat på hur massiv tillväxthastigheten är. Ju högre den är desto mera fosfor krävs inom förhållande mot kväve. detta här gäller ej bara för växter utan åtminstone vissa kräftdjur (dafnier) dock ifall detta även gäller högre vilt är okänt. oss förstår orsaken mot detta hos växter: Proteiner sköter fixeringen från kol från koldioxiden inom luften, vilket svarar för tillväxten. Proteiner är kväverika samt produceras inom växternas ribosomer, vilket är fosforrika. Detta förmå liknas nära enstaka fabrik såsom får sina maskiner (proteinerna, N) från ett ytterligare fabrik (ribosomerna, P) för för att producera biomasssa (C). Rent matematiskt visar detta sig för tillfället för att ju fortare växten skall producera biomassa, desto mer N behöver den samt för för att få N behöver den P samt nödvändigheten från P ökar fortare än N. Hur detta är tillsammans övriga grundämnen är ej så väl känt ännu samt ej heller vilka mekanismer liksom reglerar kraven på stökiometrin. Växter äger också olika strategier för hur dem skall förhålla sig mot tillgången på näringsämnen (andra grundämnen är C, H samt O). Snabbväxande växter hittar oss bara inom näringsrika ekosystem. inom näringsfattiga ekosystem måste växterna klara sig tillsammans mindre mängder dock inom gengäld håller dem fast nära dem beneath längre period samt är kapabel på så sätt hinna producera massiv biomassa. Växtarter äger genom evolutionen utvecklat olika strategier för stökiometriska relationer för för att klara sig inom konkurrensen tillsammans andra arter; inom ekologers jargong, dem äger hittat olika nischer.

Icke-gödslade ekosystem

I icke-gödslade ekosystem försörjs växterna tillsammans med näringsämnen genom för att svampar samt bakterier (nedbrytare) bryter ner döda växtdelar inom marken samt frigör näringsämnena (bild 2). Här är stökiometrin betydelsefull. Döda växtdelar innehåller relativt mer kol än dem övriga näringsämnen liksom nedbrytarna behöver. Nedbrytarna löser detta på två sätt; dels bränner dem försvunnen ett sektion kol för för att få energi mot sina metaboliska processer samt dels förmå dem ta upp näringsämnen (NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^2-) likt andra nedbrytare frigjort. Bakterierna tycks dessutom äga en skydd mot övervikt, för skulle detta bli en överskott från kol så lägger dem ej detta på hullet utan skruvar upp sin metabolism samt bränner försvunnen överskottet. När sedan nedbrytare dör samt blir mot substrat för andra nedbrytare, så skapar detta en substrat tillsammans med hög koncentration från näringsämnen jämfört tillsammans med döda växtdelar, så för att när andra nedbrytare konsumerar detta substrat så innehåller detta en överskott från näringsämnen likt frigörs.

Ökad koldioxidhalt - mer kol men...

Den ökade koldioxidhalten inom luften förser växterna tillsammans med mera kol, dock detta leder mot för att nedbrytarna får en substrat vilket blir relativt fattigare på andra ämnen. liksom enstaka följd kommer frigörelsen från näringsämnena för att fördröjas samt växternas försörjning tillsammans med dessa för att försämras så dem förmå ej bara växa samt lösa problemet tillsammans med ökande koldioxidhalter. Växterna äger emellertid enstaka motåtgärd för att ta mot. När halten från kväve inom växten sjunker, så allokerar dem angående sin tillväxt så för att mer rötter produceras, vilket gynnar upptar plats från näringsämnen inom konkurrensen tillsammans med markens mikroorganismer samt kretsloppet mellan växter samt nedbrytare kunna återställas. förmå då ej den ökade kvävedepositionen balansera den höjda koldioxidhalten? Jo, detta skulle den behärska angående dem två ökningarna sker inom rätt förhållande. Ökar kvävedepositionen för många så klarar ej växterna från för att ta grabb ifall allt utan en överskott kommer för att läcka ut (kvävemättnad, bristande på andra ämnen än kväve). Detta leder också mot en stökiometriskt bekymmer. Överskottskvävet läcker ut vilket den inom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig lättlösliga nitratjonen (NO₃^-). eftersom den är negativt laddad så drar den tillsammans med sig positivt laddade joner vilket Ca²⁺ samt Mg²⁺, vilket idag förmå leda mot enstaka obalans mellan kväve samt dessa grundämnen. en annat bekymmer är för att medan mera koldioxid fördelas jämt över jorden så är kvävenedfallet många ojämnt fördelat tillsammans många höga nedfall inom Västeuropa, nordöstra Nordamerika samt en bälte från Indien mot sydöstra Kina.

Viktig balans mellan kol samt andra grundämnen

Betydelsen från balansen mellan kol samt andra grundämnen belyses inom ett nyligen publicerad undersökning, där man analyserat hur ett förhöjning från luftens koldioxidhalt inom 108 experiment påverkar kolförrådet inom växter samt mark. Mera koldioxid ledde ständigt mot större kollager inom växterna dock inom vissa fall minskade kollagret inom marken samt ibland så många för att för kurera ekosystemet, växter plus mark, blev detta enstaka kolförlust. Hur förklarar då författarna detta? Jo, tillsammans dem mekanismer såsom jag just beskrivit. När växterna fick mer kol, så behövde dem också mera kväve samt för för att få detta kväve allokerade dem mera kol mot symbiotiska svampar samt bakterier inom marken så för att dessa fick energi för att avbryta ner organiska kolföreningar inom marken samt frigöra detta kväve likt fanns bundet mot kolet. dock detta betyder också för att kol förlorades såsom koldioxid.

Jag är ej säker på för att oss förstått allt liksom skett inom dessa experiment för normalt betyder enstaka förflyttning från kväve från marken mot växter ett ökning från kolförrådet inom ekosystemet eftersom varenda avdelning kväve binder mer kol inom växter än inom marken. vilket dem visar är dock för att ett ökning från atmosfärens koldioxidhalt förmå trigga igång för oss okända samt oönskade förlopp.

Försök tillsammans gräs inom krukor

Följande lilla försök (Bild 1) kunna illustrera betydelsen från stökiometri. inom tre krukor tillsammans vanlig planteringsjord såddes gräsfrö. enstaka burk (0) vattnades bara tillsammans kranvatten medan dem två andra krukorna (x) samt (y) fick olika tillsatser inom vattnet. Efter 53 dagar skördades gräset. inom krukan tillsammans med bara vätska (0) vägde gräset 1.80 g, inom krukan tillsammans (x) 1.64 g samt inom krukan tillsammans med (y) 2.40 g. vilket ägde då tillskott mot vattnet? Tillsatsen (y) fanns förstås vanlig växtnäring, likt ägde givit gräset kapacitet för att växa mer för inom enstaka så här små burk tillsammans gräs är tillgången på koldioxid ingen begränsning. Tillsatsen (x) fanns inget gift utan vanligt strösocker. detta vilket hände inom den här krukan fanns för att nedbrytarna inom jorden fick tillgång mot enstaka god kolkälla dock för för att upprätthålla sin stökiometri snodde dem åt sig näringsämnen vilket gräset annars skulle fått. Gräset förlorade inom konkurrensen tillsammans med nedbrytarna ifall näringsämnena inom marken.