Stofkringloop

Die meeste elemente kom in verbindings voor en kan in minerale gesteentes, die atmosfeer en as organiese verbindings in lewende organismes aangetref word. Daar vind 'n voortdurende uitruiling van die elemente tussen die verskillende komponente van die biosfeer plaas en die sirkulasie staan as stofkringlope, of biogeochemiese kringlope, bekend.

Die kringloop van voedingstowwe en ander elemente is vir lewende organismes van groot belang. Daar kom ongeveer 90 elemente natuurlik voor, en tussen 30 en 40 daarvan is belangrik vir die metabolisme van lewende organismes. Die organismes verkry die noodsaaklike elemente as voedingstowwe, of as gasse wat tydens gaswisseling uit die omringende omgewing opgeneem is. Die elemente word deur die organismes tot deel van hul liggame verwerk.

Wanneer die organismes sterf, keer die elemente na die omgewing terug, danksy die aktiwiteite van ʼn groot verskeidenheid mikroörganismes wat die ingewikkelde organiese verbindings tot eenvoudige anorganiese minerale afbreek. Die elemente word dan weer deur ander lewende organismes opgeneem, en so begin die siklus van voor af. Gevolglik vind daar 'n voortdurende uitwisseling van minerale tussen lewende organismes en hul omgewing plaas.

Aangesien dit 'n sikliese kringloop van gebeure is, word dit stofkringlope of biogeochemiese kringlope genoem. Bio dui op die lewende organismes, terwyl geo "aarde” beteken. Die begrip aarde sluit onder andere die water, lug en gesteentes van die aardkors in, en dit vorm die 3 vernaamste bronne van elemente.

Twee basiese soorte kringlope kan onderskei word: die van gasse soos suurstof, koolstofdioksied en stikstofoksiede, waarvan die atmosfeer die belangrikste bron is, en die van vaste stowwe soos fosfor, yster, swael, kalsium en ander minerale, wat uit gesteentes vrykom as gevolg van verwering, erosie, bergvorming en vulkaniese aktiwiteite. Vaste stowwe se kringlope duur langer as die van gasse.

Suurstof, koolstof en water is in groot hoeveelhede vir lewende organismes noodsaaklik om hul metabolisme in stand te hou. ʼn Aantal metale en ander elemente is ook in kleiner konsentrasies baie belangrik. Lewende organismes kan op grond van hul ekologiese funksies as produseerders, verbruikers of ontbinders geklassifiseer word. Die produseerders is die groen plante, wat ligenergie, water en koolstofdioksied gebruik om koolhidrate en suurstof te sintetiseer.

Sekere chemosintetiese bakterieë oksideer anorganiese stowwe om sodoende energie te verkry vir die produksie van suurstof en organiese stowwe. Die bakterieë verkry die verbindings uit die lug en die grond en skep dit vir eie gebruik om. Diere eet die materiaal en hulle is dus die verbruikers. Die planteters (herbivore) word deur die vleisetende diere geëet, en die elemente word so in alle lewende organismes versprei. Die produseerders en verbruikers vorm skakels in voedselkettings, terwyl die ontbinders aan die einde van so ʼn ketting voorkom.

Die ontbinders is gewoonlik mikroörganismes en swamme wat in die grond voorkom. Hulle skep die dooie reste van diere en plante weer om in anorganiese materiaal, wat daarna weer aan die produseerders beskikbaar gestel word sodat nuwe organiese materiaal vervaardig kan word. Die water- en die stikstofkringloop is die belangrikste 2 kringlope, omdat albei die stowwe ekologies beperkende faktore is en gevolglik die getalle van lewende organismes in 'n gebied kan beïnvloed. Die meerderheid van die minerale is uit die grond afkomstig.

Die verwering van gesteentes oor ʼn tydperk van honderdmiljoene jare het byvoorbeeld 'n aantal fosforverbindings (fosfor: P) aan ekostelsels beskikbaar gestel. Dit is 'n langdurige proses en boonop kan baie van die fosfor (asook ander minerale) see toe spoel voordat dit deur plante benut is. 'n Geringe hoeveelheid van die fosfor wat in die see voorkom, word weer deur seevoëls en visse na die land teruggebring. Die bekendste voorbeeld hiervan is ghwano.

Gesteentes is ook 'n belangrike bron van swael, wat veral in die vorm van sulfaat (SO₄^2-) aan ekostelstels beskikbaar gestel word. Plante het swael nodig vir die vervaardiging van sekere aminosure wat noodsaaklike strukturele elemente van ingewikkelde proteïene is. Swaelbakterieë kan ook swaelwaterstofgas (H₂S) in sulfaat omsit, sodat swael ook op die wyse aan die grond beskikbaar gestel word. Die atmosfeer is ook 'n bron van swael omdat groot hoeveelhede swaeldioksiedgas (SO₂) daarin aanwesig is.

Die SO₂-gaskonsentrasie is egter besig om te verhoog, veral weens die verbranding van fossielbrandstowwe (steenkool en olieprodukte), wat besoedelingsprobleme inhou. Die lewende organismes kan die konsentrasie nie stabiliseer nie, omdat die swaelvoorsiening groter as die verbruik daarvan is. Die spoed waarmee elemente in ʼn siklus verwerk word, is van groot belang vir die struktuur en funksionering van ekostelsels. Die spoed waarmee elemente deur plante opgeneem word, is vinniger as wat die grond dit bykry.

Die meeste minerale in diere en plante word aangetref in gebiede waar organismes vinnig groei. Die minerale keer eers na die grond terug nadat die diere en plante gesterf het en mikroörganismes hulle ontbind het. Die minerale word dan weer deur plante vir hul strukturele benodigdhede gebruik. Die mineraalkonsentrasie in die grond is nie 'n betroubare aanduiding van die produktiwiteit van ʼn ekostelsel nie. Tropiese reënwoude is byvoorbeeld een van die produktiefste gemeenskappe op aarde, hoewel daar feitlik geen minerale in die grond aanwesig is nie.

Die omsettingsiklus vind in tropiese gebiede egter vinnig plaas, sodat die minerale van dooie diere gou weer in lewende organismes beland. Indien die woude egter uitgekap word en die grond vir landbou benut word, word dit gou onproduktief, omdat die minerale nie na die grond terugkeer nie.

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409672, volume 26, bl. 209, 210