Mikrobielle processer i jord

Geovidenskab A · STX · A-niveau · Biosfæren

🌍 Mikrobielle processer i jord

Jordmikrobiom = billioner af bakterier, archaea, svampe, protozoer + virus i 1 g jord.

Typisk indhold: 10⁹-10¹⁰ bakterier/g, 10⁵-10⁶ svampe-hyfer, 10⁴ protozoer. Mere DIVERSITET end alle dyr i et regnskovs-økosystem!

Hovedfunktioner: nedbrydning af organisk materiale + næringsstof-cykler + interaktion med planter + sygdomme.

Vigtige mikrobielle processer:

1.

Kvælstof-cyklus:

• (a) N₂-fiksering — Rhizobium (bælgplanter), Azotobacter, cyanobakterier omdanner atmosfærisk N₂ til ammoniak (NH₃). Kræver enzym nitrogenase + meget energi.

Kommerciel betydning: 50% af alt kvælstof i landbruget kommer fra biologisk fiksering.

• (b) Nitrifikation — Nitrosomonas + Nitrobacter omdanner NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻. Krævet for at planter kan optage nitrat (N₂ + ammonium kan også optages, men nitrat er mest mobile).
• (c) Denitrifikation — Pseudomonas + andre under iltfattige forhold (vandlidende jord) omdanner NO₃⁻ → N₂O → N₂ (tilbage til atmosfæren).

Klimaeffekt: N₂O er kraftig drivhusgas.

• (d) Anammox (anaerob ammonium-oxidation) — opdaget 1995 — bakterier omdanner NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂.

2.

Kulstof-cyklus:

• (a) Nedbrydning — bakterier + svampe nedbryder dødt organisk materiale (planter, dyr) → CO₂ + H₂O + næringsstoffer (mineralisering).

Hovedaktører: actinobakterier (Streptomyces), Bacillus, gærsvampe, Pencillium, Aspergillus.

• (b) Cellulose-nedbrydning — kun nogle organismer kan (cellulase-enzymer). Termitter har symbiotiske bakterier i tarmene, der nedbryder cellulose effektivt.

Læringsmål

• Forklare mikroorganismers rolle i nedbrydning, nitrifikation og denitrifikation
• Koble mikrobielle processer til jordens frugtbarhed og kulstoflagring
• Forstå jordbunds-pH og redoxforhold som nøgleparametre for mikroorganismer
• Diskutere klimaforandringernes effekt på mikrobielle processer (CH4 fra tundra)

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar hvilken rolle mikroorganismer spiller i nedbrydning af organisk materiale i jorden
• Beskriv hvordan mikrobielle processer kan frigive drivhusgasser fra jorden
• Diskutér hvordan jordbearbejdning kan påvirke de mikrobielle processer i jorden

Eksperiment-forslag

• Analyser kvælstof-kredsløbet i jord: tegn vejen fra N₂ via Rhizobium-fiksering, Nitrosomonas-nitrifikation og denitrifikation tilbage til N₂.
• Beregn N₂O-bidrag: hvis 1 ha majs-mark udleder 5 kg N₂O/år, hvad svarer det til i CO₂-ækvivalenter (GWP₁₀₀ = 273)?
• Planlæg jordbunds-eksperiment: mål pH, NO₃-indhold og iltindhold i tre jordtyper (sandjord, lerjord, tørvemuld).

Brobygning

Mikrobielle processer driver næringsstofkredsløbene — videre til Global fotosyntese og respiration for at se, hvordan kulstof bindes og frigives på globalt niveau.