3. forløb: Kredsløb
I dette delforløb skal i lære om hvordan stofferne indgår i kredsløb.
Alle stofferne transporteres igennem opbygger og nedbryder-fødekæderne, der udgør kredsløbene.

Forberedelse
Som forberedelse skal du læse det lærerfaglige afsnit

lærerfagligt
Med stofkredsløb menes stoffers bevægelse i et lukket kredsløb, der indgår i et økosystem. Ideelt set vil sådanne kredsløb medføre en konstant mængde af stoffer i økosystemet. En flaskehave er et eksempel på et økosystem, hvor kredsløbene er konstante, og det eneste der tilføres, er solens lys, som skal bruges i plantens/planternes fotosyntese. Det rigtige mikrobielle liv i flaskens jordbund er essentielt for, at kredsløbet kan fungere normalt, da bakterier og svampe fungerer som nedbrydere af dødt organisk materiale.

Et økosystem med fuldstændige lukkede kredsløb findes ikke i naturen, da der altid vil ske en transport, af stoffer fra et økosystem til et andet. Det bedste eksempel på dette er udvaskning, hvor stoffer bliver udvasket til grundvandet ved nedsivning eller til åer, søer, floder og have. Der er dog flere måder, hvorpå stoffer kan bevæge sig fra et økosystem til et andet. Dyr der bevæger sig på store områder, vil med kredsløbsbriller, være stoffer der bevæger sig fra det ene økosystem til det andet, ligesom blæst kan flytte dødt organisk materiale fx blade fra økosystem til økosystem.

Økosystemer hvor der er grobund for hurtig vækst, er der, hvor man finder de mest essentielle kredsløb, da nedbrydningen sker hurtigt. Disse økosystemer ses særligt omkring ækvator, hvor regnskove er i top, hvad angår kredsløbseffektivitet. Desto længere mod polerne økosystemer ligger, desto længere varer nedbrydningen - særligt på grund af temperaturen.

Landbrug er et eksempel på menneskelig indgriben i naturen. Da kornmarker på nogle tidspunkter af året ikke er beplantet, er der ikke planter til at holde på stofferne. Når der sås, i foråret, er der altså ikke meget nærring i jorden, og landmændene må gøde jorden for, at give planterne de nødvendige næringssalte. Planterne kan nu vokse, og høstes i sensommeren. Dette efterlader en gold jord uden dødt organisk materiale. Nedbrydere har altså intet stof at omdanne grundet høsten. Kredsløbet fungerer derved ikke naturligt.

Et eksempel på et kredsløb er kvælstofkredsløbet. Kvælstof er vigtigt for alt liv, da det indgår i alle aminosyrer, DNA og RNA.

Planter kan optage nitrat og ammonium. Det gør planten gennem rodhårene, hvorefter stofferne vil blive transporteret videre i planten via vedkarrene. Planten vil bruge kvælstoffet til dannelse af proteiner og DNA som tidligere omtalt. Der vil altså være organisk N i planten. Det vil vandre gennem fødenettet i økosystemet. Planter og dyr vil dø, og nu vil det organiske N være dødt organisk materiale. Urin og afføring fra dyrene bliver også betragtet som dødt organisk materiale.

Under nedbrydningen vil en ammonifikation finde sted først. Der vil aminogrupper bliver spaltet fra proteiner, hvorved der dannes NH3. Dette vil reagere med vand og danne NH4+.

Nu vil en nitrifikation finde sted. Nitritbakterier vil danne NO2- (nitrit), hvorefter der vil ske en oxidering af bakterier, så der vil blive skabt NO3-. Dette er energigivende processer for bakterierne, og nitrat og nitrit er egentlig bare spildprodukter fra processen. Nitraten vil nu kunne optages af planten.

Hvis særlige bakterier er til stede, vil der kunne foregå en denitrifikation, hvor nitrat (NO3-) bliver omdannet til frit kvælstof N2, der er en gas, som vil blive en del af atmosfæren. Atmosfæren består af 79% N2, hvilket denne proces er med til at opretholde. Landbruget kan have gavn af denne proces, da de store mængder kvælstof der bliver gødet med, kan ende i atmosfæren frem for at blive udvasket til vandområder, hvor det i sidste ende kan medføre iltsvind.

En lignende proces kaldet ANAMOX finder sted i havede hvor NH4+ (nitrit) omdannes til N2. 
N2 kan igen omdannes til nitrat (NH3+) ved kemisk kvælstoffiksering, hvor lynnedslag danner grundlag for dette. Denne proces har man lært at udnytte, og det er på denne måde, man fremstiller store mængder kvælstof til gødning.

Som man kan se af de skematiske fremstillinger her på siden, foregår kredsløb af andre stoffer - ligeledes gennem opbyggerfødekæden og nedbryderfødekæden.

Fagbegreber du har lært og kan forklare, når forløbet er slut
  • Opbyggerfødekæde
  • Nedbryderfødekæde
  • Kredsløb
  • N, kvælstof
  • C, kulstof
  • S, svovl
  • P, fosfat

Øvelser i skal lave

Øvelse 1
Vands kredsløb vil blive gennemgået ved brug af modeltekst der bliver læst hjemmefra.
Klasseundervisning på skolen og et screencast hvor eleverne får fire forskellige økosystemer, som de skal forklare vandets kredsløb i.

Øvelse 2
Gruppearbejde hvor eleverne arbejder med modeller af stofkredsløb.
Grupperne fremlægger og forklarer det kredsløb, de har arbejdet med.

Øvelse 3
Gruppearbejde. En flaskehave vil blive lavet i hver gruppe.
Grupperne fremlægger kredsløb ud fra deres flaskehave
På klassen afslutter vi med en quiz og byt øvelse.

Mål for forløbet
Eleven kan anvende modeller til forklaring af fænomener og problemstillinger i naturfag

Eleven har viden om modellering i naturfag

Læringsmål
  • Jeg kan forklare hvad opbyggerfødekæden er og eksempler på dyr der indgår i den
  • Jeg kan forklare hvad nedbryderfødekæden er og eksempler på dyr og organismer der indgår i den
  • Jeg kan forklare stoffernes kredsløb igennem opbyggerfødekæde og nedbryderfødekæde
  • Jeg kan konstruktivt bruge modeller og forklare stofkredsløb ved brug af modeller.

Tegn på læring

Når du gør nedenstående er du godt på vej:
  • bruger fagbegreberne
  • At eleverne kan snakke relevant faglighed ved quiz og byt øvelsen
  • At eleverne i deres fremlæggelser viser forståelse for modellerne
Evaluering af delforløbet
Vi vil løbende stilladsere og formativt evaluere elevernes læring. Ved quiz og byt øvelsen kan læringen evalueres.
Grundstoffernes kredsløb:

Opbygger- og nedbryderfødekæde:

Kvælstofkredsløb:

Svovlkredsløb:

Fosfatkredsløb: