Reading...
Play button
Play button
Use LEFT and RIGHT arrow keys to navigate between flashcards;
Use UP and DOWN arrow keys to flip the card;
H to show hint;
A reads text to speech;
131 Cards in this Set
- Front
- Back
|
Give an example of a biogeochemical cycle.
|
???
|
|
|
Describe some of the over-arching trends in current marine research
|
???
|
|
|
Vilken fysikalisk egenskap hos vatten är väldigt ovanlig och vad orsakar detta?
|
Dess förmåga att bilda vätebindningar mellan molekylerna till följd av vinkeln (105 grader) mellan väte-atomerna i vattenmolekylen. Detta resulterar i hög kok/fryspunkt, värmekapacitet och ytspänning m.m
|
|
|
Varför bildar syret och vätet polära kovalenta bindningar?
|
Eftersom syre har en elektonegativitet på 3.5 medan väte ligger på 2.1 kommer det vara större sannolikhet att elektronerna befinner sig vid syreatomen. Den blir lite minus laddad och väteatomerna blir lite plusladdade. Molekylen blir en dipol.
|
|
|
Hur påverkar den polära kovalenta bindningen vattens förmåga att lösa ämnen?
|
Eftersom att vattenmolekylen blir en dipol blir vatten ett väldigt bra lösningsmedel av polära föreningar, så som salter. Lika löser lika.
|
|
|
Vilka effekter får den höga koncentrationen av salter på vattens fysiska beteende?
|
Salt löst i vatten leder till ökad densitet, konduktivitet, viskositet, ytspänning m.m och en minskning i fryspunkt och temperatur vid max densitet.
|
|
|
Vad innehåller havsvatten?
|
Havsvatten innehåller en mängd olika ämnen, men det finns ett antal huvudjoner i havsvatten vars förhållande mellan varandra är i princip konstant:
Klor (Cl -), Natrium (Na +), Sulfat (SO4 2+), Magnesium (Mg 2+), Kalcium (Ca 2+), Kalium (K +) Huvudjonerna utgör 99.8% av massan lösta ämnen i havsvatten. |
|
|
Vad är salinitet?
|
Mängden massa löst i en given massa havsvatten:
S= (g av oorganiska lösta joner / 1 kg havsvatten) *1000 för att få det i promille. |
|
|
Vilka faktorer kan orsaka förändringar i förhållandet mellan huvudjonerna?
|
I hav nära floder eller i estuarier blandas sötvatten med saltvatten, vilket påverkar jonförhållandet. Även anoxiska bassänger, havsis, hydrothermal vents, korallskelett, kalkskal, avdunstning och upptag av atmosfären. Porvatten innehåller också andra jonförhållanden än vattnet ovan sedimentet.
|
|
|
Vad är en konservativ egenskap och ge exempel på sådana egenskaper
|
En konservativ egenskap är egenskaper som bevaras, till exempel förhållandet mellan huvudjonerna.
|
|
|
Hur kan man kolla om ett löst ämne i havsvatten har konservativa egenskaper?
|
Om ämnet är konservativt påverkas det inte av biogeokemiska processer utan bara fysikaliska, varpå man kan avgöra huruvida ett ämne är konservativt genom att kolla på salt och temperatur för att identifiera vattenmassor och rörelsehastigheter. Följer ämnet bara dessa är det konservativt.
|
|
|
Vilka är de fysikaliska mekanismerna som står för transporten av lösta ämnen i havsvatten?
|
Advektion, diffusion, turbulent mixing
|
|
|
Vilken fysikalisk process beskriver Fick's första lag?
|
Diffusionsflödet av ett ämne kommer diffundera efter
J = -D * d[C]/dz, där D är en diffusionskoefficient |
|
|
Vad kan konservativa spårämnen såga om vattenflödet och ge information om grader av biogeokemiska processer?
|
Hur vattenpaket förflyttar sig och interagerar med varandra, tex TS diagram. Andra konservativa spårämnen är freoner och Helium-3. Genom att isolera fysikaliska vattenflöden kan man avgöra till vilken grad ett ämne påverkas av biogeokemiska processer
|
|
|
Ge exempel på gaser vars koncentration är styrd av biologiska processer
|
Syrgas och koldioxid - > respieration & fotosyntes
Även dikväveoxid (N2O) & metan konc. påverkas av alger, bacterier och archea. NOx/SOx? Eftersom att alla dessa gaser påverkas av biogeokemiska processer är dom inte konservativa??? |
|
|
Hur kan vi upptäcka och kvantifera icke-konservativa gaser i havsvatten?
|
Om gasens koncentration avviker från dess NAEC (normal atmosperich equilibrium concentration) beror detta oftast på att en kemisk process producerar eller avlägsnar gasen snabbare än vattenmassan kan utjämna det med atmosfären.
|
|
|
Vilka faktorer påverkar en gas löslighet?
|
Temperatur, salthalt, atmosfäriskt partialtryck av gasen, pH, molykylär struktur och sammansättning
|
|
|
Vilken mättnadsgrad (saturation) har konservativa gaser?
|
Rent teoretiskt skall den ligga på 100%, men flertalet fysikaliska processer kan orsaka undersaturated eller oversaturated förhållanden för bland annat ädelgaser.
|
|
|
Vad kan orsaka avikelser från 100% mättnad även för konserativa gaser?
|
Vid höga vindhast. kan luftbubblor injeceras i vattnet. Dessa upplöses under ett visst tryck och kan leda till en oversaturation.
Om miljön ändras fortare än jämvikt kan inställa sig leder detta till avvikelse i saturation. Även barriärer som oljefläckar kan blockera atmosfären och hindra NAEC. Ett vattenpaket som sjönk för 100 år sen kanske då var i jämvikt men nu avviker från NAEC. Ändringar i temp på ett vattenpaket som inte längre är vid ytan leder till avvikelse pga den ickelinjära temp effekten på Bunsens löslighetskonstant. Vissa gaser bildas också i sediment pga biogeokemiska processer och kan öka mättnaden genom att diffundera från porvattnet. |
|
|
What can cause seawater to be 100% saturated?
|
Reaching equlibrium with the atmosphere and the lacking of processes causing it to over/undersaturate?
|
|
|
Varför varierar mättnaden över tid?
|
Eftersom alla processer som involverar mättnadsgraden ändras hela tiden med tiden ändras också mättnaden.
|
|
|
Vilka faktorer kontrollerar hastigheten av gasutbytet mellan luft-havsytan?
|
Hastigheten är direkt proportionelig till storleken av koncentrationsgradienten (Fick's första lag). Hastigheten påverkas också av reaktioner som påverkar lösligheten av en gas, tex CO2s reaktion med vatten
|
|
|
Ge exempel på naturliga och onaturliga barriärer för gasutbyte
|
???
|
|
|
Hur kan vi kvantifiera gasutbyteshastighet?
|
I DON'T KNOW
|
|
|
Varför är redox reaktioner viktiga i marina miljöer?
|
Organismer är beroende av den fria energi som bildas av redoxreaktionerna för att driva deras metabolism. Aerobisk respiration är den viktigaste metabolistiska processen från vilken djur får energi från deras mat.
|
|
|
Vilka typer av energigivande reaktioner sker i marin miljö?
|
Redoxreaktioner?
|
|
|
Varför är aerobisk respiration den dominerande metaboliska processen?
|
Syre är det oxidationsmedel som ger högst avkastning iförhållande till hur vanligt det är. Det finns oxidationsmedel i havet som är bättre än syre, tex väteperoxid (H2O2), men de finns antingen i för låga koncentrationer eller har för låg reaktionshastighet för att vara användbara.
|
|
|
Ge exempel på metabolistiska redox reaktioner som kräver energi, a.k.a de är inte spontana, har positivt Gibbs värde
|
Kolfixering, ex fotosyntes som drivs av solenergi
Kvävefixering |
|
|
Vilken effekt har biologiskt drivna redoxreaktioner på kemisk utveckling och vice versa?
|
De ökar biodiversiteten och diversiteten av kemiska ämnen då slutprodukter är olika och släpps ut i olika grad?
|
|
|
Hur kan energiavkastningen för dessa reaktioner förutses och kvantifieras?
|
Genom halvcellsreaktioner (elektrodceller) och beräkningar på Gibbs fria energi?
|
|
|
Vilka oxidationsreaktioner kan organismer använda för att få energi om organiskt material finns närvarande?
|
O2, NO3 -, SO4 -, CO2 kan användas och reduceras till olika ämnen?
|
|
|
Vad är dessa organismer kallade?
|
Heterotrofa, autotrofa, fototrofa, chemoautotrofa, mixotrofa, extremofiler? Bakterier, plankton, archea?
|
|
|
Vilken redox reaktion kan organismer använda för att få energi utan organiskt material och vad heter dessa organismer?
|
Fotosyntetisera, autotrofa, fototrofa, chemoautotrofa?
|
|
|
Varför är syrgas (O2) viktigt?
|
För att det är det främsta oxidationsmedlet i havet
|
|
|
Hur bildas organiskt material i havet?
|
Det mesta organiska materialet bildas av phytoplankton, men små tillskott kommer från floder, atmosfären, hydrotermala utsläpp och från rymden.
|
|
|
Hur förstörs organiskt material?
|
Partikulärt organiskt material faller ner till sedimentet (marine snow) och där påbörjas mineralisering och sedimentation. Bioploymerer bryts ner till monomerer som i sin tur blir oorgansika ämnen eller geopolymerer
|
|
|
Geopolymerer
|
Istället för att mineraliseras kan aminosyror aggregera och bilda rymdstrukturer som gör dom svårtåtkomliga för bakterier
|
|
|
Hur påverkar nedbrytningen näringstillgången och syrehalten?
|
Mineralisering kräver syre men frigör näringsämnen tillbaka ut i have igen, då efter bact dör (tex viral loop) släpps lättupptagliga näringsämnen ut i vattnet igen.
|
|
|
Vilken sorts partiklar är skapade av marina organismer?
|
Nitrat och fosfat är utvunnet ur mjukdelar, vilket är enklare, medan silicater, utvunnet ur hårda delar är svårare.
|
|
|
Vad är den elementära kompositionen av dessa partiklar?
|
Partikulär?
|
|
|
Hur påverkar formationen av dessa partiklar havsvatten?
|
???
|
|
|
Vilken procent av näringen som kommer in i det mixade lagret försvinner till följd av sjunkande biogeniska partiklar?
|
1% ? (s.231)
|
|
|
Varför får man ett näringsmaxima och ett syreminima på 500-1000m djup?
|
Där är mineraliseringen av sjunkande material som störst då det är under fotiska zonen = näringen tas inte upp av phytoplankton och inget syre produceras av dom heller. Under 1000 m kommer vattenpaket från North Atlantic Deep Water (förutsatt att vi är i Södra Atlanten) som innehåller mer syre men mindre näring. Dessutom ackumileras mineraliserings produkter i vattenpaket som inte längre är i kontakt med havsytan
|
|
|
Vad definerar ett spårämne (spåmetaller)?
|
Om ett ämne finns i koncentrationer lägre än 100 micromol/kg är det ett spårämne och är för det mesta metaller eller metalloider
|
|
|
Varför är spårämnen viktiga för marint liv?
|
Vissa spårämnen är micronäring och kan potentiellt kontrollera planktonarters sammansättning och produktivitet
|
|
|
Vilka är källorna till spårämnen?
|
Avrinning från floder, grundvattenläckage, atmosfären (aerosoler), diagenetisk remobilisation = nedbrytning av partiklar i sedimentet, hydrothermal vents, antropogena källor.
|
|
|
Vilka sänkor finns för spårämnen?
|
Spårämnen finns i mycket lägre konc än vad som skulle förekomma av att bara ha dom i jämvikt = något förbrukar spårämnen och allting tyder på att det är biologiska processer. The Great Particle Conspiracy föreslår att spårämnen blir inbakade i sjunkande partiklar så som hård/mjuk biogenics eller adsorberas (fastnar på ytan) pga den negativa laddning som uppstår pga havets pH
|
|
|
Varför är organismer viktiga i den biogeokemiska cykeln av spårämnen?
|
Då spårämnens biogeokemiska cykel är länkad till det globala klimatet och kolcykeln är organismer viktiga då de är den begränsande faktorn av spårämnen och spårämnen är en begränsande faktor för organismer
|
|
|
Vad består marint sediment av och vart kommer det ifrån?
|
"Stuff"
Döda djur, växter, plankton, bakterier, nedbrytningsdelar av dessa, bentiska bakterier och djur Mer exakt: Inorganiska partiklar = ler-mineraler, väte-fällningar, biogeniska hårda delar så som kalkspat och opaliska-kiseldioxider Organiskt material = fragmenterade biogeniska mjukdelar så som död vävnad, fekalier, slem fångstnät och ömsat skinn. Även levande pakterier och phytoplankton kan vara närvarande. |
|
|
Diagenesis
|
De fysikaliska och biogeokemiska processer partiklar utsätts för när den sjunker genom vattenpelaren och sedimenterar och ackumuleras
|
|
|
Porvatten
|
Vattnet mellan partiklarna i sedimentet, också kallat interstitial vätska
|
|
|
Vad kan hända med materialet som når havsbotten?
|
Det kan brytas ner och sedimentera djupare, eller röras upp igen pga stömmar eller bioturbation
Kemiska reaktioner delas in i 3 kategorier: 1) Adsobtion på eller desorption från sedimentära partiklar 2) Upplösning eller bottenfällning av fasta ämnen 3) Redox reaktioner, kan innebära fasändring |
|
|
Vilken effekt har marina organismer på sedimentet?
|
Marina organismer mineraliserar sedimentet och ger näringen en chans att återgå till havsvattnet. De förbrukar även syre i denna process vilken kan leda till anoxisk miljö, men större djur kan öka syresättningen ner i sedimentet till följd av sitt grävande och filtrerande.
|
|
|
Hur kan vi kvantifiera dessa biogeokemiska processer?
|
Diagenesiska processer mäts genom att mäta kemiska beståndsdelarnas koncentration i sedimentet och porvattnet, mäta flödet av de kemiska beståndsdelarna över sediment-vatten gränsytan och beräkna reaktionshastigheter från matematiska modeller. Dessa mätvärden kan sedan användas till modellering m.h.a Fick's andra lag, då mycket styrs av diffusion
|
|
|
Vilka faktorer kontrollerar flödet av biologiskt kiseldioxid (silica) på havsbotten?
|
Hastigheten av hur mycket som är producerat av marina organismer, skals upplösningshastighet och tiden det tar för ett skal att nå botten
|
|
|
Vilka faktorer bestämmer begravningshastigheten av biologiskt silica i sediment?
|
Ca 20% av bio-kislet löses upp innan det begravs och bara 3-5% av det bio-kisel som produceras på ytan begravs. Begravningshastigheten beror på intensiteten av bioturbationen och filtering av organismer och de flertalet faktorer som styr upplösningen efter begravning
|
|
|
Vilken faktor bestämmer procenthalten av bio-kisel i sedimentet?
|
Då sediment inte uppnår mättade halter av kisel (DSi) tror man att uppbyggnad av organisk och oorganiska lager på bio-kisel (BSi), blockering av reaktiva ytor på BSi genom adsorption av inhibatorer (tex Al), förlust av reaktiva ytor pga delvis upplösning och bottenfällning samt olika upplösningshastigheter över partikeln pga skalgeometri
|
|
|
Vad är definitionerna på POM & DOM?
|
POM är Partikulärt Organiskt Material och är partiklar större än 0.2 micrometer
DOM är Dissolved Organiskt Material och är partiklar mindre än 0.2 micrometer |
|
|
Vad är colloidal organsikt material?
|
Colloidala partiklar är nanopartiklar
|
|
|
23. 3 Hur kontrollerar plankton produktionen och nedbrytningen av organiskt material?
|
Produktionen kommer från phytoplankton, chemoautolitotrofiska bakterier och troligtvis archea.
Nedbrytningen börjar när något dör, släpper ut ämnen eller sloppy feeding(?) och det är främst bakterier som står för det |
|
|
Deposition vs ackumulation
|
Deposition är kortare tidsskala och är opåverkad av sedimentationsprocesser
Ackumulation är längre skala och påverkad av sedimentationsprocesser |
|
|
Vad innebär en suboxisk zon?
|
I den suboxiska zonen är O2<0.2 ppm (i princip slut) men det finns ändå en positiv redox potential som kommer av ??
|
|
|
Vad skiljer grunda, ljusbelysta sediment från djupa, mörka sediment?
|
Ljusbelysta sediment har ofta bentisk primärproduktion och blir därför en sänka för koldioxid och en källa för syrgas. Djupa, mörka sediment saknar primärproduktion (i de flesta fall) och blir därför en källa för koldioxid och en sänka för syrgas.
|
|
|
Varför fungerar havet som en sänka för koldioxid?
|
Då koldioxid omvandlas till kolsyra eller kalcium karbonat blir partialtrycket av löst koldioxid i havet aldrig utjämnat med partialtrycket i atmosfären och nytt koldioxid fortsätter diffundera över till vattnet från luften.
|
|
|
Vilka är de vanligaste oxidationsmedlena i sediment och i vilken ordning kommer de?
|
Först kommer syrgas (O2) och när det är slut övergår det till nitrat (NO3 -), mangan (Mn 5+), järn-3 (Fe 3+), sulfat (SO4 2-), koldioxid (CO2)
|
|
|
Vad är advektion/diffusion?
|
Advektion är förflyttning av hela vattenpaket, storskalig förflyttning, drivs av vind, tidvatten och termohalina gradienter. Diffusion är förflyttning av partiklar på microskala och drivs av koncentrationsgradienten.
|
|
|
Vilka faktorer påverkar andel mineralisering?
|
Deposition av sediment OM
Tillgänglighet på oxidationsmedel OM labilitet Adsorbtion och enzymatisk tillgänglighet Ursprung av OM Betning och OM-syntes av bakterier Aktiviteter av bentisk macrofauna Fysisk och mekanisk omblandning Geopolymerisering Metabolinhibering av OM mineralisering. |
|
|
Varför är halterna av N och P ofta låga i områden med primär produktion?
|
N och P assimileras av mikroskopiska partiklar som näringsämnen i solbelysta system så som ytvattnet och ytsedimentet
Halter av nitrat tenderar också att vara vid låga syrehalter då det används som oxidationsmedel istället för syrgas. |
|
|
Vilka är de främsta N-källorna för växtplankton?
|
Ammonium (NH4 +) har samma oxidationstal som protein och aminosyror så det är det främsta valet. Efter det kommer nitrat (NO3 -). Kvävgas (N2) är också en källa till kväve för kvävefixerande bakterier tex cyanobakterier.
|
|
|
Beskriv kortfattat kvävets kretslopp
|
Partikulärt organiskt kväve (PON) faller ner i vattenpelaren och sedimenterar eller bryts ner till löst organiskt kväve (DON) genom hydrolys, som är det hastighetsbestämmande steget. Genom ammonifikation ombildas DON till ammonium (NH4 +). Ammoniumet kan, vid närvaro av syrgas, omvandlas till nitrat via nitrifikation. Nitratet kan sedan denitrifikeras till kvävgas.
|
|
|
Beskriv hydrolys
|
Dissolved organiskt kväve (DON) bildas genom en hydrolytisk enzymattack av DOM där proteiner och polynukleotider hydrolyseras vidare. Hydrolys är det hastighetsbestämmande steget men effektivteten kan förbättras genom ex strukturell modifiering orsakad av passage genom mag/tarmkanal hos fauna. Hydrolys leder till element med lågt C:N förhållande
|
|
|
Ammonifikation
|
Mineralisering av DON efter organsik kväve-förening transporterats över bact. cellvägg
Då ammonium inte kan frigöras utan parallell attack på organiskt kol i DOM styrs ammonifikationen av mineraliseringen av organsikt kol. Ammonium har ytaktiva egenskaper och kan assimileras av bact och äger rum inuti tex bact. växter eller djur då det utgör första steget i den intracellulära nebrytningen av kväve |
|
|
Nitrifikation
|
körs av kemoautotrofa bact och archea och har stor betydelse för tillförseln av nitrat till denitrifikationen. Nitrifikation konsumerar syrgas, men är inte en strikt aerob process då även Mn-oxider kan användas som ox-medel. Nitrifikationsbact är känsliga för toxiner och inhibieras bland annat av svavelväte (HS -)
|
|
|
Denitrifikation
|
Producerar kvävgas och utnyttjas oftast av heterotrofa anaeroba bact med nitrat (NO3 -) och nitrit (NO2 -) som elektronacceptorer under oxidation av OM. Även svavelväte (HS -) kan användas som elektrondonator ist för OC. Processen hämmas av närvaron av syrgas.Denitrifikation kan markant påverka C:N kvoten genom sin bortförsel av N.
Ang bilden: Vid höga halter av O2 behöver nitrat inte användas som ox-medel -> syrebegränsat. Vid låg syrehalt då ammonium är restprodukt oxideras det inte vidare till nitrat/nitrit ->nitratbegränsat. |
|
|
Anamox
|
Anaerob oxidation av ammonium med hjälp av nitrit, står för 25-50% av total kvävgas produktion i marina system, och är kopplad till denitrifikation och nitrifikation via nitrit. Används i reningsverk som komplement till denitrifikation för att överföra biotillgängligt kväve till kvävgas
|
|
|
Kvävefixering
|
Atmosfärisk kvävgas utnyttjas som kvävekälla genom att fototrofa bakterier som kan fotosyntetisera eller abiotiskt via blixturladdningar.
Kräver mycket energi för att bryta trippelbinindingen mellan kväveatomerna. Sker ofta endast om alla andra former är slut = vid hög C:N kvot. Kvävefixering sker med enzymet nitrogenas som innehåller järn. |
|
|
Allt om fosfors kretslopp
|
Fosfors (P) kretslopp är kopplat till C och N, genom fotosyntetisk aktivitet och mineralisering (Redfield C:N:P = 106:16:1)
Fosfor är ytaktivt och adsorberar på ytor till oorganiska bärare tex Fe- (HPO4 2- på Fe frigörs i porvattnet) och Al- oxider samt laddade lermineralter Fosfor kan flöda ut ur porvattnet, framför allt om man har ett kvävebegränsat system vars N:P kvot ändras av kvävefixering, då tillräckligt låga N:P kvoter frigör fosfor ur sedimentet |
|
|
Vad orsakar bioackulumation av ämnen?
|
När ett hydrofobt ämne hamnar i vatten ökar vattnets entropi (jobbigt) och det hydrofoba ämnet lägger sig mot fasgränser tex organiska bact. filmer längs partiklar. Ämnet tas sedan upp av djur och lagras in i fetter. Om huvuddelen av ett ämne ligger i vattenfasen kan det inte bioackumuleras
|
|
|
Vilka organiska ämnen består phytoplankton av och hur ändras det när dom dör?
|
Partikulärt kol (POC), kväve (PON), syre, fosfor (POP) och väte integrerat i vävnad och protein bryts efter döden ner till dissolved organic matter (DOC, DON, DOP etc) nitrifikation, denitrifikation, mineralisering etc etc
|
|
|
Andra källor av DOM?
|
Bakterier osar ju ut det, även alger och phytoplankton osar ju ut det. Fekalier. Virus lysis. Avrinning och vindtransporterat detritus
|
|
|
Hur bildas humus/mullartade (humic) materials?
|
Humic består av en ryggrad av alkyl eller aromatiska enheter korsade av huvudsakligen syre elelr kväve grupper. Kan ha funktionella grupper så som karboxylsyra, ketoner etc. Variationen beror på vilket DOM som finns tillgängligt när polymeriseringen, kondenseringen/förtätningen, oxidations reaktionerna involverade i humification men även ljus och temp spelar roll.
|
|
|
Vad är ödet för high molecular weight DOM? (HMW DOM)
|
Dom aggregerar till macrogel och bildar marin snö, adsorberar på sjunkande POM eller mineraler, konverteras till POM vid ytan pga bursting bubbles eller omvandlas m.h.a photochemical degradation.
|
|
|
Vad är ödet för low molecular weight DOM? (LMW DOM)
|
Labilt LMW DOM produceras av phytoplankton genom viral lysis, sloppy feeding och utsöndring. Denna typ av LMW DOM tas snabbt upp av bact eller mixotropher tex cyanobact. De degraderas också av bact. enxymer till biomolekyler. ?
|
|
|
Beskriv den vertikala och horisontala distrubitionen av POM och DOM i sediment
|
POM finns vid ytan av sedimentet där det kan transporteras i väg m.h.a turbulent rörelse (suspenderad transport) eller bottentransport. Det kan även ackumuleras ner i sedimentet.
POM bryts ner till DOM och ackumeleras eller resuspenderas i vattenpelaren m.h.a turbulenta rörelser och diffusion |
|
|
Varför är kväve viktigt för den marina miljön och i vilka former förekommer det?
|
Det är starkt biolimiting, då det krävs för att bilda aminosyror, och för att driva metabolistiska redox reaktioner i närvaro eller frånvaro av syrgas. Kväve förekommer i havsvatten som nitrat (NO3 -) kvävedioxid (NO2), nitrit (NO2 -), dinitrogenoxid (lustgas N2O), kväveoxid (NO), kvävgas (N2), ammoniakgas (NH3), ammonium (NH4 +) och organisk amino grupp (RNH2)
|
|
|
Vad orskar komplexiteten i kvävets cykel i havsvatten?
|
De flesta reaktioner med kväve styrs av organismer och det har evolverats fram för att utnyttja kvävets redox kemi till det yttersta i metabolistiska sammanhang då den förekommer med ox-tal från +5 till 0 och -3
|
|
|
Vilken roll spelar phytoplankton i kvävets cykel?
|
Phytoplankton kvävefixerar och producerar organiskt material med kväve PON/DON? och gör oorganiskt löst kväve (DIN) till organiskt kväve
|
|
|
Vilken roll spelar aerobiska bacterier i kvävets cykel?
|
Aerobiska bakterier tar DIN och bryter ner det till ammonium och sedan nitrifikerar det till nitrat.
|
|
|
Hur spelar anaeroba bakterier in i kvävets cykel?
|
Anaeroba bakterier tar nitrat och denitrifikerar det till lustgas eller kvävgas.
|
|
|
Beskriv hur den vertikala och horisontala variationen i koncentration av kvävevarianter i sedimentet och havsvattnet
|
I ytan har vi mycket löst kvävgas och låga DIN halter, i ytsedimentet har vi höga DIN/PON/DON halter som omvandlas till ammonium. Lite längre ner omvandlas ammoniumtet till nitrat. Nitrat denitrifikeras i anaerob miljö till kvävgas
|
|
|
Är kvävecykeln i steady state?
|
Nej. (24.8 s 698)
|
|
|
Vad är de stora antropogena rubbningarna i kvävecykeln?
|
Vi släpper ut shitloads av DIN i floder genom gödsel. Även från kranvattnet kommer massa kväve.
|
|
|
Varför är järn viktigt för kväve och fosfor cykeln?
|
???
|
|
|
Varför är kol viktigt i skorpa- hav-atmosfär fabriken?
|
Skorpan har högsta reservoaren av kol, och marina sediment innehåller också stora mängder. Dessa mängder sedimenterar ner till skorpan blir magma och sprutas ut i atmosfären som koldioxid via vulkaner. Det är säkert mer...
|
|
|
Vilken roll spelar havet i kolcykeln?
|
Havet är den största biologiskt aktiva reservoaren för kol och fungerar som en sänka då koldioxid från atmosfären diffunderar ner och omvandlas till kolsyra, vilket gör att jämvikt aldrig inställer sig. Kolsyran tas sedan upp av phytoplankton som sedimenterar ner när de dör och stora delar av kolet begravs i sedimentet.
|
|
|
Vilka är växthusproblemen?
|
Problemen är att vi tillsätter massa kol i atmosfären, främst i form av koldioxid, när vi bränner fossila bränslen, producerar cement och skogsavverkning,
|
|
|
Vilka är växthuseffekterna?
|
Växthusgaser i atmosfären håller kvar solinstrålningen och hindrar den från att studsa ut i rymden igen. Detta ger en uppvärming av planeten. Vatten är den värsta växthusgasen. Utsläpp av aerosoler tex svavelföreningar ger en nedkylning då de fungerar dom moln och reflekterar solstrålarna innan de når jordytan.
|
|
|
Vilka sänkor tar bort kväve?
|
Havet är den största sänkan, men även träsk (?)
|
|
|
Varför är havet en sådan bra sänka för koldioxid?
|
Därför att den har 3 pumpar:
Löslighetspumpen, där CO2 löser sig bättre i kallt vatten vilket gör att mer går ner i havet vid polerna. Polernas vatten sjunker sedan ner i djuphavet där det tar lång tid innan det kommer upp till ytan igen. Biologiska pumpen som bygger på att allt organiskt material sjunker i havet. Koldioxid flux över atmosfär-vattenytan bygger på att koldioxid från atmosfären diffunderar ner och omvandlas till kolsyra |
|
|
Beskriv några bevis för klimatförändringen i marin miljö
|
Man har märkt en ökning av vattentemp, salthalten sjunker vid polerna pga issmältning, pH har sjunkit och alkaniteten har stigit, korallblekning, ökade skadliga algblomningar, manetblomningar,
|
|
|
Vad kan ha orsakat tidigare fluktuationer av CO2 i atmosfären?
|
Tidigare fluktuationer kan ha orsakats av naturkatastrofer så som vulkanutbrott, stora bränder eller meteornedslag. Då fluxet är cykliskt är det nog ett komplext förhållande mellan biologiska, geologiska, kemiska och fysiska processer. (s736)
|
|
|
Vilka är de negativa konsekvenserna av klimatändringarna på havets kolcykel?
|
Då havet tar in mer koldioxid påverkar detta pH:t och karbonatjonerna har minskat i havsytan med 16%. Även ändringar i näringstillgångs hastigheten /graden har ändrats
|
|
|
Hur leder växthusproblemen till havsförsurning?
|
Då ökad mängd koldioxid i atmosfären leder till ökad transport till havet från atmosfären ger detta ökad mängd kolsyra i havet och pH:t sjunker
|
|
|
Hur leder klimatförändringarna till ökad syrebrist i haven?
|
Då klimatförändringarna ökar vattentemperaturen minskar vattnets förmåga att lösa syrgas vilket i sin tur leder till ökad risk för syrebrist. Då de ökade temperaturerna och det sjunkande pH:t även påverkar primärproducenterna minskar havest syreproduktion.
|
|
|
Vilka faktorer är viktigast för mikroorganismer i sedimentet?
|
-Byggstenar för celluppbyggnad: Koldioxid, organiskt kol och oorganiska närsalter
-Energikällor: Ljus, organiska ämnen, oorganiska elektrondonatorer (ammonium, sulfid, vätgas, Järn-II, reducerat mangan), elektronacceptorer (ox-medel: syrgas, nitrat, sulfat, järn-III, manganoxid, koldioxid) och närvaro av toxiska ämnen (syre, sulfid) |
|
|
Vilka 6 typer av bottnar finns det?
|
A-C är kustområden
D är avrinningsområde B,C,D drivs av diffusion F drivs av tryckskillnad |
|
|
Diagnes
|
De processer som partikulärt material utsätts för de första 1000 åren i sedimentet. Tidig diagnes är de processer partikulärt material utsätts för innan det begravs, alltså på ytan av sedimentet? de första 2 dm?
|
|
|
Vad är typiskt för grunda mjukbottnar?
|
Liten vattenpelare - viktiga processer sker på botten
Ljuset når sedimentet- syreproduktion även i sedimentet tack vare fotosyntes Nyckelfunktioner (prim.prod, näringscirkulering, remineralisering) drivs av microphytobentos som finns hela året |
|
|
Vad gör att den microbiella mattan flagnar?
|
Hög syreproduktion gör att stora diatomeer ställer sig upp och rör på sig, vilket gör att det ser ut som om mattan flagnar. Diatomeerna binds ihop av extracellulära polymeriska substanser (EPS) som produceras när de rör på sig
|
|
|
Hur kan man mäta fotosyntes/primärproduktion i belysta sediment?
|
Mätningen måste ske med metoder som inte stör den fysiska, kemiska och biologiska skiktningen.
- Man kan mäta ändringarna i syrekonc i ovanliggande vatten för att få produktion/konsumtion i ljus/mörker - Upptag av radioaktiva isotoper tex kol-14 eller kol-13 - Syremikroprofiler m.h.a mikrosensorer - Mätning m.h.a flourosence |
|
|
Vad avgör om ett sediment är en källa/sänka för kväve?
|
Är sedimentet autotroft är det en kvävesänka, då syre produceras och kväve tas upp.
Heterotroft sediment är en kvävekälla, syre tas upp och kväve släpps ut Huruvida ett sediment är en källa/sänka kan därför också variera med säsong |
|
|
Hur påverkar microphytobentos flödet av närsalter?
|
-Direkt upptag
-Indirekt genom syreproduktion - Konkurrens med bact om N -> minskad denitrifikation - Påverkar redoxkänsliga processer - denitrifikation, anammox, nitrifikation, adsorption av fosfat - Håller kvar näringsämnen i sedimentet där de recirkuleras |
|
|
Hur mäter man bentiska närsaltsflöden i belysta sediment?
|
- Ljusmörker inkubationer i sedimentrör eller bentiska kammare
-Mikrosensorer Det är dock viktigt att mäta flöden i både ljus och mörker |
|
|
Varför spelar grunda sediment en nykelroll för cirkulation av kväve?
|
Både aeroba och anaeroba processer kan pågå samtidigt och på en mycket liten rumsskala och den interna recirkuleringen av N är effektiv i bentiska microbiella mattor.
Under N-begränsade förhållanden kan DON vara en viktig kvävekälla. |
|
|
Hur begränsas transporten av ämnen för mikroorganismer och hur påverkar detta deras position?
|
Diffusion är främsta sättet för transport av ämnen och det innebär att organismer som är beroende av varandras metabolism måste finnas nära varandra, tex nitrifikation vs denitrifikation
|
|
|
Hur påverkar macro-bottenfaunan sedimenten?
|
Genom att gräva gångar, hålla vatten strömmande igenom dessa och blanda om i sedimentet ökas omsättningen av närsalter och en djupare och större del av sedimentet blir syresatt. Faunan hjälper också till att fragmentera POM både mekaniskt och med hydrolytiska enzymer (a.k.a bajs)
|
|
|
Hur påverkar macro-bottenfloran sedimenten?
|
Framför allt macrophyter (marina växter) har stor effekt då de dels utsöndrar ämnen via rötterna så som DOC och syrgas - tillåter sulfidox och an (?) processer i rotzonen.
De tar även upp närsalter, och när de dör bildas hålrum och leder till omrörning av sedimentet |
|
|
Hur är de microbiella mattorna uppbyggda?
|
Mattorna är täta populationer av microorganismer, främst fotosyntetiserare och består av alger, cyanobact och heterotrofer, men även anoxygena fotosyntetiserande bakterier kan förekomma. Mattorna delar ofta in sig i lager efter ljusbehov och hur pepp man är på syre.
|
|
|
Beskriv kortfattat det syrets roll i aerobt sedimentet
|
Syre är det bästa oxidationsmedlet men är toxiskt för de som saknar skydd. Organiska föreningar bryts ofta ner hela vägen till koldioxid av en och samma organism. Konsumeras vid aerob respiration eller vid biologisk/kemisk oxidation med reducerat järn, mangan eller svavel.
|
|
|
Vad händer i gränsskiktet mellan aerobt-anaerobt
|
Högre organismer försvinner tillsammans med obligat aeroba organismer. Anaeroba organismer börjar bli aktiva och vi får andra substrat och slutprodukter. Redoxpotentialen sjunker. Gränszonen ger en hög aktivitet då elektronacceptorer (syrgas, nitrat, sulfat) för respirerande organismer bildas främst i en oxiskt miljö medan elektrondonatorerna (ammoniak, sulfid (S 2-), metan) bildas främst i en anoxisk miljö.
|
|
|
Beskriv kortfattat en anoxisk miljö
|
Lägre energiutbyte per substratmolekyl och ett ämne bryts oftast ner till koldioxid genom ett samarbete mellan flera arter då jäsande arter inte kan oxidera till CO2 fullständig.
Anox-miljöer är ofta heterotrofa och beroende av tillförsel av organiska ämen utifrån. |
|
|
Mineralisering av kväve
|
När OC oxideras för att få energi frigörs det N som är bundet till kolet oftast i form av ammonium.
Vid överflöd av kväve frigörs ammonium från cellen. Mineraliseringshastigheten ökar med ökande temp. |
|
|
Nitrifikation
|
Två processer, av olika organismer, ger lågt energiutbyte. Nitrifikerare är därför ofta autotrofer.
Ammonium till nitrit -> nitrit till nitrat. Strikt aerob process då O2 används både som e-acceptor i respirationen och för att oxidera ammonium. (Vid anaeroba förhållanden sker denitrifikation) |
|
|
Denitrifikation
|
Kvävet används som elektronacceptor istället för syre i anaerob respiration och resulterar i lustgas eller kvävgas.
Större delen av alla denitrifikerare är fakultativa anaerober = de slår över till aerob respiration om det finns syre. Denitrifikation hämmas därför av syre. |
|
|
Anammox
|
Strikt anaerob ammoniumoxidation och utförs av Planctomyces som är autotrofer som fixerar koldioxid, växer i kolonier och är viktigare i sediment med lägre halt organiskt material.
|
|
|
Omsättning av järn och mangan
|
Både oxiderat järn och mangan är svårlösligt och microorganismer har löst problemet med att använda dom som e-acceptorer genom att ha enzym på ytan, lösliga redoxbärare eller nanowires som leder elektroner i sedimentet.
|
|
|
Svavelrespiration = sulfatrespiration
|
Nästan strikt anaerob process som står för största delen av respirationen av OC i marina kustsediment. Vissa ger organiska slutprodukter, andra ger koldioxid.
Många sulfatreducerare använder också vätgas vilket hjälper många jäsande bakt att få ut mer E. |
|
|
Kemolitotrof svaveloxidation
|
Oxidation av sulfid med syre som respiration. Vanligaste slutprodukten är sulfat. Bakteriell svavelox sker ofta i gränsskiktet aerobt/anaerobt då organismerna behöver både reducerat svavel och syre/nitrat
Sulfid oxiderar i vatten spontant med syre, MnO2 eller järn-III |
|
|
Kemolitotrof svaveloxidation - Beggiatoa
|
Vanlig proteobakt som bildar gråvita mattor, känslig för höga konc av både syre/sulfid och finns ofta i gränsskiktet (aerobt/anaerobt) och kan flytta sig upp/ned i sedimentet. Oxiderar sulfid 10^4-10^5 ggr snabbare än den kemiska oxidationen och kan stå för 90% av syrekonsumptionen i sedimentet. Kan vara både autotrof/heterotrof och kan lagra sulfid i cellerna
|
|
|
Metanbildare
|
Archaea, vanligen strikt anaeroba, vanliga i limniska/vattenmättade terrestra miljöer och djupt ner i havssediment. Vanligaste substraten är vätgas+koldioxid
|
|
|
Metanoxidation
|
Aerobt: Kräver syrgas och bildar flerkolföreningar från metanet för cellmaterial
Anaerobt: Sulfat som elektronacceptor, så samverkar ofta med sulfatreducerare. Kan även använda järn och mangan som elektronacceptor i vissa fall |
