Bodenschutz (Subject) / 4. Abbau der Nekromasse (Lesson)
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4.1 Zusammensetzung der Nekromasse 4.2 Stoffumwandlungen 4.3 Abbaukinetik 4.4 Zusammenhang Ab- und Aufbau 4.5 Priming-Effekt
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- Nennen Sie die chemischen Hauptkomponenten in der Nekromasse! Hauptkomponenten für Pflanzenmaterial: - Cellulose, Hemicellulosen, Lignin und Protein Hauptkomponenten für Bakterien und Pilze: - N-Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Protein und Lipide (C/N)
- Nennen Sie die Ausgangsstoffe des intrazellulären Stoffwechsels! Aromaten, Pentosen, Hexosen, Fettsäuren, Aminosäuren und Nucleotide
- Nennen Sie die Endprodukte des intrazellulären Stoffwechsels! Wasser (H2O), Kohlenstoffdioxid (CO2), Sulfat (SO42-), Ammonium (NH4+) und Phosphat (PO43-).
- Wie funktioniert der Abbau von Cellulose? Der Abbau von Cellulose geschieht durch Bakterien und Pilze Extrazelluläre Schritte: hydrolytische Depolymerisation: Aufnahme von Cellobiose und Glucose und schnelle Verstoffwechselung der Glucose Schritte des aeroben Celluloseabbaus: Endocellulase (spalten Cellulose in größere Abschnitte wodurch sie eine größere Anzahl von Kettenenden erzeugen), Exocellulose (Hydrolyse (chemische Spaltung) einzelner Fasern) β-Glucosidase (Hydrolyse der Fasern in Cellobiose und Glucose)
- Wie funktioniert der Abbau von Lignin? Aerober, oxidativer (Radikalchemismus), enzymischer cometabolischer Abbau durch Weißfäulenpilze (N-Quelle wird erst Verbraucht) Hierbei wird ein Kationradikal durch Cα-Cβ-Spaltung zu Veratrylaldehyd, Glycolaldehyd und Guajakol aufgespalten. Die gespalteten Produkte werden durch Glyoxal-Oxidase (oxidiert Glycolaldehyd zu Wasserstoffperoxid (H2O2)) und Ligninperoxidase (reduziert H2O2 zu H2O) Gestaffelte Freisetzung von zwei Enzymen durch Weißfäulenpilz (Glyoxal-Oxidase und Ligninperoxidase)
- Größenordnung der Streuabbaurate in verschiedenen Biomen Regenwald K = 1,0 temp Laubwald K = 0,1 Tundra K = 0,01 Abbau nach Kinetik erster Ordnung. Bei hohen Vorräten und geringem Abbau ist kstat präzise bei geringen Vorräten und hohem Abbau ist kexp präzise.
- Geben Sie die Mathematische Formulierung einer Abbaukinetik erster Ordnung wieder! Kinetik erster Ordnung: bei geringer Substratmenge im Vergleich zu umsetzenden Einheiten - je mehr Substrat da ist, desto mehr wird pro Zeiteinheit umgesetzt (Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von konzentration eines Reaktionspartners) At=A0 e-kt At = Menge zu einem bestimmten Zeitpunkt A0= Menge zu Beginn e = eulerische Zahl k = Abbaurate t = Zeit Es wird pro Zeiteinheit der selbe Anteil der Stoffmenge umgesetzt → die umgesetzte Stoffmenge nimmt mit der Zeit ab, da die Menge des Ausgangssubtrats geringer wird
- Erklären Sie den Unterschied zwischen Streuabbaurate kstat und Abbaurate 1. Ordnung! Bei kstat : Abbaurate = Anteil, der von einer Substanz in einembestimmten Zeitraum abgebaut wird. Definierte Abbaurate (Faktor 0,5) Kinetik erster Ordnung kexp: Bei geringer Substratmenge im Vergleich zu umsetzenden Einheiten - je mehr Substrat da ist, desto mehr wird pro Zeiteinheit umgesetzt (Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von Konzentraion des Reaktionspartners).
- Wie verläuft eine Anpassung einer zweistufigen Kinetik an eine Abbaukurve? Aufteilung in zwei Kurven Kinetik erster Ordnung = Zweistufige Kenetik ertser Ordnung.
- Weshalb verlangsamt sich der Abbau der Nekromasse mit der Zeit? Nach Kinetik erster Ordnung wird in jeder Zeiteinheit der selbe Anteil der Stoffmenge umgesetzt → die umgesetzte Stoffmenge (Abbau) nimmt mit der Zeit ab, da die Menge des Ausgangssubtrats geringer wird. Nicht alle umsetzenden Einheiten mampfen!
- Beschreiben Sie den Ertragskoeffizient von Fermentationsprozessen! Er gibt an, wie viel Biomassetrockensubstanz [g] aus einem GrammSubstrat gebildet werden kann. Der Ertragskoeffizient (Yield coefficient) wird über folgende Formel berrechnet: Y = Csynth / Cges Y = Ertragskoeffizient (Yield coefficient) Csynth = assimilierter Kohlenstoff Cges = insgesamt abgebauter Kohlenstoff Y wird durch Umwel- und physiolgische Bedingungen Beeinflusst: Kohlenhydrate 0,4 - 0,6 für Wachse, Phenole, Lignin erheblich niedriger