Transcript 05 Bio4 1u thema 5 ecosystemen

DEEL 3 Ecologie
Thema
5
WERKING
VAN
ECOSYSTEMEN
1
Ecologie bestudeert
ecosystemen
1.1 Wat is een ecosysteem?
ECOSYSTEEM:
Geheel van relaties tussen
de organismen van een
levensgemeenschap én
de relaties tussen die
organismen en de
abiotische factoren van het
biotoop
hazelmuis
ECOLOGIE:
Wetenschap die de
ecosystemen bestudeerd
kwalpoliep
Enkele relaties binnen het ecosysteem van een vijver
1.2 Verschillende niveaus van
ecologisch onderzoek
 Ecologen bestuderen de relaties tussen organismen onderling en
tussen organismen en hun omgeving.
 Relaties kunnen op verschillende niveaus onderzocht worden.
niveau van het individu
niveau van de populatie
niveau van de
levensgemeenschap
niveau van het
ecosysteem
1.3 Voorbeeld van ecologisch
onderzoek
Ecologen bestuderen de gevolgen van het windmolenpark voor het
Noordzee-ecosysteem
Onderzoek door ecologen toont aan
dat het windmolenpark een
beschermende omgeving biedt voor
heel wat organismen die onder druk
staan door overbevissing.
Het gebied vervult een
‘kraamkamerfunctie’ voor bv. jonge
kabeljauw, garnalen, …
Er mag niet gevist worden, er leven
allerlei organismen op de palen, …
Door voedselaanbod ook bruinvissen,
dolfijnen, zeehonden, …
2
Voedselrelaties in een
ecosysteem
2.1 Voedselkringloop
Organismen worden o.b.v. hun rol in de voedselrelaties ingedeeld in
3 hoofdgroepen
2.1.1 Producenten
 Produceren energierijke organische stoffen uit
energiearme anorganische stoffen
 Autotroof (fotosynthese!)
 Afhankelijk van zonlicht
 Begin van elke voedselketen
 Planten en fytoplankton
2.1.2 Consumenten
 Voeden zich met energierijke organische stoffen
 Heterotroof
 Herbivoren, carnivoren, omnivoren, detrivoren
2.1.3 Reducenten
 Breken organisch afval (resten van producenten en consumenten)
af tot anorganische stoffen (H2O, CO2, NO3-, …)
 Sluiten de voedselkringloop
2.2 Voedselpiramiden
 Elke verdieping van een voedselpiramide komt overeen met een
schakel uit de voedselketen of trofisch niveau (voedselniveau)
 Voedselrelaties kunnen op 3 manieren worden voorgesteld:
 Piramide van aantallen
 Piramide van biomassa
 Piramide van energie
2.2.1 Piramide van aantallen
 Elk voedselniveau vertegenwoordigt een bepaald aantal organismen
2.2.2 Piramide van biomassa
 Biomassa = droge massa (totale massa – H2O)
 Overgang van ene voedselniveau naar het volgende gaat telkens
gepaard met een biomassaverlies van ± 90 %
 Hoe zou je aan de hand van dit gegeven zelf een kleine bijdrage
kunnen leveren aan het verminderen van de honger in de wereld?
(lees p. 147)
2.2.3 Piramide van energie
 Biomassa vertegenwoordigt
een bepaalde hoeveelheid
chemische energie
 Overgang van ene
voedselniveau naar het
volgende gaat telkens
gepaard met een
energieverlies van ± 90 %
1%
 Producenten benutten
slechts 1 % van de zonneenergie om vast te leggen in
organische stoffen
3
Energiestroom in een
ecosysteem
 Energie aanwezig in de biomassa van het ene voedselniveau
(trofische niveau) stroomt gedeeltelijk door naar het volgende
voedselniveau en stroomt gedeeltelijk weg uit de voedselketen
 1 % van de lichtenergie wordt
door de producenten vastgelegd
als chemische energie in
organische stoffen (suikers,
eiwitten, vetten)
 Bij de overgang van het ene voedselniveau naar het andere gaat
telkens een groot gedeelte van de chemische energie uit de
biomassa verloren (cfr. onderstaande grafiek)
 Dit energieverlies heeft verschillende oorzaken:
•
•
•
•
•
Soms sterven organismen zonder dat ze worden opgegeten
Dikwijls wordt slechts een deel van een organisme opgegeten (vb. bot niet)
In de uitwerpselen zitten nog onverteerde stoffen
Via celademhaling gebruiken organismen een deel van de energie
Veel energie komt vrij als warmte
 Voorbeeld: energiestroom van gras naar mens
330 kJ is amper 0,5 % van de chemische energie die in het gras aanwezig was!
4
Materiekringlopen
in ecosystemen
4.1 Koolstofkringloop
 De koolstofkringloop wordt ondersteund door 3 processen:
• Koolstofassimilatie via fotosynthese  C uit CO2 wordt door
producenten vastgezet in organische stoffen (glucose, …)
• Celademhaling  door verbranding van organische stoffen
komt CO2 terug vrij in de lucht
• Verbranding van fossiele brandstoffen  CO2 vrij in de lucht
door industrie, verkeer, verwarming, vulkanen, …
Schematische voorstelling van de koolstofkringloop
4.2 Zuurstofkringloop
 Fotosynthetiserende organismen brengen zuurstof in de lucht
 O2 is nodig voor verbranding van fossiele brandstoffen
 O2- en CO2-kringloop zijn met elkaar verbonden
4.3 Stikstofkringloop
 Stikstof (N) is noodzakelijk voor de bouw van eiwitten, DNA,
bladgroen, …
 79 % van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas (N2), maar planten en
dieren kunnen N2 niet gebruiken als bron voor eiwitproductie
 N2 uit de lucht kan wel door bepaalde bodembacteriën of
wortelknolbacteriën worden omgezet tot nitraationen (NO3-) of
ammoniumionen (NH4+) (stikstoffixatie)
 Planten kunnen NO3- en NH4+ opnemen en gebruiken voor de
productie van plantaardige eiwitten (stikstofassimilatie)
 Dieren kunnen plantaardige eiwitten verteren en omzetten in dierlijke
eiwitten
Vereenvoudigde stikstofcyclus
N2
denitrificatie door
denitrificerende
bacteriën
N2
stikstoffixatie door
stikstoffixerende
bacteriën
5
Wijzigingen in een
ecosystemen
5.1 Dynamiek van een ecosysteem
 Ecosysteem met lage dynamiek:
• Abiotische factoren blijven ± stabiel
• Soortsamenstelling blijft min of meer constant
• Voorbeelden: hooiweide, oud bos
hooiweide
 Ecosysteem met hoge dynamiek:
• Sterk schommelende abiotische factoren (bv. t° verschillen,
variatie in water- of zoutgehalte, veel wind, …)
• Soortendiversiteit is relatief laag
• Voorbeelden: slikken en schorren, gazon, …
5.2 Successie en climax
5.2.1 Successie: evolutie van een levensgemeenschap doorheen
de tijd (geleidelijke verandering van soortsamenstelling)
 Primaire successie:
• Een gebied met totale afwezigheid van organische stoffen en
plantenzaden
• Successie komt hier traag op gang en neemt meer tijd in beslag
• Voorbeelden: nieuw vulkaaneiland, gletsjermorene, …
 Secundaire successie:
• Een gebied waar organische stoffen en plantenzaden aanwezig zijn
• Successie komt hier snel op gang
• Voorbeelden: successie op een kale vlakte na een bosbrand, verlanding
van een vijver
 Successie begint met pioniersvegetatie en evolueert naar een
climaxstadium
 Voorbeeld van primaire successie op gletsjerpuin
• Ontstaan van een pioniersecosysteem
korstmos
mossen
grassen
Successie
kruiden
struiken
bomen
 Voorbeeld van secundaire successie na bosbrand
Verbrande bodem
Zaden van grassen en kruidachtige
planten ontkiemen
Pioniersstruiken verschijnen (vb. vlier)
Lichtboomsoorten
(vb. berk en wilg)
S
U
C
C
E
S
S
I
E
D
Y
N
A
M
I
E
K
Halfschaduwboomsoorten (vb. eik)
Schaduwboomsoorten (vb. beuk)
CLIMAXSTADIUM
Bosbrand, storm, …
5.2.2 Eindpunt van successie: climaxstadium
 Ontwikkelt zich spontaan, zonder invloed van de mens
 Stabielste vorm van vegetatie
 Soortsamenstelling verandert nauwelijks: climaxecosysteem
 Voorbeelden: regenwoud, zoniënwoud, …
5.2.3 Verschillen tussen een pioniers- en climaxecosysteem
 Door doelgerichte beheerswerken probeert de mens een bepaald
successiestadium vast te houden
Ecologisch maaibeheer
Begrazing
Plaggen
DEEL 3 Ecologie
Einde
Thema
WERKING
VAN
ECOSYSTEMEN
5