Hoofdstuk 15, Ecostromen

Hoofdstuk 15 Ecostromen

§ 15.1
Een plant heeft water en zouten uit de aarde en CO2 uit de lucht nodig. En gebruikt lichtenergie voor fotosynthese. In de gevormde glucose ligt die energie opgeslagen als chemische energie. De energie die de plant in de vorm van glucose vastlegt, heet de brutoproductie van een plant.
Glucose gebruikt de plant:
voor omzetting in de reservestof zetmeel;
voor de vorming van andere koolhydraten of van eiwitten en vetten;
als brandstof. ---> energie die bij de dissimilatie vrijkomt gebruikt de plant voor assimilatieprocessen.
De nettoproductie is wat overblijft aan organische stoffen na aftrek van het energieverbruik tijdens dissimilatie.

De verkiezingen: wat doen de partijen voor jongeren?

Tiktok 1

Tiktok 2

Tiktok 3

Tiktok 4

Tiktok 5

Tiktok 6

Tiktok 7

Tiktok 8

Tiktok 9

Tiktok 10

Tiktok 11

Tiktok 12

Tiktok 13

Tiktok 14

Tiktok 15

Volg ons op TikTok

Elk plantengemeenschap eigen nettoproductie ---> verschilt per ecosysteem
Tropen: productie groter, meer zonlicht en hogere temperatuur.
Oceanen en zeeën kennen ook een grote nettoproductie. Een nadeel water weerkaatst het licht en voedingsstoffen wegzinken.
Eenheid van de productie is in kilojoule (chemische energie) of biomassa (gewicht aan organische stof). Het drooggewicht van organismen geeft nauwkeuriger informatie over de nettoproductie dan het versgewicht.

§ 15.2
Planten staan aan het begin van de energiestroom. Uit anorganische stoffen (CO2 & H2O) maken ze, met licht als energiebron, organische stof (glucose)--> heet primaire productie.
Dan krijg je de producenten, die maken chemische energie. Daarna de consumenten, die zetten voedingsstoffen om in eigen lichaamsstoffen. De assimilatie (van bijvoorbeeld de mens) noem je secundaire productie. Wij dissimileren een deel van de voedingsstoffen voor een energieproductie, wat er dan nog overblijft gebruiken dient o.a. als bouwstof of voor de assimilatie van andere stoffen.
In een stabiel ecosysteem blijft er aan het einde geen energie over.
Planten en dieren die niet worden opgegeten gaan uiteindelijk dood--> ontbinden door reducenten (bact. & schimmels)--> als de reducenten dood gaan, is alle energie uit de energiestroom omgezet in warmte. De voedselkringloop is daarmee gesloten (anorganisch -> organisch -> anorganisch).

De verdeling van de totale biomassa in een ecosysteem over de schakels van de voedselketen kun je weergeven in een piramide van biomassa. De piramide van biomassa geeft een jaar- of seizoensgemiddelde van de energiestroom in een ecosysteem. Moderne kastuinbouw verbruikt meer energie dan het aan chemische energie in gewassen vastlegt.

§15.3
Er vindt voortdurend opbouw en afbraak van biomassa plaats. Reducenten breken organische stoffen af tot anorganische stoffen (die afbraakproducten zijn de bouwstenen voor de piramide van biomassa). Producenten zetten deze om in organische. Samen met de consument vormen ze een voedselkringloop. Een onderdeel daarvan is de koolstofkringloop. Koolstof is het basiselement van alle organische stoffen. Koolstof verlaat de piramide in de vorm van koolstofdioxide. Het 'uitlaatgas' CO2 van producenten, consumenten en reducenten is bouwmateriaal' voor de glucosevorming door producenten.

Lijken verteren niet in veen --> in het zure en zuurstofloze milieu gaat een lichaam niet tot ontbinding over. Ook afgestorven planten verteren in zo'n milieu niet of nauwelijks. Wanneer er dikke lagen op elkaar komen, ontstaat door de hoge druk uit deze onverteerde organische resten steenkol, olie en gas (duurt miljoenen jaren). Kalksteen en fossiele brandstoffen vormen grote voorraden vastgelegde CO2. Wanneer deze CO2 weer in de atmosfeer komt, veroorzaakt dit een broeikaseffect.

§ 15.4
Als de grond arm is aan voedingsstoffen kan je bemesten maar ook vlinderbloemige plantjes planten. Vlinderbloemige groeien stikstofarme bodem. Zij hebben wortelknolletjes aan de wortels zitten. Zij zetten stikstofgas (N2) uit de lucht om in nitraat (NO3). Voor de bacteriën is er grondstof genoeg, want 80% van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas. Door vervolgens onder te ploegen komt het nitraat in de bodem beschikbaar.
Stikstof is nodig voor de opbouw van eiwitten. De meeste planten kunnen stikstof opnemen in de vorm van nitraat, dieren gebruiken plantaardige of dierlijke aminozuren. Enkele planten in de vorm van ammoniumionen. Planten scheiden die stikstof niet uit: dieren en mensen wel. De lever breekt aminozuren af tot koolhydraat en ammoniak. Dieren scheiden het uit als ammoniak, ureum of urinezuur.

Anaërobe bacteriën gebruiken aminozuren als brandstof, bij deze afbraak ontstaan H2S en NH3 (ammoniak), dit veroorzaakt de sterke rottingslucht. Ook in vast aangestampte grond zit weinig zuurstof. Dit leidt tot denitrificatie: bepaalde anaërobe bodembacteriën zetten daar het nitraat om in stikstofgas. Dus anaërobe omstandigheden leiden tot een kringloop van stikstof via van stikstof in de atmosfeer. In een aëroob milieu zetten nitriet- en nitraatbacterien ammoniak afkomstig van eiwitafbraak om in nitraat. Dan gaat de kringloop via de bodem.

§15.5
Maatregelen voor energiebezuiniging staan in het Nationaal Milieubeleidsplan. In veel gevallen zijn de maatregelen ontoereikend om de gestelde doelen te bereiken.
In zure regen zitten stikstofoxiden en die zorgen voor de verzuring van water en bodem.
Landbouw en veeteelt kunnen grote invloed hebben op de bestaande kringlopen van koolstof en stikstof. Ook landschapsinrichting heeft invloed op de kringlopen.

Hoofdstuk 16 Erfelijkheid; creatief met genen.

§16.1
Genetische modificatie: Veranderingen aanbrengen in het DNA van een organismen.
Als bepaalde cellen niet in staat zijn voldoende eiwitten te maken kan je bijvoorbeeld suikerziekte, hemofilie, bloedarmoede en groeistoornissen krijgen. Tot nu toe isoleerden medicijn- fabrikanten deze eiwitten uit menselijk bloed of uit klieren van slachtvee. Dit was heel duur. Door genetische modificatie kunnen we nu deze eiwitten uit transgene organismen halen. (Bijv. Stier Herman, zijn dochters geven nu melk met lactyoferrine)
Moderne biotechnologie is gericht op het veranderen van erfelijke eigenschappen van organismen. Biotechnologie kan mogelijk oplossingen vinden voor problemen op verschillende terreinen.

§16.2
Koeien worden zwanger door kunstmatige inseminatie (KI). Zo kan je eigenschappen selecteren. Landbouwers doen dat ook: ze selecteren planten met de hoogste opbrengst en de beste resistentie tegen plagen om mee verder te kruisen.
Veredeling: je fokt of kweekt om organismen met gunstiger combinaties van eigenschappen te krijgen. Allelen: varianten van een gen. Dominant: het allel dat overheersend is. Recessief: het allel dat ondergeschikt is. Een dier met twee gelijke allelen (RR of rr) is homozygoot (vokzuiver). Een dier met een dominant en een recessief allel (Rr) is heterozygoot.
Met kennis over het genotype maakt dat je gericht kunt kruisen.

Bij menohybride kruising let je op één eigenschap. Met behulp van kruisingsschema's en -tabellen kun je de kans op een bepaald genotype en fenotype bij de nakomelingen bepalen.

§16.3
Een dihybride kruising is een combinatie van twee menohybride kruisingen. Een intermediair fenotype ontstaat als geen van de allelen dominant is. Bij co-dominantie is er sprake van meer dan één dominant allel (bij bloedgroepen bijvoorbeeld allel voor A en B allebei dominant want dan krijg je bloedgroep AB).
Als nakomelingen onderling paren kunnen de recessieve allelen met een ongunstige eigenschap homozygoot samenkomen in het genotype, dat heet inteelt.
Door veredeling neemt de variatie binnen een soort af. Bij kleine populaties dreigt daardoor inteeltgevaar.

§16.4
In een stamboom kun je nagaan hoe je nagaan hoe eigenschappen overerven. Aandoeningen die x-chromosomaal overerven komen vooral bij mannen tot uiting.
Doormiddel van erfelijkheidsonderzoek kun je (laten) berekenen hoe groot de kans is dat een kind een bepaalde erfelijke ziekte krijgt. Maar het roept ook vragen op. Is bij minder ernstige afwijkingen een abortus te rechtvaardigen. Wij kunnen dus ook al eigenschappen selecteren bij onze nakomelingen.

§16.5
Voor veel eigenschappen, zeker wanneer het gaat om gedrag, is het fenotype het resultaat van een samenspel tussen genotype en milieu (omgeving). Het fenotype dat je bij je geboorte hebt, is aangeboren. Een aangeboren eigenschap hoeft niet altijd erfelijk te zijn. Al voor de geboorte heeft het milieu invloed gehad, onder andere door de aanvoer van stoffen via de placenta en navelstreng.
PKU is een stofwisselingsziekte. Het gevolg van één gen dat niet goed werkt waardoor het aminozuur fenylalanine uit het voedsel onvoldoende wordt afgebroken. Zonder aangepast dieet kan zwakzinnigheid het gevolg zijn.

Uit onderzoek kun je de bijdrage van het genotype en van het milieu in het totstandkomen van het fenotype afleiden.

Hoofdstuk 17 Evolutie

§17.1
Vanuit de oudheid (vanaf 3500 v. Chr.) komen de eerste geschreven antwoorden op de vragen over het ontstaan en de zingeving van het leven. Ook scheppingsverhalen: indrukwekkende verhalen vol goden, demonen en oerkrachten. In de ontstaanstheorieeen van de Griekse filosofen ontbrak een God als schepper.

Lamarck (1815) gaat als eerste uit van de evolutie (het veranderen van soorten en het ontstaan van nieuwe soorten. Zijn theorie: dieren veranderen tijdens hun leven doordat bepaalde nuttige, veel gebruikte eigenschappen zich steeds beter ontwikkelen.
Later blijkt dat actieve aanpassingen tijdens het leven niet leiden tot veranderingen in het DNA. Dat pleit tegen de theorie van Lamarck
Darwin in zijn boek (On the Origin of Species by means of Natural Selection) dat er binnen een soort een erfelijke variatie in eigenschappen bestaat. Dieren met gunstige eigenschappen overleven en kunnen zich voortplanten, dan geven ze dus die goede eigenschappen door.
Creationisme ging er vanuit dat de aarde in 6 dagen is geschapen door God. Tegenwoordig zijn creationisten van mening dat een beperkte variatie mogelijk is binnen een geschapen soort.

§17.2
On the Origin of Species, het boek van Darwin in 1859. Hij concludeert daarin dat soorten veranderen en dat ze ontstaan uit andere soorten. Argumenten: Fossielen tonen reeksen op elkaar lijkende soorten die elkaar in de tijd opvolgen (veel overeenkomsten in de bouw).
Bovendien is het mogelijk via fokken nieuwe rassen te kweken. Het komt er gewoon op neer bij Darwin dat: De sterkste overleven en krijgen de meeste vruchtbare nakomelingen, de goed eigenschappen nemen zij over en geven weer door etc. Daardoor blijven de goede eigenschappen bestaan en verandert het soort langzaam.

Mutaties leiden tot veranderingen in eigenschappen. Deze nieuwe kennis is verwerkt in de neo-darwinistische theorie. De soort verandert, hoewel de ongunstige eigenschappen nooit helemaal uit de populatie verdwijnen.

Een soort bestaat uit organismen die zich onderling voortplanten en vruchtbare nakomelingen krijgen. Soortvorming verloopt in drie stadia. Er is een test gedaan met muggen en dit was het resultaat:
Een deel van de populatie raakt geïsoleerd door een fysiek barrière.
Er ontstaan verschillen in gedrag en uiterlijk tussen de dieren van de twee gescheiden populaties.
Nu zijn de verschillen zo groot geworden dat ze elkaar niet langer als soortgenoten herkennen.
Na vrijlating vond er geen onderlinge paring meer plaats.

§17.3
Mogelijke afstamming van de mens:
4 miljoen jaar geleden: Australopithecus afarensis
3-2 miljoen jaar geleden Australopithecus africanus (eenderde van het hersenvolume van de moderne mens en ± 120 cm groot), Australopithecus robustus (zelfde hersenvolume maar ± 150 cm groot) en de Homo habilis (de helft van het hersenvolume van de moderne mens en was ± 170 cm groot).
1 miljoen jaar geleden: Homo erectus
100.000 jaar geleden: Homo sapiens neanderthalensis
40.000 jaar: Homo sapiens sapiens
Nu de moderen mens.

§17.4
Fossielen van eencellige, planten, dinosauriërs en mensachtige dragen allemaal een steentjes bij aan de reconstructie van de ontstaansgeschiedenis.
Fossiel: een restant van vroeger leven, veelal bewaard in steen.
Een organisme sterft, dan breken micro-organismen het snel af. Als het lichaam bedekt wordt door een dikke laag zand of slik van een rivier dan is het beschermd tegen rotting. Weliswaar vergaan het vlees en andere zachte delen, maar het skelet en de tanden blijven intact. De laag die de resten bedkt kan door samenpersing in kalksteen veranderen. Tijdens dit proces dringen mineralen, opgelost in water, de botten binnen en vervangen geleidelijk de mineralen waaruit de botten bestaan.

Gidsfossielen: helpen bij het dateren van lagen. De methode verteld wat over de relatieve leeftijd van de lagen (de ouderdom ten opzichte van elkaar), maar niets over de absolute leeftijd (de leeftijd in miljoenen jaren). De absolute leeftijd doet men bepalen dmv radioactief verval van elementen in gesteentes. Voor ieder radioactief element heeft de halveringstijd een vaste waarde, onafhankelijk van de temperatuur en druk.

§17.5
Heelal ± 20 miljoen miljard jaar oud, zonnestelsel (de zon en haar planeten) 4,5 miljard jaar. Bij het ontstaan van de aarde kwam er een enorme hitte vrij die haar binnenste deed smelten. Daardoor kwamen er gassen vrij en die vormden een atmosfeer. Zuurstof was nog nergens te bekennen.
In de oeratmosfeer en/of oceanen vormden zich waarschijnlijk de eerste organische moleculen. Onderzoekers denken dat meerdere energiebronnen op de oeratmosfeer inwerkten, zoals UV-straling van de zon en bliksems. Er ontstonden suikersen nucleotiden: de oersoep. Organische stoffen werden sneller gevormd dan afgebroken (want er was geen zuurstof). Zo ontstond er in het water een grote voorraad organische moleculen.

Vanaf het begin ook weer selectie. De stabiele cellen werden makkelijker gevormd dan onstabiele. Ook gingen moleculen (DNA en RNA) vorming van identieke moleculen stimuleren, vroege vorm van voortplanting. DNA raakt ingesloten in vetzuurbolletjes. Hieruit ontstond een primitieve cel waarin het DNA beschermt werd. Later ontstonden meercellige organismen, die verschillende levensfuncties over een groot aantal cellen verdeelden.

De eerste organismen waarschijnlijk heterotroof, ze leefden van organismen uit de oersoep. Maar er kwam een voedseltekort, het leven ging door waarschijnlijk door het ontstaan van autotrofe organismen. Deze zorgen voor hun eigen stoffen dmv fotosynthese. Daardoor kwam er zuurstof. Daaruit werd de ozonlaag gevormd die UV- straling filterde. De autotrofe organismen maakten met hun zuursof-revolutie de omstandigheden ongedaan waaraan ze hun eigen ontspan hadden te danken.

Het aantal soorten, levensgemeenschappen, biomoleculen en genen dat ergens voorkomt is een maat voor de biodiversiteit.
Van alle soorten die ooit geleefd hebben, is 99% allang uitgestorven. Er is dus een enorme teruggang van de biodiversiteit en genetische variatie in zeer korte tijd. Voorbeelden van deze genetische erosie zijn overal te vinden. Wij kunnen de huidige biodiversiteit behouden, als mensen andere soorten beschermen tegen uitsterven.

Hoofdstuk 18 Mens en Milieu

§18.1
Een aantasting van het milieu waarbij de gezondheid in gevaar komt vormt een milieuprobleem. Een milieuprobleem oplossen is door belangentegenstellingen en door het gedrag van mensen niet eenvoudig.
Vanaf 1853 kwamen de eerste waterleidingen. Aan het eind van de eeuw 19e eeuw kwamen de eerste rioleringen. In een rioolzuiveringsinstallatie wordt water gezuiverd, in feite gebeurt er niets anders dan in de natuur zelf. Bacteriën kunnen grote hoeveelheden organisch afval afbreken. Dit is nodig om de enorme hoeveelheden huishoudelijk afvalwater te zuiveren.

§18.2
Een deel van de mestoverschotten komt terecht in het oppervlaktewater en veroorzaakt daar een teveel aan meststoffen: eutrofiëring. De ammoniakdampen uit de mest vergroten het probleem van zure regen. Boeren mogen daarom maar een bepaalde vastgestelde hoeveelheid mest (mestquota) produceren. Dit is een van de maatregelen van de overheid. Het mestoverschot ontstaat doordat boeren kunstmest van buitenaf toevoegen aan de kringloop

Boeren in regenwouden gebruiken geen kunstmest maar passen een ander systeem toe: shifting cultivation. Dan kappen ze een deel van de oorspronkelijke vegetatie weg, ze verbranden de planten en bomen ter plaatse en laten de as (mineralen) op het land achter. Na een paar oogsten zijn de organische resten weer verteerd, dan laten ze het land braak liggen. Door het op grote schaal kappen van tropisch regenwoud verdwijnen veel mineralen uit de kringloop. Bovendien spoelt door erosie de kale grond weg. Het ecosysteem verdwijnt.
FSC - Forest Stewardship Council.

§18.3
Een stof is giftig als de concentratie ervan in een organisme boven een waarde komt waarbij schade ontstaat. Onderzoek naar de giftigheid van stoffen gebeurt met proefdieren. Een bepaalde stof wordt in steeds oplopende concentratie aan proefdieren toegediend.
Moderne chemische middelen zijn redelijk snel afbreekbaar. Daardoor blijven ze niet lang in het milieu zitten. Vroeger was dat niet zo, bijv. DDT, zware metalen en PCB's. Deze stoffen vallen niet vanzelf uit elkaar en zijn niet biologisch afbreekbaar, deze zijn persistent. Daardoor hopen zij zich in de voedselketens (accumulatie). Stoffen als DDT gaan in weefsels zitten, zware metalen zoals cadmium en kwik in lever en nieren.
Enkele organismen zijn bestand tegen gifstoffen en overleven, hun nakomelingen worden dan resistent en dus zal de gifstof niet meer werken.

§18.4
In een kleine populatie (populatie wordt kleiner door bijv. versnippering) neemt de diversiteit af en de kans op inteelt toe. Zo is er een groteren kans op combinaties van 'slechte' allelen waardoor een populatie ten slotte uitsterft.
Monocultures ontstaan door het ingrijpen van de mens, daardoor verandert natuur in cultuurgrond voor (goedkope) voedselproductie.

§18.5
Op verschillende wijzen krijgen consumenten inf. over milieuvriendelijkheid van producten en activiteiten, zoals een ecolabel.
Een ecolabel zegt iets over:
Hoe zuinig de fabrikant is omgesprongen met grondstoffen en energie;
Over de schadelijkheid van de gebruikte productieprocessen en materialen;
En over de mogelijkheid de materialen opnieuw te gebruiken.

Consumentengedrag veranderen is moeilijk. Dwingende maatregelen zijn soms nodig, zoals bijv. rekeningrijden.