Hoofdstuk 3, Ecologie

Hoofdstuk 3. Ecologie. Ecologie = kennis over het bewoonde huis. Biosfeer: laag van de aarde, van enkele meters onder de grond, nog grotere diepte in het water en enkele kilometers hoog de lucht in. Het is het studieterrein van de ecologie en opgebouwd uit meerder ecosystemen. Ecosysteem: een gebied waarin, als gevolg van het heersende klimaat, bepaalde organismen voorkomen en waarbij een uitwisseling van materie plaatsvindt tussen de levende en niet-levende elementen. Het aardse ecosysteem wordt onderverdeeld in deelsystemen. Voorbeelden zijn het ecosysteem van de oceaan, van de savanne, van de toendra enz. Binnen deze ecosystemen worden kleinere deelsystemen onderscheiden. Voorbeelden zijn het ecosysteem van een sloot of van het bos. Een ontwikkeld ecosysteem heeft een dynamisch evenwicht: het kent een evenwicht tussen de hoeveelheid energie en materie, die erin binnenkomen en die eruit gaan. Dit betekent niet dat die hoeveelheden altijd precies even groot zijn. De waterkringloop: water kan voorkomen als ijs, water en waterdamp. De overgangen kosten veel energie. Water - ijs? warmte komt vrij
Waterdamp – water? veel warmte komt vrij

Winterstagnatie: ijsvorming vindt plaats aan het oppervlak, dit vormt voor het leven in het water een goede bescherming tegen bevriezing. Zomerstagnatie: door de zon opgewarmd water zal bij het oppervlak blijven. De uitwisseling van materiaal tussen de bovenste lagen van het water met de onderste lagen wordt hierdoor geblokkeerd. Voor verdamping is veel energie nodig. Waar hangt de hoeveelheid verdamping vanaf? - zonnestraling (hoe meer straling hoe meer verdamping) - grootte van het wateroppervlak - afvoer van de verdamping (wind) Door opstijgend lucht op de ene plaats zal elders lucht dalen en stromen naar de plaats waar de lucht opstijgt. (zo ontstaat er wind) Passaatwinden: de sterkste opstijgende luchtstromen worden aangetroffen bij de evenaar, langs het aardoppervlak zal er dus lucht naar de evenaar stromen: dit zijn de passaatwinden. Vroeger bestond de aarde uit vloeibaar gesteente. Dit is gestold en heeft het gesteente graniet gevormd. Graniet bestaat uit verschillende gekleurde mineraalkristallen en –korrels. Uit graniet ontstaan door verwering klei en zand. Er zijn drie belangrijke eigenschappen waardoor het water de verwering sterk beïnvloed: - het oplossen van veel stoffen in water - het uitzetten van water bij bevriezing - het stromen van water
Fysische verwering = verwering door bevriezing. Chemische verwering = door water kunnen ionen oplossen uit het gesteente. Waarom is drielagenklei zo vruchtbaar? De deeltjes van de klei bestaan uit drie lagen die negatief geladen zijn en elkaar dus afstoten. Omdat ze negatief geladen zijn trekken ze wel veel positieve ionen aan en houden ze makkelijk water vast. De kleideeltjes in de tweelagenklei zijn verder afgebroken. (komt vooral voor in de tropen, dit is belangrijk om te weten in verband met vruchtbaarheid en erosiegevaar.) Sedimenteren:Zand en klei dat in de zee terecht komt bezinkt op de zeebodem. Er worden drie verschillende biologische processen onderscheiden in de kringloop van de elementen: - assimilatie - dissimilatie - energieomzettingen
Bij assimilatie? het molecuul of ion wordt opgenomen door een organisme en gebruikt voor de opbouw. Bij dissimilatie? het element komt vrij uit het organisme, als het op dat moment niet bruikbaar is en niet kan worden opgeslagen. Bij energieomzettingen? de elementen worden benut om er energie aan te onttrekken of in op te slaan. (BV. Fotosynthese) Fosfaat: fosfaat is zeer belangrijk als bouwstof voor DNA en ATP, het is in beperkte mate aanwezig. Autotrofe organismen staan aan de basis van al het leven in een ecosysteem. (de groene planten met hun fotosynthese en sommige bacteriesoorten) Met de energie die ze winnen uit de zonnestraling zijn ze in staat CO2 te assimileren en allerlei organische stoffen op te bouwen. Ze zijn de primaire producenten en produceren biomassa (organisch materiaal)? de bruto primaire productie. Om te leven moet het organisme zichzelf onderhouden en dat kost een deel van de productie? de netto primaire productie blijft over: de toename in massa van de producenten. De heterotrofe organismen leven van de primaire productie. Dit zijn in eerste instantie de herbivoren en daarna de carbivoren (die eten de herbivoren). Van de afval van de producenten leven allerlei organismen. Al deze organismen samen zijn de secundaire productie ofwel de consumenten. Hoe kan het dat de primaire productie midden in de oceaanlaag is? Door een gebrek aan voedingsstoffen. Dode organismen zinken naar de bodem, hun afbraak vindt in de diepte plaats en door het water komen deze voedingsstoffen niet omhoog. De omzetting van biomassa in dieren hangt af van twee factoren: - de verteerbaarheid van het plantaardig materiaal - de bereikbaarheid van het plantaardig materiaal
Voedselketen: een aaneenschakeling van organismen die verbonden zijn door een voedselrelatie. - Graasvoedselketen: de voedselketen waarbij planten worden opgegeten door herbivoren en die op hun beurt weer door carbivoren. - Afbraakvoedselketen: hierbij gaat het om de afvalverwerking, op de eerste plaats door regenwormen, pissebedden en allerlei insecten,op de tweede plaats door bacteriën en schimmels (dit zijn reducenten: ze geven enzymen aan hun omgeving af waardoor organische stoffen worden verteerd. Humus: overgebleven afval zoals mineralen en slecht verteerbare stoffen zoals hout. Consumenten 1ste orde: herbivoren 2de : carnivoren 1ste orde 3de : carnivoren 2de orde
Voor de eigenschappen van een ecosysteem zijn de volgende aspecten ten aanzien van de voedingsstoffen van belang: 1. de totale hoeveelheid voedingsstoffen
2. de opname (input) en de afgifte (output) van stoffen door het ecosysteem
3. de verdeling van de stoffen over de levende biomassa, de dode biomassa en de bodem. Wat is het gevolg van ernstige verzuring? Alle mineralen spoelen op den duur naar diepere lagen. Dus ene gebrek aan mineralen. De overlevingskans van een organisme hangt af van: - de abiotische factoren (het klimaat en de bodem) - de biotische factoren ( de andere organismen in het ecosysteem) Factoren allemaal gunstig? organisme ontwikkelt zich optimaal
Paar factoren minder gunstig? het hangt van de weerstand en het incasseringsvermogen van het organisme af of deze het overleeft? de tolerantie
Specialist: een soort met een smal tolerantiegebeid, onder stabiele omstandigheden doet hij het goed, bij veranderingen legt hij als eerste het loodje. Binnen een soort is de tolerantie niet altijd gelijk: Zij kan op twee manieren variëren: - verschillende individuen hebben een verschillende tolerantie op basis van verschillen in het genotype (de sterkste individuen overleven) - verschillende stadia in de levenscyclus kennen andere optimale abiotische factoren. Veel dieren gebruiken de hoek van inval van de zonnestralen voor hun oriëntatie. Het effect van de temperatuur op koudbloedige organismen is groot (poikilotherme). Zij kunnen hun lichaamstemperatuur maar weinig zelf beïnvloeden. Chemische reactie verlopen bij een hogere temperatuur sneller. Warmbloedige organismen (homoiotherme) houden hun lichaamstemperatuur min of meer constant. Bij stijging en bij daling van de lichaamstemperatuur treedt een feedbackmechanisme in werking. Warmteverlies wordt voorkomen door de bloedcirculatie zo aan te passen, dat de warmte centraal in het lichaam blijft: bloedvaten worden vernauwd, veren en haren gaan overeind staan om te isoleren. Als de lichaamstemperatuur te hoog oploopt ga je zweten of hijgen om warmte kwijt te raken. Veel warmbloedige dieren overbruggen de winter met een winterslaap, hierbij gaan alle levensprocessen (hartslag, ademhaling enz) drastisch naar beneden. Cellen? hoofdzakelijk water? dit maakt allerlei chemische reacties mogelijk en transport. Regulatie van de waterbalans is voor ieder organisme erg belangrijk. Als er minder waterdamp in de lucht zit dan maximaal mogelijk spreken we van een relatieve luchtvochtigheid van x %. Bij de regulatie van de waterbalans moet er een evenwicht ontstaan tussen de opname en de afgifte van water. Bij pinguïns wordt vochtverlies zoveel mogelijk voorkomen door een vorm van waterrecycling: - de ingeademde poollucht neemt in de snavel, de luchtpijp en de longen vocht en warmte op - de snavel zelf wordt er koud van - als de lucht wordt uitgeademd komt deze weer langs de snavel - het vocht in de uitgeademde lucht condenseert in de neusholte - deels drupt dit naar binnen en deels bevochtigt het de lucht bij de volgende ademhaling - er gaat zo via ademhaling geen lucht verloren
Oligotroof: er zijn weinig voedingsstoffen aanwezig in de bodem. Mesotroof: er zijn middelmatig voedingsstoffen aanwezig in de bodem. Eutroof: er zijn veel voedingsstoffen aanwezig in de bodem. Indicatoorplanten: planten met kalkminnende, zoutminnende of nitraatminnende eigenschappen zijn indicatoren voor de bewuste stof in de bodem. Trofische relatie: de relatie van eten of gegeten worden. Predator: aanvaller

Prooi: slachtoffer
Manieren om minder kans te lopen dat je wordt opgegeten: - ervoor te zorgen dat je niet lekker smaakt (veel planten produceren vies smakende stoffen, dieren ook en deze zien er vaak opvallend uit zodat de predator onthoud dat ie vies was) - het hebben van stekels en doornen - mimicry: verschillende soorten dieren die helemaal niet zo vies smaken, nemen de kleuren over van de vieze soorten en worden daarom ook gemeden als prooi. Camouflage: niet opvallen, al het mogelijke is hierbij toegestaan. Het is voor jong en oud, predator en prooi, de manier om aan de aandacht van de ander te ontsnappen (bv wandelende tak) Intimideren: de ander onder de indruk van je maken, door bv haren of veren overeind te zetten, groter voordoen dan je bent en keelzakken tevoorschijn te toveren. Er bestaat competitie tussen soorten om hetzelfde voedsel of om dezelfde woonplaats. - er zullen nooit twee soorten zijn in een ecosysteem die precies dezelfde behoeftes hebben want de sterkste zou alles opeisen en de ander sterft, de overlap is altijd maar gedeeltelijk. (bv leeuwen, hyena’s en gieren die vechten om een stuk aas en uiteindelijk krijgt ieder toch zijn deel omdat ze allemaal een eigen specialisme hebben om een bepaald deel van het karkas te verwerken) Symbiose: hechte relaties waarin bepaalde soorten met elkaar te maken hebben. Er zijn 3 soorten symbiotische relaties te onderscheiden: - parasitisme - commensalisme - mutualisme
Parasitisme is de minst aardige: het gaat om predatie alleen de ‘prooi’ kan heel lang blijven leven. Je hebt twee soorten parasieten: - ectoparasieten - endoparasieten
Ectoparasieten: leven aan de buitenzijde op of net in de huid, vandaar zuigen ze weefselvocht of bloed uit de gastheer. (bv teken, vlooien, bloedzuigers) *teek is bekend door de bacterie die hij overbrengt die de ziekte van Lyme veroorzaakt. Deze bacterie is ook een parasiet maar dan een endoparasiet. Endoparasieten: zij leven gedurende een of meer levensfasen in de gastheer (bv spoelwormen en lintwormen)Deze parasieten hebben vaak naast een gastheer ook een tussengastheer nodig. Commensalisme is niet negatief voor een van de partijen. Het betekent letterlijk aan tafel aanschuiven zonder dat je aan iemand zijn eten zit. (bv koerreigers die om een grazend rund heen zitten omdat bij het grazen insecten opschrikken die hun kunnen op eten, het rund ondervind geen last) Mutualisme: beide soorten hebben profijt (bv bij bijen en bij neushoornvogeltjes) In een broedkolonie speelt de concurrentie om ruimte een rol, dit geldt ook voor voedsel, nestgelegenheid en schuilplaatsen. Elke soort heeft manieren ontwikkeld om te voorkomen dat de zaak uit de hand loopt: - het hebben van territoria - het aanwezig zijn van een sociale hiërarchie - stressgevoelige factoren
Territorium: hierbij bakenen paartjes, individuen of groepen gebieden af. Sociale hiërarchie: de competitie staat voorop. Door te intimideren en soms te vechten , komen bepaalde individuen hoger op de sociale ladder. Zij hebben dan de eerste keus bij het voedsel en paren enz. (wolven) Elk dier heeft zijn eigen plekje of adres waar hij in het ecosysteem uithangt: een habitat (ruimtelijke aanduiding) Ecologische nis: alles waarmee het organisme in contact staat met zijn omgeving. In een bepaalde habitat kunnen nooit twee soorten aanwezig zijn die op identieke wijze gebruik maken van dezelfde hulpbronnen? dit zou tot uitsluiting van een van beiden leiden. Biodiversiteit: neemt toe doordat sommige individuen zich net iets beter kunnen handhaven dan anderen van dezelfde soort, die zwakkere individuen raken in een isolement en gaan (geleidelijk aan) steeds meer verschillen van hun soorten. Zo zijn veel nauw verwante soorten ontstaan. Populatie: groep individuen die in een bepaald gebied woont en daar gebruik maakt van dezelfde hulpbronnen. De dichtheid (het aantal individuen per oppervlakte-eenheid)wordt door 3 factoren bepaald: 1. geboorte
2. sterfte
3. verspreiding (migratie) Hiervoor is de volgende formule: G x M
N= -------- GM
Bij een populatie in evenwicht is het geboortecijfer gemiddeld gelijk aan het sterftecijfer. De potentiële reproductie is bij veel soorten hoog, ieder wijfje of plant legt een enorm aantal eieren, die vaak weer ten prooi vallen aan predatoren of schimmels. Bij dieren die aan broedzorg doen is de potentiële reproductie lager. J-kromme= exponentiele groei, de potentiële reproductie wordt de werkelijke reproductie (bv door weinig predatoren) S-kromme: als de populatiegrootte slechts lichte schommelingen zal vertonen. De factoren die de dichtheid in een populatie reguleren zijn te splitsen in twee typen: - dichtheidsonafhankelijke factoren (abiotische omstandigheden: kou en wind, zuurstoftekort enz) - dichtheidsafhankelijke factoren
Verticale gelaagdheid: de vegetatie vormt een aantal etages boven elkaar, ieder bos kent een eigen gelaagdheid. Er zijn grote verschillen in de microklimaten waardoor er in de etages heel verschillende planten en dieren leven. Epifyten: planten die groeien op andere planten. Of een plant of dier bij verspreiding een barrière kan nemen hangt af van 3 factoren: 1. de eigenschappen van het organisme

2. de tolerantie voor de abiotische factoren in de barrière
3. de afstand van de huidige woonplaats tot de nieuwe plaats
Endemische soorten: soorten die een eigen ontwikkeling hebben doorgemaakt en zich aan andere factoren hebben aangepast dan de achterblijvers in de oorspronkelijke populatie. Wat is een klimaat? Een klimaat wordt gevormd door een aantal atmosferische processen, die in een vast patroon optreden. Een ecosysteem dat is gestart op een braakliggend gebied maakt een lange ontwikkeling door tot het zijn uiteindelijke samenstelling bereikt. Pioniersvegetatie: de eerste zichtbare pioniers zijn algen en korstmossen. (zij hebben een zeer brede tolerantiegebieden) Climaxstadium: eindstadium, alle nissen worden bemand. Voorbeeld van successie: verlanding van een ondiepe plas.