T5 ecologie: 1 t/m 5

§1 De organisatieniveaus van de ecologie

Invloeden afkomstig van de levende natuur (van andere organismen) heten biotische factoren.

Predatoren zijn roofdieren. Invloeden afkomstig van de levenloze natuur heten abiotische factoren. Een koolmees wordt beïnvloedt door de predatoren, die moet hij ontwijken, biotische factoren, hij vangt andere levende organismen zoals insecten, en abiotische factoren, temperatuur en regenval bijvoorbeeld.

In de ecologie worden relaties tussen organismen en hun milieu op verschillende organisatieniveaus bestudeerd. Bijvoorbeeld relatie tussen temperatuur en groei konijn, relaties tussen 1 individu en het milieu. Onderzoek op niveau van de biosfeer omvat de relatie tussen temperatuur en al het leven op aarde. De biosfeer is het gedeelte van de aarde en de dampkring dat door organismen wordt bewoond. In de biosfeer komen grote gebieden voor waarin het klimaat bepalend is voor de soorten organismen die er kunnen leven, deze gebieden heten biomen(vegetatiegordels) (regenwouden woestijnen toendra’s). In elk bioom komen min of meer natuurlijk begrensde gebieden voor, elk met kenmerkende biotische en abiotische factoren. Deze gebieden heten ecosystemen (bos duingebied polder meer). Biotische factoren in een ecosysteem zijn afkomstig van de levensgemeenschap(alle organismen die in het ecosysteem leven). Het geheel van abiotische factoren in een ecosysteem heet biotoop. Een levensgemeenschap bestaat uit populaties van verschillende soorten.

§2 Individuen

Onder tolerantie verstaan we het vermogen van organismen om schommelingen in een abiotische factor te kunnen verdragen. Iedere soort op aarde heeft een bepaald verspreidingsgebied (areaal). Tolerantiegrens: een uiterste waarde waarbij individuen van de soort kunnen overleven. Deze abiotische factor werkt dan als beperkende factor. Tolerantiegebied is de gezamenlijke waarden van een milieufactor waarbij individuen van een soort kunnen overleven. Optimumkromme: Een kromme waarbij het verband tussen een factor en een activiteit is uitgezet, bijv. verband tussen temperatuur en enzymactiviteit: er is een beste temperatuur(optimum), waarbij de enzymactiviteit het hoogst is. Stress(zone): als een organisme zich dicht bij de uiterste waarden waarin hij kan overleven bevindt, het organisme heeft dan al zijn energie nodig om te overleven en kan dan meestal niet meer groeien.

Het klimaat is een combinatie van verschillende abiotische factoren: temp, licht, lucht, water.

Een macroklimaat is een groot gebied waarbinnen vrijwel hetzelfde klimaat heerst. Elk plekje van een ecosysteem heeft zijn eigen microklimaat, dat betekent dat binnen een macroklimaat op verschillende plaatsen toch wel grote verschillen kunnen zijn.

Temperatuur

Poikilotherme/koudbloedige dieren kunnen zelf geen lichaamswarmte produceren, ze kunnen dan ook vrijwel geen temperaturen onder de 0 graden verdragen. Homoiotherme/warmbloedige dieren kunnen zelf wel lichaamswarmte produceren en kunnen milieutemperaturen onder de 0 graden verdragen.

Licht

Zonplanten groeien het beste bij hoge lichtintensiteit. Schaduwplanten groeien het best bij een beperkte lichtintensiteit.

De daglengte heeft grote invloed op planten en dieren, vooral op de voortplanting.

Lucht

De beweging van de lucht, de wind, is vooral van invloed op planten. Bij windbloemen zorgt de wind voor de bestuiving. De samenstelling van de lucht is van levensbelang voor alle organismen. Koolstofdioxide opgelost in water is koolzuur.





Water

Voor organismen die in zee leven, geldt dat de abiotische factoren vrij constant zijn. Organismen in oppervlaktewateren kunnen te maken krijgen met sterke schommelingen in de temperatuur of in de samenstelling van het water. Waterplanten hebben weinig stevige delen. De meeste landplanten hebben alleen aan de onderkant van de balderen huismondjes. Om de bladeren bevindt zich een cuticula. Landplanten die in een vochtig milieu leven, hebben bladeren met veel huidmondjes en een dunne cuticula. Landplanten die in een droog milieu leven, hebben weinig huidmondjes en een dikke cuticula.

Voor waterdieren zijn het zuurstofgehalte en het zoutgehalte van het water belangrijk. Stromend water heeft een hoger zuurstofgehalte dan stilstaand water. De meeste landdieren leven in een vochtig milieu.

Bodemgesteldheid

Elke bodem bestaat uit een mengsel van bodemdeeltjes van verschillende grootte. Zand heeft grotere bodemdeeltjes dan klei. Elk bodemdeeltje is omgeving door een dun watervliesje.

Voor planten is het gehalte aan humus in de bodem van belang. Door activiteiten van de reducenten levert humus voedingszouten voor planten.

In een humusarme bodem zakt het regenwater (met zouten) snel weg naar diepere lagen. We nomen dit uitspoeling. De grondwaterstand is in veel landbouwgebieden door ingrijpen van de mens lager geworden. Ook de pH van de bodem is van invloed. In sommige gebieden komen bepaalde zouten in hogere concentraties voor dan normaal.

§3 Populaties

Competitie vindt plaats om de beschikbare hoeveelheid voedsel, om de voortplanting, om de beschikbare ruimte of om de beschikbare hoeveelheid licht (bij planten).De individuen die het best zijn aangepast hebben de grootste overlevingskans, natuurlijke selectie.

Territorium, kan dienen als jachtgebied, grootbrengen voor jongen, voedsel veiligstellen, soortgenoten weren. Coöperatie tussen individuen van dezelfde populatie vindt o.a. plaats bij de balts en bij paring. Sommige vogels en zoogdieren leven langdurig in paren. Dieren kunnen ook in groepen samenleving. Bij insecten die in staten leven (mieren, bijen), is er een sterke samenleving.

De populatiedichtheid

De grootte van een populatie wordt meestal weergegeven als de populatiedichtheid: het gemiddelde aantal individuen per oppervlakte-eenheid (op het land) of per volume-eenheid (in het water). In een populatie kunnen de individuen een verschillend verspreidingspatroon vertonen. Iedere soort heeft binnen een ecosysteem zijn eigen ‘’leefplek’’ of habitat.

Het bepalen van de populatiedichtheid kan op verschillende manieren plaatsvinden, afhankelijk van de soort organisme.

Kwadrantmethode: er wordt een kwadrant/vierkant uitgezet waarbinnen de individuen van een soort geteld. Als de geleidelijke overgang van begroeiing wordt onderzocht wordt een langwerpige proefstrook, transect, gekozen. Is de begroeiing onregelmatiger dan wordt gekozen voor de lijntransectmethode, een route die door alle soorten vegetatie loopt.

Een andere methode is het merken en terugvangen. 30 konijnen gevangen en gemerkt in 1ste dag. 2de dag 12 konijnen waarvan 3 zijn gemerkt. 12/3=4 4x30=120 is populatie.

Veranderingen in de populatiedichtheid

Op de populatiedichtheid zijn veel factoren van invloed.

Dichtheidsafhankelijke factoren zijn bijv. predatie, parasitisme, ziekte, voedselconcurrentie. Deze factoren beïnvloeden de populatiedichtheid door negatieve terugkoppeling. Het resultaat hiervan is dat de populatiedichtheid schommelt om een evenwichtswaarde.

De populatie verkeert dan in biologisch evenwicht.

Dichtheidsonafhankelijke factoren worden vaak veroorzaakt door het klimaat (bosbrand, koude winter, overstroming).

Veranderingen in de populatiedichtheid kunnen worden geanalyseerd door bepaling van 4 parameters: geboortecijfer, sterftecijfer, immigratie en emigratie.

Het geboortecijfer van een populatie geeft weer hoeveel individuen er per tijdseenheid door voortplanting ontstaan.

Het sterftecijfer van een populatie geeft weer hoeveel individuen er per tijdseenheid sterven.

Individuen kunnen ook van elders een populatie binnentrekken, immigratie, of uit een populatie wegtrekken, emigratie. Door al deze factoren is de populatiedichtheid zelden constant.

Populatiegroei

Als de hulpbronnen onbeperkt zijn, kan de populatiegroei worden vergeleken met de groei van een kolonie bacteriën op een voedingsbodem. De groei is exponentieel en het diagram vertoont een J-vormige groeicurve.

Bij exponentiele groei zullen na verloop van tijd de omstandigheden minder gunstig worden. Voor de meeste populaties in ecosystemen geldt dat de hulpbronnen beperkt zijn. Bij een grote populatiedichtheid neemt de invloed toe van de factoren die de populatiegroei beperken. Onder de draagkracht verstaan we de maximale populatiegrootte die over langere tijd in een ecosysteem kan worden gehandhaafd.

In een diagram van een populatie met een laag geboortecijfer, maar wel met optimale omstandigheden zal er een S-vormige groeicurve weergegeven worden.

§4 Levensgemeenschappen

Een voedselketen is een reeks soorten, waarbij elke soort voedselbron is voor de volgende soort. Het geheel van voedselrelaties in een levensgemeenschap wordt voedselweb of voedselnet genoemd. Elke schakel in een voedselketen wordt een trofisch niveau genoemd. In het eerste trofische niveau bevinden zich soorten die geen andere soorten als voedselbron hebben, dit zijn autotrofe soorten, de producenten.

Consumenten bevinden zich in de tweede schakel en in alle volgende schakels van de voedselketens. De tweede schakel wordt ingenomen door consumenten van de eerste orde, de derde schakel door de consumenten van de tweede orde, enz. Van elk trofisch niveau kunnen dode resten  van organismen worden gegeten door detritivoren(afvaleters). Daarna worden de dode resten door reducenten afgebroken tot anorganische stoffen, dit proces heet mineralisatie. Reducenten maken de kringloop van stoffen in een ecosysteem sluitend.

Competitie tussen soorten

In een levensgemeenschap vindt competitie plaats om de beschikbare hoeveelheid voedsel, beschikbare ruimte of om de hoeveelheid licht.

Symbiose

Onder symbiose verstaan we het langdurig samenleven van individuen van verschillende soorten. Het kleinste van beide individuen heeft altijd voordeel.

Mutualisme: Beide soorten hebben voordeel

Commensalisme: Ene individu wel voordeel ander heeft er geen last van.

Parasitisme: Een parasiet, de ene individu, leeft op of in de andere individu, de gastheer. Parasiet heeft voordeel, de andere individu niet. Sommige parasieten zijn soortspecifiek: ze leven op of in een gastheer van 1 bepaalde soort.

§5 Ecosystemen

De rol die een soort speelt in het geheel van relaties in een ecosysteem wordt nis of niche genoemd.

Ecologische piramides

De aantallen individuen  per trofisch niveau kunnen grafisch worden weergegeven in een piramide van aantallen. Het totale gewicht van alle organische stoffen wordt biomassa genoemd.

In een piramide van biomassa wordt de biomassa van elk trofisch niveau grafisch weergeven.

Een piramide van energie geeft van elk trofisch niveau weer hoeveel energie in deze schakel is vastgelegd in moleculen van organische stoffen (de energie inhoud). Een deel van deze energie wordt doorgegeven aan het volgende trofische niveau. Er ontstaat zo een energiestroom door het ecosysteem. Alle energie die in een ecosysteem door producenten wordt vastgelegd in biomassa noemen we de bruto primaire productie van het ecosysteem.

De organische stoffen die niet worden gedissimileerd, worden door de producenten benut bij de vorming van nieuwe weefsels (de netto primaire productie).

In de piramide van energie heeft elk trofische niveau zijn eigen productiviteit. Daaronder verstaan we de hoeveelheid energie die wordt vastgelegd in organische stoffen. Dit is altijd slechts een deel van de opgenomen energie.

Successie

Verwering, door wind regen en vorst kan een rotsblok gaan verweren. Pioneersecosysteem. Door de organische stoffen uit dode korstmossen ontstaat op de ondergrond een klein beetje humus. Humus is een mengsel van organische en anorganische stoffen en micro-organismen (reducenten). Hierdoor treedt bodemvorming op.

Successie: De soortensamenstelling van de levensgemeenschap verandert, zodat de levensgemeenschap geleidelijk in een andere overgaat (proces van natuurlijke selectie best aangepaste overleven). Gedurende de successie is de netto primaire productie in een ecosysteem groter dan de afbraak van weefsels. Het gevolg is dat de biomassa toeneemt.

Als de kringloop van stoffen gesloten is; vindt er weinig uitwisseling plaats met de omgeving van het ecosysteem. Voorbeelden van zulke climaxecosystemen zijn tropische regenwouden, koraalriffen en loofbossen. Secundaire successie: Als de bodem al humus bezit kunnen er al sneller dingen op ontwikkelen, bijv. na een bos kappen is er nog humus aanwezig. Op een kaal stuk bosgrond verschijnen eenjarige planten het eerst, pioneersecosyteem, die worden vervolgens al snel verdrongen door tweejarige en overblijvende planten. Daarna verloopt de successie naar het climaxecosysteem in snel tempo.

Tijdens de successie neemt in het algemeen de diversiteit aan soorten(biodiversiteit) in een ecosysteem toe. De vegetatie gaat gelaagdheid vertonen: laag bij de bodem groeien o.a. mossen en kruidachtige zaadplanten, daarboven struiken en bomen. De diversiteit aan soorten wordt versterkt als er in een ecosysteem veel predatoren leven. Climaxecosystemen kunnen kwetsbaar zijn voor veranderingen van buitenaf. Er kan erosie optreden. Primaire successie: de successie moet helemaal opnieuw beginnen, een gebied met hevige erosie is de humus weggespoeld.

Duinen

Duinen zijn zandheuvels die door de wind zijn aangewaaid. In een duingebied zijn vaak verschillende stadia van successie. Op een pasgevormde duin verschijnt biestarwegras het eerst, gevolgd door helm. Biestarwegras en helm worden verdrongen door andere soorten kruidachtige planten. Duinstruwel. Ten slotte vestigt er zich een duinbos met berken, wilgen, vlierstruiken enz.

Loofbos

Loofbos is het natuurlijke ecosysteem in het grootste deel van Nederland. Op de bodem van een bos bevindt zich strooisel. Vlak boven het strooisel bevindt zich de moslaag. Boven de moslaag bevindt zich de kruidlaag. Daarboven bevindt zich de struiklaag. Helemaal bovenaan bevindt zich de boomlaag met de kruinen van de bomen.

Naaldbos

Naaldbos komt van nature niet voor in Nederland. Het groeit sneller en is meestal voor houtwinning. Een loofbos heeft andere strooisels dan een loofbos.

Heide

Heidevelden ontstonden doordat loofbossen werden gekapt en er struikhei begon te groeien.



Plassen

Als de mens niet ingrijpt, vindt er in plassen langzaam verlanding plaats. Bij deze successie kunnen we 4 stadia in de plantengroei onderscheiden. In een plas aan het begin van de successie groeien waterplanten onder moeilijke omstandigheden. Dode plantenresten vormen slib, de bodem van de plas wordt opgehoogd, vanaf de kant kunnen oeverplanten de plas in groeien. Hierdoor hoogt de rand van de plas verder op en kunnen moerasplanten zich er vestigen. Ten slotte zal de bodem zover zijn opgehoogd dat er een broekbos kan groeien met o.a. wilgen en elzen.