De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Laboratorium techniek 1 Fysiologie Ecologie Arthur Rep.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Laboratorium techniek 1 Fysiologie Ecologie Arthur Rep."— Transcript van de presentatie:

1 Laboratorium techniek 1 Fysiologie Ecologie Arthur Rep

2 Laboratorium techniek 2 Wat gaat het om? Wat is de rol van de ecologie in de maatschappij? Hoe passen organismen zich aan aan veranderende omstandighe- den en wat zijn hiervan de gevolgen op lange termijn (=evolutie)? Waarom zijn verspreidingspatronen in de natuur zelden random? Welke modellen beschrijven de groei van populaties en hoe worden de aantallen gereguleerd? Hoe interacteren verschillende populaties met elkaar (o.a. predatie, competitie, symbiose)? Hoe beschrijf je de structuur van levensgemeenschappen? Hoe ontwikkelen levensgemeenschappen zich? Wat zijn ecosystemen (voedselpiramiden of -webben, trofieniveaus, energiehuishouding)? Stofkringlopen (koolstof, stikstof, fosfor) Effecten van menselijk handelen

3 Laboratorium techniek 3 Bodemkunde Bodem = grond op bepaalde plek Grond = materiaal waaruit bodem bestaat Drie fasen: Gasvormige fase Vloeibare fase Vaste fase Bodemkunde waarom? keten van grond tot mond hoe nemen organismen stoffen op uit de bodem? hoe reageren organismen op aanwezige stoffen? worden stoffen afgebroken?

4 Laboratorium techniek 4 wortelademhaling en respiratie van micro-organismen  hoog CO 2 –gehalte microhabitat zeer variabel waterverzadigde bodem  laag O 2 -gehalte Gasvormige fase

5 Laboratorium techniek 5 Vloeibare fase Vochtkarakteristiek - veldcapaciteit pF=2,2 - verwelkingspunt pF=4,2 - vochtleverend vermogen= Δvocht% (pF2,2-pF4,2) pF = -log (cm waterkolom) 1 cm waterkolom = Pa = pF0 10 cm waterkolom = Pa = pF1 1m waterkolom = Pa = pF2 10 m waterkolom = Pa = pF3 100 m waterkolom = -1 MPa = pF4 Bodemvocht met opgeloste stoffen Door adhesie capillaire werking  zuigspanning

6 Laboratorium techniek 6 Vaste fase Minerale bestanddelen - zand µm geen adsorptie houdt weinig water vast - stof of silt 2-50 µm geen adsorptie houdt meer water vast - klei of lutum <2 µm wel adsorptie houdt veel water vast Bodemclassificatie met textuurdriehoek

7 Laboratorium techniek 7 Vaste fase Organische stof - planten- en dierenresten - humus ontstaat na degradatie en polymerisatie - houdt veel water vast - groot adsorptievermogen

8 Laboratorium techniek 8 Het adsorptiecomplex l Kleideeltjes en humus binden kationen Adsorptiecomplex = klei-humuscomplex Uitwisselend vermogen = CEC (cation exchange capacity) Tabel 2 CEC van enkele bodembestanddelen bodembestanddeel grootte in µm oppervlak m 2 /g CEC in meq/100 g kaoliniet 0,1-5, illiet 0,1-2, montmorilloniet 0,01-1, organische stof _ Afhankelijk van pH Belangrijk instrument milieuwetgeving

9 Laboratorium techniek 9 Het adsorptiecomplex ll (Water)bodemkwaliteit Norm geldt voor sediment met 10% org.stof en 25% lutum

10 Laboratorium techniek 10 pH en redoxpotentiaal pH pH-H 2 0 meet reële zuurgraad pH-KCl meet potentiële zuurgraad = maat voor verzadiging van het adsorptiecomplex pH-H 2 0 varieert meer dan pH-KCl redoxpotentiaal Geoxideerde bodem E h =+800 mV Heterotrofe activiteit doet E h dalen tot +500 mV In anaëroob (methanogeen) sediment E h =-450 mV

11 Laboratorium techniek 11 Waterhuishouding  totaal =  pressure +  solutes Watertransport door membranen wordt gefaciliteerd door aquaporinen Waterpotentiaal = -R.T.i.M.10 –3 Mpa

12 Laboratorium techniek 12 Wateractiviteit In levensmiddelenmicrobiologie gebruikt men begrip wateractiviteit a w  = RT ln a w /V

13 Laboratorium techniek 13 Planten - watertransport Transpiratie Buitenlucht  = MPa Ademholte  =-7,0 MPa Celwanden  =-1,0 Mpa Cohesie en adhesie = capillaire kracht Xyleem  =-0,8 Mpa Worteldruk door ionenopname Centrale cylinder  =-0,6 Mpa Bodemvocht  =-0,3 MPa

14 Laboratorium techniek 14 Transpiratie

15 Laboratorium techniek 15 Watertransport Hoe verklaar je de dikteveranderingen?

16 Laboratorium techniek 16 Huidmondjes Sluitcellen: -nemen K + -ionen op -opname water door afname waterpotentiaal -door toename turgor wordt opening groter

17 Laboratorium techniek Essentiële nutriënten

18 Laboratorium techniek 18 Essentiële nutriënten Essentiële voedingsstoffen: Nodig voor groei en reproductie bij verschillende plantensoorten Kunnen niet worden vervangen door andere elementen Hebben een directe functie Minimumwet van Blackman: Eindresultaat van groei wordt bepaald door factor die minimaal aanwezig is

19 Laboratorium techniek 19 Opname nutriënten Selectieve opname door: -concentratieverschil -membraaneigenschappen -ladingsverschil -carriers

20 Laboratorium techniek 20 Transport door de wortel Transport -in schors via apoplast en symplast -endodermis sluit apoplast af door Bandjes van Caspari Wortelstelsel -groot oppervlak door wortelharen -extra opname met hulp van mycorrhizae

21 Laboratorium techniek 21 Het adsorptiecomplex lll Zure regen pH is ook van belang voor beschikbaarheid

22 Laboratorium techniek 22 Suikertransport Verschil plant-dier:

23 Laboratorium techniek 23 Pressure flow Pressure flow = Drukstroom is gevolg van hydrostatische drukverschillen die door osmose zijn ontstaan

24 Laboratorium techniek 24 Waterhuishouding bij dieren Terug naar de nieren

25 Laboratorium techniek 25 Waterhuishouding bij dieren Deze vis leeft in zoet/zout water

26 Laboratorium techniek 26 Waterhuishouding bij dieren Deze vis leeft in zoet/zout water

27 Laboratorium techniek 27 Einde deel 1

28 Laboratorium techniek 28 Inleiding ecologie Ecologie = wetenschappelijke studie van de interacties tussen organismen en hun omgeving Observationeel en experimenteel onderzoek - lab- en veldexperimenten moeilijk - wiskundige modellen en simulaties Wederzijdse beïnvloeding organisme en omgeving - korte termijn: fysiologische adaptatie, verschuiving genfrequenties - lange termijn: evolutie Omgeving: biotische en abiotische factoren

29 Laboratorium techniek 29 Ecologie - integratieniveaus Gemeenschapsecologie onderzoekt interacties tussen soorten binnen gemeenschap Populatie-ecologie onderzoekt samenstelling populatie Autoecologie onderzoekt invloed van omgevingsfactoren Systeemecologie kijkt naar verband tussen gemeenschap en milieu Ecologie is onmisbaar in onderzoek naar milieuproblemen Biosfeer = som alle ecosystemen

30 Laboratorium techniek 30 Biosfeer – abiotische factoren Bioom = globaal ecosysteem in klimaatzone Temperatuur - snelheid bioprocessen - lichaamstemperatuur Water - osmoregulatie, uitdroging Licht - fotosynthese, daglengte Wind - transpiratie, uitdroging Bodem - mineralen, pH (Periodieke) verstoring

31 Laboratorium techniek 31 Zoetwatersystemen Verticale stratificatie bij diepe meren (wielen, zandputten, grindgaten) Beneden spronglaag of thermocline in eutrofe meren anaëroob

32 Laboratorium techniek 32 Autoecologie Organismen overleven en reproduceren binnen bepaalde grenzen Regulators besteden energie aan homeostase, conformers variëren met de omgeving Habitat = woonplaats Allocatieprincipe = organisme moet zijn energie verdelen over activiteiten

33 Laboratorium techniek 33 Natuurlijke selectie en adaptatie Feit 1 Potentieel exponentiële groei Feit 2 Waargenomen steady state Feit 3 Hulpbronnen zijn beperkt Conclusie 1 Strijd om het bestaan tussen individuen Feit 4 Elk individu is uniek Feit 5 Variatie is erfelijk Conclusie 2 Survival of the fittest Conclusie 3 Graduele verandering over langere tijd: evolutie

34 Laboratorium techniek 34 Natuurlijke selectie en adaptatie Summarizing Darwin’s ideas: Natural selection is this differential success in reproduction, and its product is adaptation of organisms to their environment Natural selection occurs from the interaction between the environment and the inherent variability in a population Variations in a population arise by chance, but natural selection is not a chance phenomenon, since environmental factors set definite criteria for reproductive success

35 Laboratorium techniek 35 Adaptatie Adaptatie heeft evolutionaire basis - variatie milieu mag niet te groot zijn - fysiologische aanpassing - morfologische aanpassing - gedragsverandering - genetische verandering, evolutie

36 Laboratorium techniek 36 Populatie-ecologie Populatie = individuen van een soort in één gebied Dichtheid = aantal per ruimte- eenheid - diverse bemonsteringstechnieken - merk-terugvangmethode

37 Laboratorium techniek 37 Dispersie Dispersie = verspreidingspatroon - random: Poisson-verdeeld s=m - groepsgewijs: s>m - regelmatig: s< m

38 Laboratorium techniek 38 Statistische toetsing l Statistische toetsing van een verspreidingspatroon aantal dieren x per monster totaal  7 _ A Regelmatig aantal monsters (uniform) totaal aantal dieren _ B Toevallig aantal monsters (random) totaal aantal dieren _ C Groepsgewijs aantal monsters (clusters) totaal aantal dieren _ D Volgens Poisson aantal monsters totaal aantal dieren _ Poisson: P(x=0, 1, 2, 3, 4, enz.) = e –m ·(1, m, m 2 /2!, m 3 /3!, m 4 /4!, enz.)

39 Laboratorium techniek 39 Statistische toetsing ll Is A random verdeeld? We berekenen: - de standaardafwijking s n-1 uit de reeks 1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4, enz. en vinden s n-1 = 1.12 (variantie s n-1 2 = 1.26). - de standaardafwijking s p volgens Poisson uit  m en vinden s p = 1.73 (variantie s p 2 = 3.00). - s n-1 2 / s p 2 is de dispersiecoëfficiënt Hypotheses: H 0 : dispersiecoëfficiënt = 1, de dieren zijn volgens het toeval verdeeld, H a1 : dispersiecoëfficiënt < 1, de dieren zijn regelmatig verdeeld, H a2 : dispersiecoëfficiënt > 1, de dieren zijn groepsgewijs verdeeld. (n–1)·s n-1 2 ———— is  2 -verdeeld s p 2 19 ·1.26 ———— = 7.98, dus H a1 3.00

40 Laboratorium techniek 40 Demografie Demografie = studie naar geboorte- en sterftecijfers - Leeftijdsopbouw, generatie- duur en sexratio - Life table = tabel met leeftijd, overleving en nakomelingen van een cohort Overlevingscurve overleving nakomelingen - type I hoog weinig - type II gemiddeld gemiddeld - type III laag veel

41 Laboratorium techniek 41 Life table koolmees

42 Laboratorium techniek 42 Life-history Life history Schema van reproductie en sterfte Allocatie: nakomelingen of overleving? - aantal reproductieve episodes - aantal nakomelingen per episode - leeftijd aanvang reproductie

43 Laboratorium techniek 43 Groeimodellen Exponentieel model, geen beperkingen aan groei dN/dt = R.N N t =N 0 e Rt Logistisch model, groei beperkt tot plafond (K) dN/dt = R.N(K–N)/K K N t = 1+[(K–N 0 )/ N 0 ].e –Rt R = intrinsieke groeisnelheid K = carying capacity Simplistisch – in werkelijkheid interacties

44 Laboratorium techniek 44 K- en r-strategieën

45 Laboratorium techniek 45 Populatiebeperkende factoren Dichtheidsafhankelijke factoren - concurrentie om voedsel, broedplaatsen - prooidichtheid - uitscheiding van toxicanten - stress Dichtheidsonafhankelijke factoren - weer, klimaat, natuurrampen In natuur mix van beide Vaak cycli van hoge en lage dichtheid

46 Laboratorium techniek 46 Einde deel 2

47 Laboratorium techniek 47 Gemeenschapsecologie Structuur van een gemeenschap diversiteit: aantal en relatieve abundantie van soorten individuele hypothese: soorten reageren onafhankelijk van elkaar op gradiënten interactieve hypothese: structuur is samenspel tussen interacterende, van elkaar afhankelijke soorten

48 Laboratorium techniek 48 Interacties

49 Laboratorium techniek 49 Predatie Predator eet prooi (herbivoor eet planten) Aanpassingen: - cryptische kleuring - aposematische kleuring - mimicry (nabootsing) - doorns, stekels, kristallen - toxinen, smaakstoffen Tussen predator en prooi bewapeningswedloop aposematische kleuring mimicry

50 Laboratorium techniek 50 Competitie l Interspecifieke competitie Soorten met dezelfde ecologische niche sluiten elkaar uit

51 Laboratorium techniek 51 Competitie ll Interspecifieke competitie Soorten gaan zich specialiseren: resource partitioning A.insolitus A.distichus

52 Laboratorium techniek 52 Competitie lll Interspecifieke competitie Sympatrische soorten divergeren: character displacement – is resultaat van evolutie

53 Laboratorium techniek 53 Mutualisme Mutualisme = symbiose Korstmossen Rhizobium Mycorrhizae Endosymbionten

54 Laboratorium techniek 54 Commensalisme Commensalisme één soort profiteert, de andere heeft er geen last van

55 Laboratorium techniek 55 Voedselketens en -webben Levensgemeenschap heeft verschillende trofieniveaus Lengte voedselketen wordt beperkt door beschikbare energie  voedselpyramide

56 Laboratorium techniek 56 Structuur l Sleutelsoorten onmisbaar voor structuur - meestal predatoren houden abundantie dominante soorten laag bottum-up model: N  V  H  P top-down model: P  H  V  N

57 Laboratorium techniek 57 Structuur ll Verstoring vaak belangrijk voor structuur – geen evenwicht Successie - op nieuwe bodem: primair - na verstoring: secundair

58 Laboratorium techniek 58 Biodiversiteit Biodiversiteit kenmerken: - soortenrijkdom - relatieve abundantie Hangt af van: - geografische ligging - grootte van gemeenschap - uitsterving en import

59 Laboratorium techniek 59 Ecosystemen Energiestromen Nutriëntencycli Decompositie vanuit alle trofieniveaus Beschikbare energie wordt bepaald door primaire productie - in water beperkt door licht en nutiënten - in bodem beperkt door temperatuur, vocht en nutriënten

60 Laboratorium techniek 60 Secundaire productie Energie-overdracht 5-20% tussen trofieniveaus Fytoplankton heeft snelle turn-over turn-overtijd = aanwezige biomassa (g/m 2 )  productie (g/m 2. dag) Herbivoren consumeren slechts klein deel planten

61 Laboratorium techniek 61 Vleeseter of vegetariër?

62 Laboratorium techniek 62 Stofkringlopen C-kringloop - aëroob CO 2 - anaëroob CH 4

63 Laboratorium techniek 63 Voedselweb

64 Laboratorium techniek 64 N-kringloop -N-fixatie door wortelknollen vrijlevende m.o. -ontleding org.N: ammonificatie -aëroob: nitrificatie -anaëroob: denitrificatie

65 Laboratorium techniek 65 Nitrificatie-denitrificatie Nitrificatie: NH 3 is elektronendonor 2NH 3 +4O 2  2HNO 3 +2H 2 O G’=-839KJ/mol Denitrificatie: org.stof (NADH) is elektronendonor

66 Laboratorium techniek 66 Menselijke impact Ontregeling stofkringlopen Zure regen Biomagnificatie = accumulatie in de voedselketen - klopt dit plaatje? Verandering vegetatie en klimaat door CO 2 -toename Aantasting ozonlaag

67 Laboratorium techniek 67 AMOEBE staat voor Algemene Methode voor OEcosysteembeschrijving en BEoordeling. Amoebe

68 Laboratorium techniek 68 Ecologische voeding Ons voedingspatroon heeft niet alleen invloed op onze eigen gezondheid maar bepaalt ook mee de kansen voor mens en milieu over de hele planeet. Ecologische voeding is geen vreemd eetpatroon dat we hier willen importeren. Het is de keuken van onze moeders en grootmoeders, maar dan geschoeid op de aandacht voor onze gezondheid en die van het milieu. In een notedop : ecologische voeding gebruikt biologisch geteelde producten van de eigen bodem. Het voedsel is seizoengebonden en we vertrekken in de keuken van zo weinig mogelijk bewerkte producten, liefst met een minimum aan verpakking. Ons menu bestaat overwegend uit plantaardige elementen. (Het ‘Yggdrasil’ project)

69 Laboratorium techniek 69 Modules met ecologie P1 en 2: Triade-project P2: Ecotoxicologie (P2) P5: Analyse van Ecologische gegevens en Vegetatiekunde (Schiermonnikoog)


Download ppt "Laboratorium techniek 1 Fysiologie Ecologie Arthur Rep."

Verwante presentaties


Ads door Google