WERKING VAN ECOSYSTEMEN Thema 5 WERKING VAN ECOSYSTEMEN DEEL 3 Ecologie

1 Ecologie bestudeert ecosystemen 1.1 Wat is een ecosysteem? Geheel van relaties tussen de organismen van een levensgemeenschap én de relaties tussen die organismen en de abiotische factoren van het biotoop ECOLOGIE: Wetenschap die de ecosystemen bestudeerd hazelmuis kwalpoliep

Enkele relaties binnen het ecosysteem van een vijver

niveau van het individu 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

Sluiten de voedselkringloop 2.1.3 Reducenten Breken organisch afval (resten van producenten en consumenten) af tot anorganische stoffen (H2O, CO2, NO3-, …) Sluiten de voedselkringloop fotosynthese

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)

Biomassa vertegenwoordigt een bepaalde hoeveelheid chemische energie 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 % Producenten benutten slechts 1 % van de zonne-energie om vast te leggen in organische stoffen 1 %

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)

Dit energieverlies heeft verschillende oorzaken: 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 NO3- denitrificatie door denitrificerende bacteriën 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 kruiden struiken bomen S u c c e s s i e

CLIMAXSTADIUM SUCCESSIE DYNAMIEK Voorbeeld van secundaire successie na bosbrand Verbrande bodem Zaden van grassen en kruidachtige planten ontkiemen Pioniersstruiken verschijnen (vb. vlier) Lichtboomsoorten (vb. berk en wilg) Halfschaduwboomsoorten (vb. eik) Schaduwboomsoorten (vb. beuk) SUCCESSIE DYNAMIEK 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

Ecologisch maaibeheer Door doelgerichte beheerswerken probeert de mens een bepaald successiestadium vast te houden Ecologisch maaibeheer Begrazing Plaggen

WERKING VAN ECOSYSTEMEN Einde Thema 5 WERKING VAN ECOSYSTEMEN DEEL 3 Ecologie