Thema 3 Mens en milieu

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

De relatie mens en milieu

Leerdoelen:

• kunnen uitleggen wat ecosysteemdiensten zijn
• kunnen uitleggen wat de gevolgen van mensen op het milieu zijn
• kunnen uitleggen wat de gevolgen van bevolkingsgroei op het milieu zijn

Ecosysteemdiensten

Belangrijke oorzaken

• Bevolkingstoename. Dit wordt de bevolkingsdruk genoemd.
• Wegwerpmaatschappij: veel grondstoffen nodig.
• Gebruik van machines: uitputting van de grond.
• Veel eten nodig, landbouwbedrijven worden steeds groter: leefgebied van dieren aantast, uitstervingsrisico.
• Meer mensen: meer huizen gebouwd en meer transport. 

Verstoring van het milieu

• stoffen worden toegevoegd aan het milieu die leiden tot vervuiling
• stoffen worden onttrokken aan het milieu waardoor het milieu uitgeput wordt
• menselijk handelen verandert het milieu waardoor het aangetast wordt. Aantasting aanpakken: duurzaamheid

bas 2 Voedselproductie

Leerdoelen:

• Uitleggen hoe landbouwopbrengst verhoogd kan worden 
  
• Uitleggen hoe landbouwproblemen opgelost worden 
  
• Voor- en nadelen van de verschillende vormen van bestrijding kennen 
  
• Verschillende vormen van verbeteren van organismen kennen
  

Om een zo hoog mogelijke voedselproductie te krijgen, moeten de biotische en abiotische omstandigheden zo gunstig mogelijk zijn. Abiotische omstandigheden zijn de niet-levende omstandigheden, zoals weer, CO2 concentratie. Biotische omstandigheden zijn levende omstandigheden, zoals vijanden, ziektes, etc.

Wat kan geregeld worden?

Bemesting, bodembewerking, bescherming tegen ziekten en plagen en voedingsstoffen in de bodem zijn van belang.

Voedingsstoffen verdwijnen doordat 

-1- gewassen van het land weggehaald worden

-2- door regen op een kale bodem mineralen uitspoelen naar diepere lagen.

Oplossing: bemesten; kunstmest (NO₃ of PO₄) of stalmest.

Stalmest wordt door reducenten afgebroken, zodat de mineralen beschikbaar komen voor de planten.

Effeciënte landbouwmethoden verbouwen in monocultuur: op een grote oppervlakte staat één soort gewas.  Als geen natuurlijke vijand aanwezig is, kan een plaag ontstaan.

Een plaag door: -1- veel voedsel

-2- geen natuurlijke vijand

Bestrijding van plagen

• mechanisch: het vangen of wegjagen van dieren. Door gewenning wordt dit minder effectief.
• chemische bestrijding: pesticiden. Deze zijn erg effectief, maar zijn niet soort-specifiek, waardoor ook nuttige dieren overlijden. Zijn de middelen alleen tegen insecten: insecticide, zijn ze tegen planten (onkruid): herbicide. Een ander nadeel is dat organismen resistent kunnen worden.

Pesticiden zijn ook persistent: ze worden niet of nauwelijks langs natuurlijke weg afgebroken. Mede daardoor wordt het geconcentreerd in de voedselketen: er treedt accumulatie op.

afvoer van pesticiden

Pesticiden komen deels in het oppervlaktewater terecht. Een ander deel komt in het grondwater en zodoende in ons drinkwater.

Biologische bestrijding

• introduceren natuurlijke vijand, predator of paraciet
• gebruik maken van lokstoffen (feromonen) om in een val te lokken of juist weg te houden

Voordeel: soortspecifiek, geen accumulatie, geen resistentie.

Nadeel: de natuurlijke vijand verplaatst zich

Andere methoden voor verbetering van organismen

• veredelen of fokken: nakomelingen met de meest gunstige eigenschappen worden geselecteerd om verder te kruisen. Hierdoor worden de meest gunstige eigenschappen in de nakomelingen gekregen.
• recombinant DNA technieken: DNA wordt ingebracht, eventueel van een ander soort, om de gewenste eigenschappen te krijgen, bijv resistentie bij planten.

Bij dieren wordt kunstmatige inseminatie toegepast om goede eigenschappen door te geven of IVF, waarbij veel draagkoeien gebruikt worden om veel nakomelingen van een goede stier en een goede koe tegelijkertijd te krijgen.

Bio-industrie

Wordt gebruikt voor intensieve veehouderij, waarbij per bedrijf veel dieren in megastallen gehouden worden. 

Dit geldt voor kippen, koeien, varkens.

Tegenwoordig is er regelgeving om dieren beter te beschermen.

Landbouw

Vanwege aanschaf van machines wordt bij voorkeur maar één type gewas gekweekt. Dit heet een monocultuur. Nadeel hiervan is de gevoeligheid voor plagen. Er moet daardoor veel gif gespoten worden om aantasting te voorkomen.

Als reactie gaan boeren biologisch boeren. Deze houden rekening met het milieu door geen gif te gebruiken, geen antibiotica en alleen natuurlijke mest.

Door in een cyclus verschillende gewassen te verbouwen, wordt uitputting van de bodem voorkomen en is er een kleinere kans op een plaag.

Dieren krijgen voldoende ruimte, biologisch geteeld voer zonder standaard antibiotica.

Duurzame ontwikkeling en kringlopen

Leerdoelen:

• kenmerken van duurzame ontwikkeling kennen
• begrippen autotroof, heterotroof, afvaleter kennen
• koolstofkringloop kunnen uitleggen  en gebruiken ahv Binas
• stikstofkringloop kunnen uitleggen en gebruiken ahv Binas

Duurzame ontwikkeling:

• voorraden worden niet opgebruikt. 
• Stoffen worden niet in zo'n hoeveelheid uitgestoten dat evenwichten op aarde verstoord raken.
  
• Kennis van kringlopen is hierbij van belang.
  

Koolstofkringloop

Hierbij is een opdeling in twee verschillende groepen organismen van belang: autotrofe organismen en heterotrofe organismen.

Autotrofe organismen kunnen uit anorganische stoffen organische stoffen maken. Hierbij maken ze gebruik van chloroplasten en lichtenergie.

Heterotrofe organismen kunnen alleen uit organische stoffen andere organische stoffen maken. Voor de organische stoffen zijn zij afhankelijk van autotrofe organismen.

Dode resten en andere afvalproducten van organismen heet detritus of afval. Dit wordt afgebroken door dierlijke afvaleters en reducenten tot CO₂, dat weer door autotrofe organismen opgenomen kan worden.

koolstofkringloop

Stikstofkringloop

Organisch gebonden stikstof komt vooral voor in eiwit, nucleotiden en nucleïnezuren. Stikstof komt ook voor in afvalproducten als ureum.

Producenten nemen stikstof op via NO^3- of NH⁴⁺. Stikstoffixerende bacteriën kunnen N₂ uit de lucht omzetten in bruikbare stikstof voor planten. Dit kan alleen anaeroob. Vandaar dat deze bacteriën in symbiose leven met planten. 

Consumenten halen stikstof alleen uit plantaardige eiwitten.

Reducenten zetten via ammonificatie stikstofhoudende verbindingen om in NH₃. De ammoniak (NH₃) wordt door nitrificerende bacteriën omgezet in nitriet en vervolgens in nitraat.

Bij denitrificatie wordt nitraat door bacteriën omgezet in stikstofgas. 

Bij groenbemesting wordt klaver op stikstofarme grond geteeld, waarna deze omgeploegd wordt. Klaver leeft in symbiose met stikstofbindende bacteriën, waardoor extra stikstof in de bodem komt. Door om te ploegen, blijft de stikstof beschikbaar voor nieuwe planten. Als planten geoogst worden, wordt de stikstof die als eiwitten aanwezig zijn in de plant onttrokken aan de bodem. De kringloop wordt onderbroken.

Bij fotochemische stikstofbinding reageert N₂ met ozon (O₃) tot nitraat, die zo beschikbaar komt voor planten.

Bas 4 Vervuiling en oplossingen

Leerdoelen:

• belang van het broeikaseffect kennen, probleem van het versterkte broeikaseffect kennen
• de belangrijkste broeikasgassen kennen
• gevolgen en oplossingen van het versterkte broeikaseffect kunnen noemen
• eutrofiëring definiëren en kunnen uitwerken

Vervuiling en oplossingen

Veel problemen ontstaan door uitstoot van gassen in de lucht. Dit wordt emissie genoemd. Emissie van koolstofdioxide is een belangrijke oorzaak van het versterkte broeikaseffect.

Het broeikaseffect is het proces waarbij een deel van de uitstraling van warmte tegengehouden wordt door de atmosfeer.

broeikaseffect

het versterkte broeikaseffect

• Door extra uitstoot van broeikasgassen, wordt extra warmte tegengehouden, waardoor de temperatuur op aarde extra stijgt.
  
• Broeikasgassen zijn met name koolstofdioxide, waterdamp en methaan (CH₄).
  
• Vooral het CO₂ gehalte stijgt fors in de atmosfeer
  

Oplossingen

• Alternatieve energiebronnen zorgen niet voor extra CO₂ uitstoot.
• De fossiele brandstoffen zijn gedurende zeer lange tijd in de grond gekomen en opgeslagen en worden nu in zeer korte tijd opgestookt: langzame of lange koolstofcyclus 
  

Water

Het water op aarde is aanwezig als oppervlaktewater of als grondwater. Oppervlakte water is naast rivieren en sloten ook de bovenste laag van zeeën en oceanen.

Vervuiling van oppervlaktewater komt via natuurlijke weg: dode resten van planten en dieren. Reducenten zetten dit om in anorganische stoffen. Dit is het zelfreinigende vermogen van water.

waterbloei

Dit ontstaat door overbemesting door de landbouw. Dit kan zowel stalmest als kunstmest zijn. Door regen komen deze stoffen in het water terecht en worden afgebroken tot anorganische stoffen, die hierdoor teveel aanwezig zijn. Met name fosfaat en nitraat komen op deze manier teveel in het water terecht. Dit heet eutrofiëring. Hierdoor extra groei van algen en eendenkroos, waardoor het water groen wordt.

natuurbehoud, -beheer en - ontwikkeling

• Natuurbehoud: zorgen dat een waardevol natuurgebied in stand blijft. Door landverkaveling zijn aanwezige natuurgebieden te klein en wil men natuurgebieden verbinden door bijvoorbeeld een ecoduct. 
• Natuurbeheer gebeurt doordat de mens ingrijpt om een natuurgebied te creeëren of te handhaven. Dit kan evt door natuurontwikkeling: eerst ingrijpen, dan loslaten.

Examentrainer

Vraag 9

Hoe groot is de toename van koolstof in een bepaald jaar:

welke pijlen lopen naar atmosfeer?

welke getallen staan daarbij?

vraag 11

Bruto Primaire Productie= alle energie die door producenten in biomassa wordt opgeslagen

Wat beïnvloedt BPP? fotosynthese-snelheid

Netto Primaire productie= BPP - verbranding

Wat beïnvloedt NPP? zowel BPP als verbranding, dus zowel fotosynthese als verbranding

NPP toenemen, dan BPP meer toenemen dan verbranding

BPP wordt groter als er meer biomassa wordt opgeslagen. Dit gebeurt bij meer fotosynthese. Dit kan door hogere temp, meer CO2, etc

NPP neemt toe als BPP meer toeneemt dan verbranding, dus meer groei biomassa tov verbranding.

1. levert meer NPP op

2. toename dissimilatie minder dan fotosynthese, dus levert meer NPP op

3. nemen beide evenveel toe, dus niet meer NPP

Vraag 14

1. CO₂ opslaan die vrijkomt bij verbranding fossiele brandstoffen. Gevolg: minder CO₂ in de atmosfeer.

2. extra CO₂ gebruiken in kassen, is een afvalproduct van winnen fossiele brandstoffen. Komt anders in lucht, dus levert ook een afname van CO₂ in atmosfeer