Thema 7 BS4, 5 en 6: veranderende ecosystemen en duurzaamheid en kringlopen

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Thema 7 Ecologie en milieu

BS4 Veranderende ecosystemen

BS5 -> Duurzaamheid en Natuurbescherming

Aan de slag

Maken opdracht 25, 30, 32, 36, 42-51

en begrippenlijsten BS 4, 5 en 6

Leerdoelen

- Je kunt enkele ecosystemen beschrijven aan de hand van kenmerkende soorten

- Je kunt veranderingen in een ecosysteem beschrijven

- Je kunt in een model gegeven informatie over ecosystemen gebruiken, bewerken en analyseren

- Je kunt de voornaamste oorzaken en gevolgen van milieuproblemen benoemen

- Je kunt uitleggen wat onder duurzame ontwikkeling wordt verstaan

- Je kunt maatregelen voor natuurbescherming benoemen en uitleggen

Veranderingen in een ecosysteem

Successie = verandering van de soortensamenstelling van een levensgemeenschap, waardoor deze geleidelijk overgaat in een andere. 

Nadat pioniers zich gevestigd hebben, veranderen de omstandigheden. Er wordt meer grond vastgehouden en er ontstaat humus.

Pionierecosysteem

Op kale grond, een kale rots, nieuwe duin zal na verloop van tijd begroeid raken met korstmossen of kleine planten. Deze eerste vegetatie heten pioniers. Zij zijn erg tolerant wat de abiotische factoren als temperatuur betreft.

Deze planten trekken dieren aan, het eerste pionierecosysteem is ontstaan. Hierdoor worden de omstandigheden gunstiger voor nieuwe soorten om zich hier te vestigen.

Humus

Door doodgaan van planten en dieren ontstaat humus, waardoor de omstandigheden sterk verbeterd zijn. Hierdoor kunnen grotere planten op deze plek groeien, grotere dieren zich hier vestigen en het pionierecosysteem gaat over in een ander ecosysteem. Dit maakt de omstandigheden nóg gematigder, zodat weer andere planten en dieren zich hier vestigen.

Climaxstadium

Laatste stadium: climaxstadium: grote biodiversiteit, weinig schommeling in omstandigheden, veel soorten, kleine aantallen per soort.

eerste pioniersplanten

grotere pioniersplanten volgen

grotere planten, dieren

climaxstadium

Successie

Levensgemeenschappen volgen elkaar op. Tot een stabiel ecosysteem ontstaat: climaxecosysteem.

Pioniersecosysteem: eerste organismen die zich vestigen.

Subclimax: ecosysteem in een successiereeks instantgehouden door mensen.

In een tropisch regenwoud: 

• zoveel soorten 
• dode resten supersnel opgeruimd
• mineralen weer supersnel opgenomen door planten
  
• daarom juist dunne humuslaag

Kale grond zonder humuslaag

Kale grond mét humuslaag

Climaxecosysteem

Primaire successie

Secundaire successie

Start:

Finish:

Voorbeelden:

strand -> duinen -> bos

zand -> heide -> bos

plas -> veen/moeras -> bos

rots onder water -> koraalrif

kale grond -> steppe/prairie -> (regen)woud

Modelleren

• Vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid

Evenwicht

• Kantelpunt tussen stabiele evenwichten
• Instabiel evenwicht gemakkelijk verstoord

Voorbeeld:

 2 evenwichtssituaties

Konijnen eten grassen en andere planten. Als de planten niet worden gegeten verdringen ze de grassen.

Wat gebeurt er bij een lage dichtheid aan konijnen?

2 evenwichten

Dus bij weinig konijnen weinig gras en bij veel konijnen veel gras. Dit is in beide situaties in evenwicht.

Wat gebeurt er als er nu een epidemie komt onder de konijnen?

Evenwicht verstoord

Instabiel bij een epidemie: populatie konijnen neemt sterk af > houtachtige planten groeien en verdringen de grassen > geen voedsel voor konijnen, want die kunnen de houtachtige planten niet verteren

Gevolg--> populatie planten en konijnen zal niet meer hetzelfde zijn als voor de epidemie.

2 Belangrijkste oorzaken

1. Bevolkingsgroei
2. Verandering van levenswijze 

Oorzaak 2: Verandering van levenswijze

1. Schaalvergroting
2. Energiebehoefte
3. Consumptiemaatschappij
4. Verkeer

3 Belangrijkste gevolgen

1. Vervuiling
2. Uitputting
3. Aantasting 

Gevolg 1: Vervuiling

Stoffen komen terecht op een plek waar ze niet horen

Gevolg 2: Uitputting

Teveel stoffen worden uit het milieu gehaald

Vervuiling en uitputting kunnen leiden tot het overschrijden van een kantelpunt.

Wat is dat en noem een voorbeeld?

Voorbeeld troebel water door nutriënten

Stabiel evenwicht 1: helder water

Algen + waterplanten als producenten

Watervlooien eten algen

Visjes eten watervlooien en woelen in bodem

Snoeken eten visjes

Verschuiving van evenwicht

Steeds meer nutriënten door mens in de sloot

Algen kunnen beter groeien

Water wordt troebeler door algen

Stabiel evenwicht 2: troebel water

Veel algen zorgen voor troebel water. 

Snoeken kunnen niet meer jagen

Visjes eten veel watervlooien en woelen in bodem

Nóg meer algen en omgewoeld water

Waterplanten krijgen geen licht meer

Alles gaat dood

Gevolg 3: Aantasting

Omgeving verandert sterk door menselijke invloed

Verstoring: geluidsoverlast of lichtvervuiling

Versnippering

Versnippering en de eilandtheorie

Op kleine eilandjes, ver van elkaar kunnen maar weinig verschillende soorten leven.

Duurzame ontwikkeling

Vooruitgangen die het milieu niet/minder schaad:

• zonne-energie
• windenergie
• energie uit biomassa
• waterstofauto / elektrische auto

Produceren van energie die afkomstig is uit hernieuwbare en of duurzame energiebronnen. 

Natuurbescherming

Behouden en/of ontwikkelen van natuur en biodiversiteit.

Door:

• vergroten natuurgebieden
• natuurgebieden met elkaar verbinden
• variatie in het landschap brengen
• Voorbeeld: Biesbosch en Oostvaardersplassen
  

Leerdoelen

- Je kunt enkele ecosystemen beschrijven aan de hand van kenmerkende soorten

- Je kunt veranderingen in een ecosysteem beschrijven

- Je kunt in een model gegeven informatie over ecosystemen gebruiken, bewerken en analyseren

- Je kunt de voornaamste oorzaken en gevolgen van milieuproblemen benoemen

- Je kunt uitleggen wat onder duurzame ontwikkeling wordt verstaan

- Je kunt maatregelen voor natuurbescherming benoemen en uitleggen

Leerdoelen BS 6: Kringlopen

1. Je kunt de koolstofkringloop uitleggen

2. Je kunt de stikstofkringloop uitleggen

3. Je kunt de BINAStabellen gebruiken (93F en 93G)

Voedselkringloop

Koolstofkringloop

koolstofkringloop

• Koolstof = C
• In de lucht zit het vast in CO₂
• Autotrofe organismen maken van CO_{2 (uit de lucht)} en H₂O (uit de bodem) glucose (C₆H₁₂O₆)
• Bij dissimilatie komt CO₂ weer vrij in de lucht 
• Consumenten eten de producenten en gebruiken de organische stoffen om andere organische stoffen te maken (voortgezette assimilatie). Bij het eten van een ander organisme komt de koolstof van het ene organisme terecht in het andere organisme
• Alle dode resten en andere afvalproducten van organismen wordt samen detritus genoemd 
• De organische stoffen in de detritus wordt door reducenten gebruikt voor dissimilatie

Koolstofkringloop

BINAS 93F

Stikstofkringloop

BINAS 93G

Stikstofkringloop

• Stikstof = N
• Organisch gebonden stikstof komt vooral voor in eiwit, nucleotiden en nucleïnezuren.
• Stikstof komt ook voor in afvalproducten als ureum (basisstof van urine).
• Producenten nemen stikstof op via NO3^- 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. 

Stikstof kringloop

Gebruikelijke route

(vergelijk met BINAS 93G)

1: Planten nemen nitraat (NO₃-) op.

2: Er vindt stikstofassimilatie plaats
     vorming aminozuren

(vorming eiwitten is voortgezette assimilatie)

3: Dier eet plant, verteert en assimileert eigen organische stoffen.

4: Bij dissimilatie komt ureum vrij. 

5: Rottingsbacterien breken ureum af tot NH₃

6: NH₃ lost in (grond)water op tot NH₄+

7: Nitrietbacterien zetten NH₄+ om in NO₂-

8: Nitraatbacterien zetten NO₂- om in NO₃-

Andere routes

'Verstorende' routes:

- NO₃-  > NH₄+    ammonificatie

- NO₃- > N_{2 (g)    denitrificatie}

Er kan stikstof (tijdelijk) verloren gaan via:

- uitspoeling in de bodem (NH₄- en NO₃-)  

- vervluchtiging (NH₃)

Bijzondere route

Sommige bacteriën kunnen ammoniak (NH₃) omzetten in N₂(g).  

Deammonificatie!

Gevolg: bodem minder voedselrijk voor planten.

Weer andere bacteriën kunnen N₂ (g) omzetten in NH_3.

Stikstoffixatie!

Gevolg: bodem voedselrijker.

!! Groenbemesten

Leerdoelen BS 6: Kringlopen

1. Je kunt de koolstofkringloop uitleggen

2. Je kunt de stikstofkringloop uitleggen

3. Je kunt de BINAStabellen gebruiken (93F en 93G)

Aan de slag

Maken opdracht 25, 30, 32, 36, 42-51

en begrippenlijsten BS 4, 5 en 6