H15 - Kwetsbare ecosystemen
15.1 - Energiestromen
Een ecosysteem is een gebied met een wisselwerking tussen de organismen onderling
(biotische factoren) en hun omgeving (abiotische factoren). In elk ecosysteem gebruiken
organismen energie om organische stoffen te vormen. Organische stoffen hebben allemaal
het element C waaraan H-atomen gekoppeld zijn en zijn gemaakt door een organisme.
Door fotosynthese maken planten (en sommige bacteriën) met behulp van zonlicht glucose
(C6H12O 6) uit CO 2 en H2O. Hierbij komt ook O 2 vrij. CO 2 en H2O zijn anorganische stoffen:
die komen vrij in de natuur voor. De energie die planten via fotosynthese vastleggen, is
beschikbaar voor alle andere organismen in het ecosysteem. Elk organisme gebruikt een
deel van de organische stoffen als bouwstof of als energiebron.
Aan het begin van elke voedselketen staan organismen
die energie vastleggen in organische verbindingen:
producenten van het ecosysteem. Planten zijn
foto-autotrofe organismen, organismen die met behulp
van lichtenergie organische stoffen maken uit
anorganische stoffen. Heterotrofe organismen zijn de
consumenten van het ecosysteem. Zij gebruiken de
energie in productenten als bouwstof en als brandstof.
Daarbij verlaat een deel van de energie de consumenten
als warmte. Schimmels en bacteriën leven van gestorven
organismen en hun organische afvalproducten. Deze
reducenten staan aan het einde van een voedselketen.
Sommige bacteriën werken met chemosynthese: het opbouwen van organische stoffen uit
anorganische met behulp van energie die vrijkomt bij een chemische reactie met
anorganische stoffen (chemische energie). Denk bijvoorbeeld aan nitrietbacteriën: NH4+
oxideert tot NO 2-, en met de vrijkomende energie vormt het beestje glucose uit CO 2 en H2O.
In Binas 93G zijn meerdere van zulke chemo-autotrofe bacteriën te vinden. Zij spelen een
belangrijke rol in het hergebruik van stikstof door planten. NO 3-, dat een afvalstof is van
nitraatbacteriën, wordt door planten weer opgenomen om eiwitten te vormen. Als een plant
rot, komt er NH4+ vrij, dat weer wordt gebruikt door nitrietbacteriën. Zo ontstaat kringloop.
Ecosystemen kunnen bedreigd worden, bijvoorbeeld door klimaatverandering of toerisme.
Dat maakt gebieden kwetsbare ecosystemen.
1
, 15.2 - Populaties
De fitness, het vermogen om bepaalde allelen door te geven aan de volgende generatie, is
belangrijk voor de populatie van een soort. Een gevarieerde genetische samenstelling van
de populaties verhoogt de overlevingskansen van de populatie. Als de populatie te klein
wordt, komt er inteelt: dieren paren alleen met familieleden. Dat leidt tot lichamelijke
gebreken. Behalve inteelt kan ziekte ook een probleem vormen in een populatie. Hierdoor
overlijden vele organismen. Door predatie kunnen populaties ook kleiner worden. Ook
kunnen parasieten, bijvoorbeeld teken, een probleem vormen. Zulke ongunstige biotische
factoren beïnvloeden de populatie negatief. Daarnaast kunnen ook ongunstige abiotische
factoren (bijvoorbeeld extreme koude winter) een negatief effect hebben op een populatie.
Populaties nemen af door sterfte en emigratie. Zij groeien door geboorte en immigratie.
Hierbij is het reproductiegetal belangrijk. Het R-getal vindt men in een formule met
meerdere factoren. Het getal zelf kan gelijk zijn aan 1 (dan blijft de populatie hetzelfde),
kleiner zijn dan 1 (dan daalt de populatie) en groter zijn dan 1 (dan stijgt de populatie).
Grotere gebieden bevatten vaak meerdere habitats en ecologische niches. Een habitat is
het leefgebied van een bepaald organisme en zijn niche is zijn taak in dat gebied. De
grootste biodiversiteit vindt men daar waar ecosystemen in elkaar overgaan. Het
tussenliggende gebied vormt een gradiëntecosysteem. Denk aan het verloop van hoog
naar laag, van nat naar droog, van voedselrijke naar voedselarme bodem etc. Dat leidt tot
verschillen in begroeiing en verschillen in bewoners.
Er is een verband tussen de biodiversiteit en factoren als de grootte van het eiland en de
afstand die organismen moeten afleggen om er te komen: de eilandtheorie (Binas 93C).
Vanaf het vasteland koloniseren soorten het eiland. Dat gaat in het begin snel, maar de
immigratie neemt af naarmate het eiland zich vult met soorten. Tegelijkertijd verdwijnen er
soorten door bijvoorbeeld brand of ziekte. De kans dat er soorten verdwijnen, neemt toe
naarmate er meer soorten zijn. Er is een dynamisch evenwicht tussen het aantal soorten
dat door immigratie het eiland koloniseert en het aantal soorten dat uitsterft.
De plaats van het evenwicht hangt af van de grootte van het eiland en de afstand van het
eiland tot het vasteland. Op een klein eiland (S) kunnen minder soorten leven dan op een
groot eiland (L). Tegelijkertijd is de kans op uitsterven op een klein eiland groot. Dat
betekent dat er in de evenwichtssituatie minder soorten op een klein eiland leven dan op een
groot eiland. Daarnaast is de migratie naar een nabijgelegen eiland (C) groot. Een
verafgelegen eiland (D) is lastiger te koloniseren. Zijn er soorten eenmaal gevestigd op
beide eilanden en zijn die eilanden even groot, dan is de kans op uitsterven gelijk. Er zijn
twee evenwichtspunten. Zie Binas 93C. Dit geldt ook voor andere gescheiden gebieden,
zoals bergtoppen en meren. Of organismen zo’n gebied koloniseren, hangt af van de
afstand en de hoeveelheid soorten die er al zijn. Ook hangt het af van de concurrentie
met andere soorten om habitats en niches.
Het founder effect: oorspronkelijke populaitie is divers → migratie van enkele individuen →
nieuwe gestichte populatie is minder divers. Het flessenhalseffect: oorspronkelijke populatie
divers → sterke daling populatiegrootte → nieuwe populatie is minder divers.
2
15.1 - Energiestromen
Een ecosysteem is een gebied met een wisselwerking tussen de organismen onderling
(biotische factoren) en hun omgeving (abiotische factoren). In elk ecosysteem gebruiken
organismen energie om organische stoffen te vormen. Organische stoffen hebben allemaal
het element C waaraan H-atomen gekoppeld zijn en zijn gemaakt door een organisme.
Door fotosynthese maken planten (en sommige bacteriën) met behulp van zonlicht glucose
(C6H12O 6) uit CO 2 en H2O. Hierbij komt ook O 2 vrij. CO 2 en H2O zijn anorganische stoffen:
die komen vrij in de natuur voor. De energie die planten via fotosynthese vastleggen, is
beschikbaar voor alle andere organismen in het ecosysteem. Elk organisme gebruikt een
deel van de organische stoffen als bouwstof of als energiebron.
Aan het begin van elke voedselketen staan organismen
die energie vastleggen in organische verbindingen:
producenten van het ecosysteem. Planten zijn
foto-autotrofe organismen, organismen die met behulp
van lichtenergie organische stoffen maken uit
anorganische stoffen. Heterotrofe organismen zijn de
consumenten van het ecosysteem. Zij gebruiken de
energie in productenten als bouwstof en als brandstof.
Daarbij verlaat een deel van de energie de consumenten
als warmte. Schimmels en bacteriën leven van gestorven
organismen en hun organische afvalproducten. Deze
reducenten staan aan het einde van een voedselketen.
Sommige bacteriën werken met chemosynthese: het opbouwen van organische stoffen uit
anorganische met behulp van energie die vrijkomt bij een chemische reactie met
anorganische stoffen (chemische energie). Denk bijvoorbeeld aan nitrietbacteriën: NH4+
oxideert tot NO 2-, en met de vrijkomende energie vormt het beestje glucose uit CO 2 en H2O.
In Binas 93G zijn meerdere van zulke chemo-autotrofe bacteriën te vinden. Zij spelen een
belangrijke rol in het hergebruik van stikstof door planten. NO 3-, dat een afvalstof is van
nitraatbacteriën, wordt door planten weer opgenomen om eiwitten te vormen. Als een plant
rot, komt er NH4+ vrij, dat weer wordt gebruikt door nitrietbacteriën. Zo ontstaat kringloop.
Ecosystemen kunnen bedreigd worden, bijvoorbeeld door klimaatverandering of toerisme.
Dat maakt gebieden kwetsbare ecosystemen.
1
, 15.2 - Populaties
De fitness, het vermogen om bepaalde allelen door te geven aan de volgende generatie, is
belangrijk voor de populatie van een soort. Een gevarieerde genetische samenstelling van
de populaties verhoogt de overlevingskansen van de populatie. Als de populatie te klein
wordt, komt er inteelt: dieren paren alleen met familieleden. Dat leidt tot lichamelijke
gebreken. Behalve inteelt kan ziekte ook een probleem vormen in een populatie. Hierdoor
overlijden vele organismen. Door predatie kunnen populaties ook kleiner worden. Ook
kunnen parasieten, bijvoorbeeld teken, een probleem vormen. Zulke ongunstige biotische
factoren beïnvloeden de populatie negatief. Daarnaast kunnen ook ongunstige abiotische
factoren (bijvoorbeeld extreme koude winter) een negatief effect hebben op een populatie.
Populaties nemen af door sterfte en emigratie. Zij groeien door geboorte en immigratie.
Hierbij is het reproductiegetal belangrijk. Het R-getal vindt men in een formule met
meerdere factoren. Het getal zelf kan gelijk zijn aan 1 (dan blijft de populatie hetzelfde),
kleiner zijn dan 1 (dan daalt de populatie) en groter zijn dan 1 (dan stijgt de populatie).
Grotere gebieden bevatten vaak meerdere habitats en ecologische niches. Een habitat is
het leefgebied van een bepaald organisme en zijn niche is zijn taak in dat gebied. De
grootste biodiversiteit vindt men daar waar ecosystemen in elkaar overgaan. Het
tussenliggende gebied vormt een gradiëntecosysteem. Denk aan het verloop van hoog
naar laag, van nat naar droog, van voedselrijke naar voedselarme bodem etc. Dat leidt tot
verschillen in begroeiing en verschillen in bewoners.
Er is een verband tussen de biodiversiteit en factoren als de grootte van het eiland en de
afstand die organismen moeten afleggen om er te komen: de eilandtheorie (Binas 93C).
Vanaf het vasteland koloniseren soorten het eiland. Dat gaat in het begin snel, maar de
immigratie neemt af naarmate het eiland zich vult met soorten. Tegelijkertijd verdwijnen er
soorten door bijvoorbeeld brand of ziekte. De kans dat er soorten verdwijnen, neemt toe
naarmate er meer soorten zijn. Er is een dynamisch evenwicht tussen het aantal soorten
dat door immigratie het eiland koloniseert en het aantal soorten dat uitsterft.
De plaats van het evenwicht hangt af van de grootte van het eiland en de afstand van het
eiland tot het vasteland. Op een klein eiland (S) kunnen minder soorten leven dan op een
groot eiland (L). Tegelijkertijd is de kans op uitsterven op een klein eiland groot. Dat
betekent dat er in de evenwichtssituatie minder soorten op een klein eiland leven dan op een
groot eiland. Daarnaast is de migratie naar een nabijgelegen eiland (C) groot. Een
verafgelegen eiland (D) is lastiger te koloniseren. Zijn er soorten eenmaal gevestigd op
beide eilanden en zijn die eilanden even groot, dan is de kans op uitsterven gelijk. Er zijn
twee evenwichtspunten. Zie Binas 93C. Dit geldt ook voor andere gescheiden gebieden,
zoals bergtoppen en meren. Of organismen zo’n gebied koloniseren, hangt af van de
afstand en de hoeveelheid soorten die er al zijn. Ook hangt het af van de concurrentie
met andere soorten om habitats en niches.
Het founder effect: oorspronkelijke populaitie is divers → migratie van enkele individuen →
nieuwe gestichte populatie is minder divers. Het flessenhalseffect: oorspronkelijke populatie
divers → sterke daling populatiegrootte → nieuwe populatie is minder divers.
2
