H17: stedelijke ecosystemen
§1
Fotosynthese: proces waarbij planten energierijk C tH12O6 (=glucose) maken uit CO2 en H2O met
behulp van zonlicht.
Anorganische stoffen: stoffen zonder energierijke CH-verbindingen, zoals CO 2 en H2O.
Organische stoffen: stoffen met energie rijke CH-verbindingen, zoals glucose.
Chemosynthese: het maken organische stoffen van CO2 en H2O door een aantal soorten bacteriën
(Binas 93G). Ze gebruiken chemische energie die vrijkomt bij de oxidatie (+O 2) van anorganische
stoffen zoals H2S, NH4+ en NO2-. Dit wordt gedaan door zwavel-, nitriet- en nitraatbacteriën. De
energie die planten en bacteriën via foto- en chemosynthese vastleggen, is beschikbaar voor andere
organismen in het ecosystemen. Elk organisme gebruikt een deel van de organische stoffen als
bouwstof of energiebron. Als het wordt gebruikt als energiebron, zal een deel het ecosysteem
verlaten als warmte.
Energiestroom:
- Autotrofe organismen producenten. De door hen gevormde organische stoffen voeden alle
organismen in dat ecosysteem (ze staan aan het begin van de voedselketen).
o Foto-autotrofe organismen: organismen die met behulp van lichtenergie organische
stoffen maken uit anorganische stoffen, zoals bijvoorbeeld planten.
o Chemo-autotrofe organismen: organismen die met behulp van chemische energie
organische stoffen maken uit anorganische stoffen.
- Heterotrofe organismen consumenten. Zij gebruiken organische stoffen. Bijvoorbeeld de
mens: de energie wordt gebruikt als brandstof voor bijvoorbeeld cel processen en de rest
verlaat het lichaam als warmte.
- Schimmels en bacteriën reducenten. Ze leven van gestorven producenten en consumenten
en hun organische afvalproducten. (ze staan aan het einde van de voedselketen). Wat er
uiteindelijk overblijft, zijn anorganische stoffen.
Microklimaat: lokale omstandigheden zijn anders dan dat je op grond van het klimaat zou
verwachten. Het microklimaat in de stad wijkt af van het klimaat in de omgeving door bijvoorbeeld
windbreking van huizen, warmte en afvalstoffen (CO 2 en NOx).
De specifieke abiotische factoren maken dat de stad eigen lokale omstandigheden heeft. Zelfs binnen
de stad kunnen verschillende microklimaten zijn.
§2
Als de tolerantiegrenzen (minimum en maximum voor een bepaalde abiotische factor; in het midden
hiervan zit het optimum) voor een abiotische factor worden overschreden, kunnen soorten
verdwijnen. Door de uitbreiding van steden verdwijnen de natuurlijke habitats van organismen,
waardoor ze zullen wegtrekken of sterven. Hierdoor zal de biodiversiteit afnemen.
Het kan ook zo zijn dat het microklimaat van een stad aangenamer is dan die in de omgeving. Het
aantal soorten neemt na verloop van tijd (weer) toe. Door de verscheidenheid aan habitats en niches
kan het aantal soorten in de stad erg groot zijn. De biodiversiteit neemt toe (neemt bijna altijd toe in
stad, omdat het ook gaat om genetische diversiteit van populaties).
In het centrum is er veel bebouwing en mensen, dus weinig biodiversiteit. In de buitenwijken leven
meer soorten organismen, zelfs meer dan in de omgeving van de stad. De buitenwijken vormen
namelijk een overgang tussen stad en omgeving. Dit is een gradiëntenecosysteem: een ecosysteem
waarbij de abiotische factoren van de ene kant naar de andere kant geleidelijk aan veranderen. Zo
neemt de gradiënt bebouwing geleidelijk af vanaf het centrum en de gradiënt vochtgehalte toe.
Adaptatie: soorten die ‘wennen’ aan de menselijk omgeving. Selectieprocessen rekken de
tolerantiegrenzen van de soort als het ware op. Door verandering in bouw of gedrag een van een
,soort, raakt het aangepast aan de heersende milieufactoren. Adaptatie duurt langer dan in gedrag
(Trial and error & imitatie).
Exoot: een organisme dat oorspronkelijk niet in een bepaald gebied voorkomt, maar er zich heeft
gevestigd.
Fitness: het vermogen om bepaalde allelen door te geven aan de volgende generatie. Populaties hun
fitness is groot als ze het goed doen, doordat er o.a. de samenstelling van de populatie gevarieerd is.
Flessenhalseffect: de verandering in allelfrequenties na een ramp waarbij het aantal
individuen/allelen sterk is afgenomen. Grote populaties zijn namelijk genetisch divers. Als er door
een ramp (bijv. strenge winter) individuen sterven, krijgt de nieuwe populatie een andere verhouding
van de allelfrequentie. Zo kan het dat bijvoorbeeld alleen nog groene parkieten overblijven i.p.v.
groene en gele.
Foundereffect: Wanneer enkele dieren een nieuwe populatie stichten op een geïsoleerde plek. Dit is
niet erg als de genetische variatie groot is, maar anders kunnen er erfelijke aandoeningen ontstaan.
Genetic drift: dieren kunnen elkaar lastig vinden en komen niet aan voortplanting toe. De allelen van
deze dieren verdwijnen uit de populatie, waardoor deze genetisch minder gevarieerd is.
Concurrentie: wanneer twee soorten overlappende habitat en niche hebben.
Wat is bepalend voor het wel of niet/ de snelheid van het migreren naar een stad (kan gezien worden
als eiland) als organisme?:
- Concurrentie een grote stad heeft meer niches en habitats dan een kleine. Als deze al bezet
is, zal een nieuwe populatie zich hier niet snel vestigen.
- De afstand grotere dieren kunnen hierdoor sneller de stad bereiken.
Eilandtheorie: een theoretisch model dat beschrijft hoeveel soorten er op een bepaald moment in
een min of meer geïsoleerd gebied voorkomen. Het legt een verband tussen de biodiversiteit en
factoren, zoals de grootte van het eiland.
a. Het aantal soorten dat op een eiland leeft, hangt af van de snelheid waarmee soorten er zich
vestigen en waarmee ze uitsterven.
b. Een groot eiland heeft meer habitats en niches dan een klein eiland. Er kunnen zich meer
soorten vestigen en de snelheid van uitsterven is kleiner. Op een groot eiland kunnen meer
soorten leven dan op een klein eiland.
c. Wanneer een eiland dicht bij het vasteland ligt en gemakkelijk te koloniseren is (kleine
afstand), is de biodiversiteit er groter dan op een vergelijkbaar eiland van het vasteland.
Al deze factoren hebben een evenwichtspunt (= het gemiddelde).
§3
Nederland exporteert en importeert veel voedsel. Dit is alleen niet duurzaam (veel verbranding van
dieselolie en dus veel CO2-uitstoot). Daarnaast is er ook kritiek op de monocultuur: boeren
verbouwen op grote stuken grond één gewas. Er is een grote kans op ziekten en plagen, want er
staan veel planten die genetisch hetzelfde zijn bij elkaar. Daarom worden pesticiden gebruikt tegen
insecten, schimmels en onkruid, maar die doden ook niet-schadelijke planten en dieren.
Eutrofiëring is een ander probleem: boeren bemesten hun land waar extra voedingsstoffen inzitten,
zoals Stikstof- en fosfaathoudende stoffen gewassen groeien, maar ook de planten buiten de
akker ze overwoekeren andere planten uit het gebied biodiversiteit neemt af in het
landbouwgebied.
Duurzame voedselproductie: een manier van voedsel produceren zonder schade aan het milieu toe
te brengen waarbij ook op de lange termijn mensen voldoende te eten hebben. Dit kan door
bijvoorbeeld stadslandbouw (moestuinen).
Voedselketen: opeenvolging van levende wezens die elkaar opeten.
Voedselweb: het geheel van voedselrelaties in een levensgemeenschap. In het voedselweb van de
stad zijn amper producenten, maar wordt het voedsel van mensen en dieren opgegeten door
afvaleters als begin. Er zijn weinig predatoren. Een voedselweb is allemaal voedselketens door elkaar.
Mensen beïnvloeden het ecosysteem in de stad (bron 10 in boek).
- Door bestrating en riolering zijn er minder hulpbronnen voor planten.
, - Beïnvloeden soortensamenstelling van planten door bijvoorbeeld tuinieren.
- Door eten geven aan herbivoren (zaden voor vogels), dus veranderen hulpbronnen.
- Door vogelhuisjes op te hangen, dus veranderen hulpbonnen voor carnivoren.
§4
Grondwater (put) is meestal schoner dan rivierwater, omdat het oppervlaktewater (vooral
regenwater) naar beneden zakt. Het gaat door een filter van verschillende lagen zand. Hierom wordt
dit tegenwoordig gebruikt als drinkwater, maar ook omdat het in vergelijking tot rivieren niet snel
opraakt door bijvoorbeeld droogte. De rivieren in Nederland zijn door vervuiling ongeschikt om te
drinken. Drinkwaterbedrijven zuiveren door het rivierwater op te slaan spaarbekkens (veel
verontreinigd water blijft hier achter) en daarna te brengen naar de duinen (filtering). Dit wordt weer
opgepompt. Het is dan mineraalrijk, maar zuurstofloos en smaakt vies. (Resten) van organische
stoffen en micro-organismen worden door beluchting en reiniging m.b.v. natronloog en actieve kool
verwijdert. Het water is dan nog niet zuiver genoeg om te drinken (het bevat nog bijv. diclofenac). In
NL is het drinkwater wel veilig genoeg om te drinken (geen hormonen, zware metalen etc.).
Toch moeten we zuinig omgaan met water, omdat:
- Niet iedereen toegang heeft tot water door een te grote bevolking(sgroei). Mensen gaan
vervuild water gebruiken, wat lijdt tot ziektes.
- Het waternetwerk is soms verouderd waardoor goed drinkwater dan verdwijnt.
Waterzuivering: het verwijderen van organische en andere stoffen uit het water.
In Nederland komt het afvalwater uit een stad terecht in een rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi).
1. Scheiding grove afval
2. Biologische reiniging van het water (zie bron 13)
a. Beluchten van water, waardoor de afbraak van organische stoffen door bacteriën
snel verloopt.
b. De bacteriën maken van de overgebleven organische stikstof verbindingen (o.a.
ureum) ammoniak. Dit wordt omgezet in NO 2-. Dit wordt weer omgezet in NO3- .
c. Dit wordt anaeroob omgezet in N2 (wordt een gas in de atmosfeer) door
denitrificerende bacteriën.
d. Andere bacteriën nemen onder anaerobe en nitraatarme omstandigheden de
fosfaten op. De fosfaat is evt. weer terug te winnen uit de bacteriën voor meststof.
e. Het overgebleven slib kan verbrand worden voor energie het gezuiverde water kan
naar het oppervlakte water toe.
§5
Fijnstof: bestaat uit hele kleine deeltjes die vooral vrijkomen bij de verbranding van fossiele
brandstoffen. Ze kunnen leiden tot irritatie van de luchtwegen, ontstekingen in de longblaasjes en
vroegtijdig overlijden.
Smog: luchtverontreiniging door met name uitlaatgassen (met fijnstof) en rook. Dit treedt het meest
op bij een hoge verkeersdichtheid en windstil weer.
Biobrandstof: brandstof gemaakt uit plantenmateriaal. Voordelen hiervan zijn minder fijnstof, het is
een hernieuwbare energiebron en het CO 2-gehalte in de atmosfeer wordt in principe niet verhoogd.
De planten hebben eerst de CO2 opgenomen en dezelfde hoeveelheid komt vrij bij de verbranding.
De nadelen zijn dat er veel landbouwgrond nodig is waar dan geen voedsel gebouwd kan worden en
tijdens de productie is de CO2-uitstoot hoger dan bij het produceren van gewone diesel. Daarom
proberen ze nu algen te gebruiken. Bij verbranding ontstaat geen fijnstof en de kweek gaat niet ten
koste van landbouwgrond. Ook groeien ze sneller dan planten, maar er ontstaat nog steeds CO 2 bij de
productie.
Recycling: het hergebruik van grondstoffen. Het overige afval gaat in verbrandingsovens, verdwijnt
op een vuilnisbelt of verandert in compost. Voordelen recyclen: levert werk op en een schoner
milieu. Nadelen recyclen: het belast het milieu door bijvoorbeeld schoonmaken (en dus ook vervuild
§1
Fotosynthese: proces waarbij planten energierijk C tH12O6 (=glucose) maken uit CO2 en H2O met
behulp van zonlicht.
Anorganische stoffen: stoffen zonder energierijke CH-verbindingen, zoals CO 2 en H2O.
Organische stoffen: stoffen met energie rijke CH-verbindingen, zoals glucose.
Chemosynthese: het maken organische stoffen van CO2 en H2O door een aantal soorten bacteriën
(Binas 93G). Ze gebruiken chemische energie die vrijkomt bij de oxidatie (+O 2) van anorganische
stoffen zoals H2S, NH4+ en NO2-. Dit wordt gedaan door zwavel-, nitriet- en nitraatbacteriën. De
energie die planten en bacteriën via foto- en chemosynthese vastleggen, is beschikbaar voor andere
organismen in het ecosystemen. Elk organisme gebruikt een deel van de organische stoffen als
bouwstof of energiebron. Als het wordt gebruikt als energiebron, zal een deel het ecosysteem
verlaten als warmte.
Energiestroom:
- Autotrofe organismen producenten. De door hen gevormde organische stoffen voeden alle
organismen in dat ecosysteem (ze staan aan het begin van de voedselketen).
o Foto-autotrofe organismen: organismen die met behulp van lichtenergie organische
stoffen maken uit anorganische stoffen, zoals bijvoorbeeld planten.
o Chemo-autotrofe organismen: organismen die met behulp van chemische energie
organische stoffen maken uit anorganische stoffen.
- Heterotrofe organismen consumenten. Zij gebruiken organische stoffen. Bijvoorbeeld de
mens: de energie wordt gebruikt als brandstof voor bijvoorbeeld cel processen en de rest
verlaat het lichaam als warmte.
- Schimmels en bacteriën reducenten. Ze leven van gestorven producenten en consumenten
en hun organische afvalproducten. (ze staan aan het einde van de voedselketen). Wat er
uiteindelijk overblijft, zijn anorganische stoffen.
Microklimaat: lokale omstandigheden zijn anders dan dat je op grond van het klimaat zou
verwachten. Het microklimaat in de stad wijkt af van het klimaat in de omgeving door bijvoorbeeld
windbreking van huizen, warmte en afvalstoffen (CO 2 en NOx).
De specifieke abiotische factoren maken dat de stad eigen lokale omstandigheden heeft. Zelfs binnen
de stad kunnen verschillende microklimaten zijn.
§2
Als de tolerantiegrenzen (minimum en maximum voor een bepaalde abiotische factor; in het midden
hiervan zit het optimum) voor een abiotische factor worden overschreden, kunnen soorten
verdwijnen. Door de uitbreiding van steden verdwijnen de natuurlijke habitats van organismen,
waardoor ze zullen wegtrekken of sterven. Hierdoor zal de biodiversiteit afnemen.
Het kan ook zo zijn dat het microklimaat van een stad aangenamer is dan die in de omgeving. Het
aantal soorten neemt na verloop van tijd (weer) toe. Door de verscheidenheid aan habitats en niches
kan het aantal soorten in de stad erg groot zijn. De biodiversiteit neemt toe (neemt bijna altijd toe in
stad, omdat het ook gaat om genetische diversiteit van populaties).
In het centrum is er veel bebouwing en mensen, dus weinig biodiversiteit. In de buitenwijken leven
meer soorten organismen, zelfs meer dan in de omgeving van de stad. De buitenwijken vormen
namelijk een overgang tussen stad en omgeving. Dit is een gradiëntenecosysteem: een ecosysteem
waarbij de abiotische factoren van de ene kant naar de andere kant geleidelijk aan veranderen. Zo
neemt de gradiënt bebouwing geleidelijk af vanaf het centrum en de gradiënt vochtgehalte toe.
Adaptatie: soorten die ‘wennen’ aan de menselijk omgeving. Selectieprocessen rekken de
tolerantiegrenzen van de soort als het ware op. Door verandering in bouw of gedrag een van een
,soort, raakt het aangepast aan de heersende milieufactoren. Adaptatie duurt langer dan in gedrag
(Trial and error & imitatie).
Exoot: een organisme dat oorspronkelijk niet in een bepaald gebied voorkomt, maar er zich heeft
gevestigd.
Fitness: het vermogen om bepaalde allelen door te geven aan de volgende generatie. Populaties hun
fitness is groot als ze het goed doen, doordat er o.a. de samenstelling van de populatie gevarieerd is.
Flessenhalseffect: de verandering in allelfrequenties na een ramp waarbij het aantal
individuen/allelen sterk is afgenomen. Grote populaties zijn namelijk genetisch divers. Als er door
een ramp (bijv. strenge winter) individuen sterven, krijgt de nieuwe populatie een andere verhouding
van de allelfrequentie. Zo kan het dat bijvoorbeeld alleen nog groene parkieten overblijven i.p.v.
groene en gele.
Foundereffect: Wanneer enkele dieren een nieuwe populatie stichten op een geïsoleerde plek. Dit is
niet erg als de genetische variatie groot is, maar anders kunnen er erfelijke aandoeningen ontstaan.
Genetic drift: dieren kunnen elkaar lastig vinden en komen niet aan voortplanting toe. De allelen van
deze dieren verdwijnen uit de populatie, waardoor deze genetisch minder gevarieerd is.
Concurrentie: wanneer twee soorten overlappende habitat en niche hebben.
Wat is bepalend voor het wel of niet/ de snelheid van het migreren naar een stad (kan gezien worden
als eiland) als organisme?:
- Concurrentie een grote stad heeft meer niches en habitats dan een kleine. Als deze al bezet
is, zal een nieuwe populatie zich hier niet snel vestigen.
- De afstand grotere dieren kunnen hierdoor sneller de stad bereiken.
Eilandtheorie: een theoretisch model dat beschrijft hoeveel soorten er op een bepaald moment in
een min of meer geïsoleerd gebied voorkomen. Het legt een verband tussen de biodiversiteit en
factoren, zoals de grootte van het eiland.
a. Het aantal soorten dat op een eiland leeft, hangt af van de snelheid waarmee soorten er zich
vestigen en waarmee ze uitsterven.
b. Een groot eiland heeft meer habitats en niches dan een klein eiland. Er kunnen zich meer
soorten vestigen en de snelheid van uitsterven is kleiner. Op een groot eiland kunnen meer
soorten leven dan op een klein eiland.
c. Wanneer een eiland dicht bij het vasteland ligt en gemakkelijk te koloniseren is (kleine
afstand), is de biodiversiteit er groter dan op een vergelijkbaar eiland van het vasteland.
Al deze factoren hebben een evenwichtspunt (= het gemiddelde).
§3
Nederland exporteert en importeert veel voedsel. Dit is alleen niet duurzaam (veel verbranding van
dieselolie en dus veel CO2-uitstoot). Daarnaast is er ook kritiek op de monocultuur: boeren
verbouwen op grote stuken grond één gewas. Er is een grote kans op ziekten en plagen, want er
staan veel planten die genetisch hetzelfde zijn bij elkaar. Daarom worden pesticiden gebruikt tegen
insecten, schimmels en onkruid, maar die doden ook niet-schadelijke planten en dieren.
Eutrofiëring is een ander probleem: boeren bemesten hun land waar extra voedingsstoffen inzitten,
zoals Stikstof- en fosfaathoudende stoffen gewassen groeien, maar ook de planten buiten de
akker ze overwoekeren andere planten uit het gebied biodiversiteit neemt af in het
landbouwgebied.
Duurzame voedselproductie: een manier van voedsel produceren zonder schade aan het milieu toe
te brengen waarbij ook op de lange termijn mensen voldoende te eten hebben. Dit kan door
bijvoorbeeld stadslandbouw (moestuinen).
Voedselketen: opeenvolging van levende wezens die elkaar opeten.
Voedselweb: het geheel van voedselrelaties in een levensgemeenschap. In het voedselweb van de
stad zijn amper producenten, maar wordt het voedsel van mensen en dieren opgegeten door
afvaleters als begin. Er zijn weinig predatoren. Een voedselweb is allemaal voedselketens door elkaar.
Mensen beïnvloeden het ecosysteem in de stad (bron 10 in boek).
- Door bestrating en riolering zijn er minder hulpbronnen voor planten.
, - Beïnvloeden soortensamenstelling van planten door bijvoorbeeld tuinieren.
- Door eten geven aan herbivoren (zaden voor vogels), dus veranderen hulpbronnen.
- Door vogelhuisjes op te hangen, dus veranderen hulpbonnen voor carnivoren.
§4
Grondwater (put) is meestal schoner dan rivierwater, omdat het oppervlaktewater (vooral
regenwater) naar beneden zakt. Het gaat door een filter van verschillende lagen zand. Hierom wordt
dit tegenwoordig gebruikt als drinkwater, maar ook omdat het in vergelijking tot rivieren niet snel
opraakt door bijvoorbeeld droogte. De rivieren in Nederland zijn door vervuiling ongeschikt om te
drinken. Drinkwaterbedrijven zuiveren door het rivierwater op te slaan spaarbekkens (veel
verontreinigd water blijft hier achter) en daarna te brengen naar de duinen (filtering). Dit wordt weer
opgepompt. Het is dan mineraalrijk, maar zuurstofloos en smaakt vies. (Resten) van organische
stoffen en micro-organismen worden door beluchting en reiniging m.b.v. natronloog en actieve kool
verwijdert. Het water is dan nog niet zuiver genoeg om te drinken (het bevat nog bijv. diclofenac). In
NL is het drinkwater wel veilig genoeg om te drinken (geen hormonen, zware metalen etc.).
Toch moeten we zuinig omgaan met water, omdat:
- Niet iedereen toegang heeft tot water door een te grote bevolking(sgroei). Mensen gaan
vervuild water gebruiken, wat lijdt tot ziektes.
- Het waternetwerk is soms verouderd waardoor goed drinkwater dan verdwijnt.
Waterzuivering: het verwijderen van organische en andere stoffen uit het water.
In Nederland komt het afvalwater uit een stad terecht in een rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi).
1. Scheiding grove afval
2. Biologische reiniging van het water (zie bron 13)
a. Beluchten van water, waardoor de afbraak van organische stoffen door bacteriën
snel verloopt.
b. De bacteriën maken van de overgebleven organische stikstof verbindingen (o.a.
ureum) ammoniak. Dit wordt omgezet in NO 2-. Dit wordt weer omgezet in NO3- .
c. Dit wordt anaeroob omgezet in N2 (wordt een gas in de atmosfeer) door
denitrificerende bacteriën.
d. Andere bacteriën nemen onder anaerobe en nitraatarme omstandigheden de
fosfaten op. De fosfaat is evt. weer terug te winnen uit de bacteriën voor meststof.
e. Het overgebleven slib kan verbrand worden voor energie het gezuiverde water kan
naar het oppervlakte water toe.
§5
Fijnstof: bestaat uit hele kleine deeltjes die vooral vrijkomen bij de verbranding van fossiele
brandstoffen. Ze kunnen leiden tot irritatie van de luchtwegen, ontstekingen in de longblaasjes en
vroegtijdig overlijden.
Smog: luchtverontreiniging door met name uitlaatgassen (met fijnstof) en rook. Dit treedt het meest
op bij een hoge verkeersdichtheid en windstil weer.
Biobrandstof: brandstof gemaakt uit plantenmateriaal. Voordelen hiervan zijn minder fijnstof, het is
een hernieuwbare energiebron en het CO 2-gehalte in de atmosfeer wordt in principe niet verhoogd.
De planten hebben eerst de CO2 opgenomen en dezelfde hoeveelheid komt vrij bij de verbranding.
De nadelen zijn dat er veel landbouwgrond nodig is waar dan geen voedsel gebouwd kan worden en
tijdens de productie is de CO2-uitstoot hoger dan bij het produceren van gewone diesel. Daarom
proberen ze nu algen te gebruiken. Bij verbranding ontstaat geen fijnstof en de kweek gaat niet ten
koste van landbouwgrond. Ook groeien ze sneller dan planten, maar er ontstaat nog steeds CO 2 bij de
productie.
Recycling: het hergebruik van grondstoffen. Het overige afval gaat in verbrandingsovens, verdwijnt
op een vuilnisbelt of verandert in compost. Voordelen recyclen: levert werk op en een schoner
milieu. Nadelen recyclen: het belast het milieu door bijvoorbeeld schoonmaken (en dus ook vervuild
