1

Ecosysteem in een fles

Door: Femke Hoeksma

2

Voorwoord: De keuze van een onderwerp voor mijn profielwerkstuk was een ingewikkeld proces. Na een uitgebreide oriëntatie ben ik tot de keuze van een gesloten ecosysteem gekomen. Dit is een onderwerp waarbij ik ook de mogelijkheid had tot het uitvoeren van een experiment. Het onderwerp sluit goed aan bij het vak biologie. Ik heb erg genoten van het uitvoeren van het practicum, en hoop dat u het met net zo veel plezier zal lezen als ik had tijdens het schrijven. Ik wil graag alvast mijn begeleider Michiel Kroon bedanken, voor het uitstekend begeleiden van mijn profielwerkstuk.

3

Inhoudsopgave

Inleiding.…………………………………………………………………………………………………...4 Hoofd- en deelvragen……………………………………………………………………………...….....6 Hoofdstuk 1: Gesloten ecosystemen……………………………………………………...…..……….7 1.1 Fotosynthese………………………………………………………………….…….7 1.2 Stikstofkringloop…………………………………………………………………...11 1.3 Conclusie…………………………………………………………………………..13 Hoofdstuk 2: Practicum 1……………………………………………………………………………....14 2.1 Hypothese………………………………………………………………………….14 2.2 Methode…………………………………………………………………………….14 2.3 Waarnemingen…………………………………………………………………….15 2.4 Conclusie…………………………………………………………………………..19 Hoofdstuk 3: Practicum 2………………………………………………………………………...…….20

3.1 Hypothese……………..…………………………………………………………...20 3.2 Methode…………………………………………………………………………….20

Hoofdstuk 4: Afsluiting…………………………………………………………………………….……21 3.1 Discussie………………………………………………………………..………... 21 3.2 Bronnenlijst………………………………………………………………………...21 3.3 Logboek…………………………………………………………………………….22

4

Inleiding: Mijn profielwerkstuk gaat over het maken van een gesloten ecosysteem. Omdat binnen een gesloten ecosysteem alles in balans moet zijn beperk ik mij tot de basis: een producent en een reducent. Een plant en bacteriën. Het idee van het maken van ecosysteem bestond bij mij al langer, maar toen ik meer informatie zocht vond ik dit plaatje. In deze glazen stolp zit nu al meer dan 40 jaar een plant afgesloten van de buitenlucht. Alles wat de plant verbruikt wordt gerecycled en kan hij weer gebruiken. Wat er binnen in de stolp gebeurde is wat ons als op deze wereld ook in leven houd. Daarom wilde ik graag meer ontdekken over wat zich daar binnen afspeelt. Dit concept is het antwoord op problemen die zich nu en in de toekomst zullen afspelen. Het idee van een gesloten ecosysteem wordt nu al toegepast door ruimtevaart organisatie ESA, door bijvoorbeeld het plas van de astronauten om te zetten in schoon drinkwater. Een gesloten ecosysteem zal ook de basis zijn voor het ruimteprogramma MARS ONE. In 2025 zullen 4 mensen een leven opbouwen op Mars, omdat ze niet genoeg eten, water en zuurstof voor de rest van hun leven mee kunnen nemen zullen ze hun eigen ecosysteem beginnen. 1

Dit zijn maar een paar voorbeelden, de mogelijkheden zijn eindeloos. De aarde is uitgeput en overbevolkt, vroeg of laat is al het drinkwater op en breken er oorlogen uit. Neem je eigen ecosysteem mee en verhuis naar Mars. Je poep en plas worden afgebroken door bacteriën en omgezet tot voedingsstoffen voor planten. Zij maken op hun beurt zuurstof en voedingsstoffen voor jou. Er is ook al wel eens onderzoek naar gesloten ecosystemen in het groot gedaan, Biosphere 2. Het onderzoek speelden zich af in Arizona (USA) in een soort kas (dome) van 3 voetbalvelden groot. De ruimte is tussen 1987 en 1991 gebouwd om te dienen als onderzoeksruimte voor het testen van de invloed van mensen op de atmosfeer. Er werd ook onderzoek gedaan naar de manipulatie van de atmosfeer en hoe de organisme daar op reageerde. Er werd ook onderzocht of mensen zich in de dome konden voeden van wat er verbouwd werd. Dit was allemaal mogelijk zonder dat de aarde aangetast werd. De ‘dome’ werd ingericht met verschillende klimaten, tropisch regenwoud, savanne, woestijn een mangrovebos en zelfs een oceaan. Er waren ook kippen, geiten, vissen en koralen. 2

5

Biosphere 2 De eerste missie was van 26 september 1991 tot 26 september 1993, wie zich precies in de Biosphere dome bevonden is niet helemaal duidelijk, maar het zou gaan om een stuk of 8 mensen, dokters en onderzoekers. Alles wat er gebeurde werd bijgehouden, het eerste jaar had iedereen honger en vielen ze veel af. 80% van wat er nodig was voor een verantwoord dieet was verbouwd in de dome. Tijdens het tweede jaar van het onderzoek was er veel minder honger omdat er veel meer eten geproduceerd werd. Ook was het verteringsstelsel efficiënter geworden, er werd veel meer voedingsstoffen gehaald uit het eten. Aan het eind van de drie jaar was er veel veranderd in de dome, De woestijn was te nat, vissen gingen dood, de mieren en kakkerlakken populatie nam heel snel toe en de CO2 niveaus schommelde tussen zomer en winter, dag en nacht.3 Al deze problemen wijzen op een slechte balans binnen het ecosysteem. Omdat ik dit binnen mijn eigen ecosystemen wil voorkomen heb ik de opzet en uitvoer van Biosphere 2 goed doorgenomen. Na veel onderzoek en verbeteringen aan de dome ging op 6 maart 1994 de tweede missie van start. Een maand later werden er door twee mensen van de eerste crew ruiten van de dome ingeslagen en nooddeuren opengezet, dit zorgde ervoor dat 10% van de atmosfeer uitgewisseld werd met de buitenlucht. Ze besloten het onderzoek te vervolgen, maar in september 1994 stopte Biosphere 2 ook. 3

Het onderzoek wat gedaan is in Biosphere 2 is heel belangrijk voor dat van mij omdat het laat zien wat er allemaal bij komt kijken om een optimale balans te hebben. De ecosystemen die ik ga maken tijdens mijn praktische onderzoek zullen niet zo groot zijn, omdat ik dan niet met heel veel factoren rekening hoef te houden zal de balans makkelijker te vinden zijn.

6

Om het onderzoek overzichtelijk te laten verlopen heb ik eerst een hoofdvraag opgesteld en deze verdeeld in deelvragen. Hoofdvraag: Is het mogelijk om met alledaagse materialen een gesloten ecosysteem te maken?

-Wat is een gesloten ecosysteem en hoe werkt het?

7

Hoofdstuk 1 Wat is een gesloten ecosysteem en hoe werkt het? Gesloten ecosystemen Een gesloten ecosysteem is een systeem dat zichzelf in stand kan houden zonder dat er stoffen uitgewisseld hoeven te worden met de omgeving. Dit kan onder andere omdat autotrofe organisme fotosynthese uitvoeren en bacteriën afvalstoffen afbreken. Autotrofe organisme zijn organisme die zichzelf kunnen voeden door van anorganische stoffen organische te maken. Dit zijn planten, algen en sommige bacteriën.4

Systeem aarde Een voorbeeld van een gesloten ecosysteem is de aarde. Om de aarde heen zijn allemaal gas lagen, dankzij de zwaartekracht worden die aangetrokken en vastgehouden. Ongeveer 4 miljard jaar geleden bestond de atmosfeer vrijwel alleen uit koolstofdioxide, dankzij de komst van planten en algen kwam er ook zuurstof in lucht. Hierdoor was er ruimte voor aerobe organisme om zich te ontwikkelen. Aerobe organisme gebruiken zuurstof voor dissimilatie. 1 Het systeem wordt in stand gehouden door verschillende kringlopen. Kringlopen zorgen er voor dat elementen rondgaan. De belangrijkste kringlopen zijn de waterkringloop, de koolstofkringloop, de stikstofkringloop en de zuurstofkringloop. De hydrologische kringloop bestaat uit het verdampen van oppervlaktewater wat als waterdamp in de atmosfeer komt en vervolgens in de vorm van neerslag weer op het oppervlakte of in de zee terecht komt. Planten spelen in deze kringloop ook een rol, het grondwater word door de wortels opgenomen en het meeste water verdampt vanuit de bladeren van een plant. Water wordt ook door planten gebruikt tijdens fotosynthese. De koolstofkringloop beschrijft alle processen waarmee het element koolstof door het systeem aarde circuleert. Fotosynthese wordt ook wel koolstofassimilatie genoemd, dat komt omdat er vanuit koolstof en water (anorganische stoffen) glucose gemaakt (organische stof) wordt. De zuurstof kringloop loopt voor een deel samen met de koolstofkringloop tijdens fotosynthese. Dan heb je ook nog de stikstofkringloop, de cyclus waarin stikstof vanuit de lucht de bodem of plant ingaat. Stikstof is heel belangrijk voor planten om aminozuren te maken. Fotosynthese en de stikstofkringloop zijn de processen die binnen mijn ecosysteem de cyclus in evenwicht houden, daarom ga ik daar hieronder verder op in. 1.1 Fotosynthese Fotosynthese is heel belangrijk om een ecosysteem in balans te houden omdat de hydrologische cyclus, de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop er doorheen lopen. Om deze reden ga ik in deze paragraaf diep in op het proces. Fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels (chloroplasten) van planten, hierbij word door middel van zonlicht en water koolstofdioxide omgezet in zuurstof en glucose: 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2. Dit proces gebeurd in twee delen: de lichtreactie en de donkerreactie. De lichtreactie vindt plaats in het membraan van de thylakoid. Dit is een compartiment in de chloroplasten. De donkerreactie vindt plaats buiten de thylakoid in de chloroplasten. 4

8

Dit is een schematische weergave van een plantaardige cel met daarin een chloroplast, en een chloroplast met daarin de thylakoid, daar vind lichtreactie plaats Lichtreactie

Ik ga de lichtreactie stapsgewijs uitleggen aan de hand van de bovenstaande afbeelding. Op het membraan van de thylakoid heb je twee fotosystemen. 6

1: Fotosysteem 2 absorbeert voornamelijk rood licht, de energie uit het licht wordt gebruikt om twee watermoleculen te splitsen in 4H+ en O2 en twee elektronen. De zuurstofatomen vormen zuurstofmoleculen en verlaten via de huismondjes op het blad de plant. Fotonen zijn lichtdeeltjes, als ze op het fotosysteem botsen geven ze als het waren hun energie af.7

2: De H+ ionen gaan de thylakoid in. 3: De elektronen die vrij zijn gekomen tijdens de splitsing van water hebben daarom een hoog energieniveau en worden gebruikt om van ADP, ATP te maken. Dit gebeurt in het enzym ATP-

9

synthase op het membraan van de thylakoid. 4: Fotosysteem 1 absorbeert iets donkerder rood licht, en gebruikt het energie hieruit ook om water te splitsen en elektronen vrij te maken. 5: De elektronen hebben een hoog energieniveau en worden via een klein eiwitmolecuul vervoerd naar het membraan-enzym NADP-reductase. 6: Hier wordt het energie gebruikt om de waterstof ionen aan de NADP te koppelen. Zo ontstaat NADPH2.5

12H2O + ADP + NADP -> 6O2 + ATP + NADPH2

Donkerreactie De gevormde ATP en NADPH2 moleculen gaan naar de donkerreactie. Tijdens deze reactie is geen licht nodig als bron van energie omdat de energie van de fotonen al vastgelegd is in ATP die tijdens de lichtreactie gevormd is. De moleculen die nodig zijn om glucose te maken zijn allemaal aanwezig in de vloeistof rondom de thylakoid in de chloroplast. Glucose wordt gevormd door een kringloop van koolstofverbindingen. Om 1 molecuul glucose te vormen moet de kringloop 6 keer doorlopen worden.

Ik ga de donkerreactie stapsgewijs uitleggen aan de hand van de bovenstaande afbeelding. 1: Eerst word er een ribulose-di-fosfaat molecuul gevormd. 2: 6 Ribulose-di-fosfaat moleculen reageren met 6CO2 en 6H2O moleculen. Dit vormt 12 C3 moleculen.

10

3: 2 van de 12 C3 moleculen worden door het energie uit 12 ATP en door reductie van 12 NADPH2 omgezet in glucose (C6H12O6), de andere 10 C3 moleculen vervolgen de kringloop. 4: Er zijn 6 ATP moleculen nodig om 10C3 moleculen om te zetten in 6 moleculen ribulose-di-fosfaat. In de hele cyclus worden 6 moleculen water gebruikt en er worden er 12 gemaakt, zodat er per gemaakt glucose molecuul 6 H2O overblijft. 5

6 CO2 + ATP + NADPH2 -> glucose + ADP + NADP Als al de glucose in de cel van de plant zou blijven zou de osmotische waarde veel te hoog worden, daarom wordt glucose meteen omgezet in zetmeel. Het zetmeel wordt opgeslagen in de chloroplasten van de cel. Als de plant ergens anders glucose nodig heeft wordt het zetmeel weer omgezet in glucose en opgelost in water. Zo kan het de hele plant door. Een heterotroof organisme is een organisme dat zichzelf niet kan voeden, zoals een plant dat doet met fotosyntese, maar het heeft andere organisme nodig om voedingsstoffen te produceren. Een plant kan door fotosynthese haar eigen energie maken, en met die enerie Het leven op aarde is mogelijk dankzij fotosynthese. Niet alleen wordt zonlicht omgezet in voedingsstoffen, maar daar komt ook zuurstof bij vrij wat wij nodig hebben om te blijven leven. 3

11

1.2 Stikstofkringloop Aminozuren Eiwitten zijn niet alleen belangrijk voor een mens, ook voor een plant. Eiwitten helpen bijvoorbeeld met het regelen van allerlei processen in de cellen van een organisme, ook zijn eiwitten belangrijk voor de bouw van spieren. Eiwitten worden in de cellen van organisme gemaakt door verschillende aminozuren aan elkaar te koppelen. Er bestaan 20 verschillende aminozuren, welke aminozuren, hoeveel en de structuur zorgt voor een ander eiwit. Aminozuren bestaan altijd uit de zelfde basis een carboxylgroep ( COOH) en een aminogroep (H2N). Welk aminozuur het is hangt af van de restgroep

Structuurformule van een aminozuur Consumenten krijgen eiwitten van andere organisme binnen, in ons spijsverteringskanaal breken we de eiwitten af en op de membranen van de ribosomen in het cytoplasma van onze cel worden de aminozuren opnieuw aan elkaar gekoppeld tot het gewenste eiwit. Planten kunnen alle aminozuren die ze nodig hebben zelf maken, maar dan moeten ze daar wel de benodigde stoffen voor hebben. Aminozuren zijn opgebouwd uit koolstof, waterstof en stikstof verbindingen. Koolstof halen de planten uit de lucht als CO2, waterstof uit de bodem als H2O. Maar hoe komen de planten aan stikstof? Stikstofkringloop In het geval van mijn onderzoek zijn er geen consumenten die de voedingstoffen van de plant nodig hebben. Er zijn wel bacteriën die de zuurstof van de plant gebruiken. Het zuurstof gebruiken de bacteriën namelijk tijdens de omzetting van organische stoffen naar stikstof.8

Om aminozuren te maken heeft een plant stikstof nodig. Planten nemen dit op uit de bodem als nitraat (NO 3-) of ammonium (NH4

+). Doormiddel van de onderstaande afbeelding ga ik stapsgewijs de stikstof uitleggen.

12

Een schematische weergave van de stikstofkringloop 1: Eiwitten en andere organische materialen die stikstof bevatten komen in de aarde terecht. Vanaf daar wordt het eerst verteerd door schimmels, anaerobe bacteriën en aerobe bacteriën. De eiwitten worden in dit proces omgezet is stikstof verbindingen die minder makkelijk afbreekbaar zijn. 2: De aminozuren worden afgebroken in koolstofdioxide en in ammoniak, bij dit proces komt ATP vrij. 3: Het ammoniumnon dat gevormd is kan makkelijk opgenomen worden door de plant, maar er wordt ook ammoniak gevormd. Dit kan niet direct worden opgenomen door de plant en wordt eerst door nitriet-bacteriën omgezet van ammoniak in nitriet (NO2

-). Dit proces heet nitrificatie. Nitriet-bacteriën zijn autotroof en gebruiken chomolyse voor het maken van suikers. Chemolyse is een vorm van koolstofassimilatie net als fotosynthese, ammonium met koolstofdioxide en water wordt omgezet in nitriet en suikers. 4: Nitriet kan ook niet door de planten opgenomen worden, dus helpen nitraat-bacteriën om van nitriet nitraat (NO3

-) te maken. Nitraat is de belangrijkste stikstofbron voor groene planten. 5: Er zijn ook bacteriën die nitraat omzetten in lachgas (N2O). Dit zijn de denitrificerende bacteriën, het zuurstof dat ze nodig hebben voor de verbranding halen ze uit de nitraat. Lachgas is schadelijk voor het milieu omdat het het broeikaseffect versterkt.

6: Nitriet en ammoniak zijn giftige stoffen, een overschot van deze stoffen in de bodem is niet

13

goed. De anammox bacteriën zetten nitriet en ammoniak om in stikstofgas (N2), dit gas is niet giftig en gaat gewoon weer de atmosfeer in. 7: Dit gas kan door de plant ook weer opgenomen worden dankzij de stikstof bindende bacteriën, bijvoorbeeld de wortelknolbacteriën. De wortelknolbacteriën bevinden zich op de wortels van voornamelijk groene planten en zetten stikstofgas om in ammonium.

8: Het ammonium en nitraat wordt door de wortels van de planten opgenomen en op de ribosomen van de cellen omgezet in aminozuren en eiwitten. Dit zijn de bouwstenen voor de cellen van een organisme. 9

1.3 Conclusie Antwoord op deelvraag: Wat is een gesloten ecosysteem en hoe werkt het? Een gesloten ecosysteem is een systeem dat zich in stand kan houden zonder dat er stoffen met de omgeving uitgewisseld kunnen worden. Dit kan door de processen fotosynthese en de stikstofkringloop. Tijdens fotosynthese wordt er eerst in de lichtreactie water, ADP en NADP omgezet in zuurstof ATP en NADPH2. Vervolgens wordt in de donkerreactie van CO2, NADPH2 en ATP, glucose, ADP en NADP gemaakt. Lichtreactie: 12H2O + ADP + NADP -> 6O2 + ATP + NADPH2

Donkerreactie: 6 CO2 + ATP + NADPH2 -> glucose + ADP + NADP Aminozuren zijn belangrijk voor de bouw van organisme. Om aminozuren te maken heeft een plant stikstof nodig, niet alleen halen de stikstof bindende bacteriën dat voor haar uit de atmosfeer, ook kan door nitrificatie ammoniak omgezet worden in nitraat.

14

Hoofdstuk 2 Praktisch onderzoek Is het mogelijk om met alledaagse materialen een gesloten ecosysteem te maken? 2.1 Hypothese Het maken van een gesloten ecosysteem met alledaagse materialen is mogelijk, de plant die het meest succesvol is heeft het minst water gekregen en staat op grond uit het tuincentrum. 2.2 Methode In het eerste hoofdstuk van mijn profielwerkstuk ben ik dieper ingegaan op de processen en kringlopen die binnen een gesloten ecosysteem een belangrijke rol spelen, maar om te onderzoeken of het ook mogelijk is om met alledaagse materialen een gesloten ecosysteem te maken ga ik een practicum uitvoeren. De aarde, het grootste gesloten ecosysteem, heeft producenten, reducenten en consumenten. Ik beperk mijn practicum tot de basis, een producent en een reducent. Dit doe ik omdat het anders te gecompliceerd wordt. Het onderzoek duurt drie weken, binnen die weken hou ik goed bij wat er in de fles gebeurt en hoe de plant zich gedraagt. Materialen -grote flessen (2liter) -aarde -plant -water Grond 1 = Aarde uit de tuin Grond 2 = Aarde uit het tuincentrum.

fles 1 2 3 4 5 6

Grondsoort (1 of 2)

1 1 1 2 2 2

Grond (gr) 300 321 390 210 165 215

Water (ml) 50 110 195 90 133 155

Op internet kon ik heel weinig vinden, over mensen die eerder een gesloten ecosysteem gemaakt hebben, of onderzoek er naar. Daarom heb ik besloten om zelf bij het begin te beginnen, mijn eerste onderzoek bestaat uit 6 plastic flessen. Omdat er in dit practicum zo veel variabelen zijn begin ik met de hoeveelheid water te variëren. Ik heb twee soorten grond gebruikt, grond uit mijn tuin. Deze grond is vrij vochtig en erg zwaar. De tweede soort grond die ik gebruik is veel droger, deze komt uit een zak van het tuincentrum en heet Fleurella bemeste tuingrond (40 liter). Fleurella tuingrond heeft het RHP keurmerk, dat staat voor veilige grond zonder ziektekiemen en vormt geen gevaar voor kinderen en zwangere vrouwen. 10

Eerst heb ik de eerste drie flessen gevuld met de aarde uit mijn tuin, daarna heb ik de andere

15

drie flessen gevuld met het aarde van het tuincentrum. In alle flessen verschild de hoeveelheid aarde een beetje omdat de vorm van de flessen niet gelijk is. In alle 6 de flessen heb ik een paardenbloem (met wortel) gedaan. Ik heb voor deze plant gekozen omdat hij zichzelf kan bevruchten. Dat is belangrijk zodat de plant kan voorplanten zonder hulp van andere organisme. Om te beginnen varieer ik met drie verschillende waterniveaus en twee verschillende bodems. De flessen 1 en 4 hebben het minst water gekregen. De hoeveelheid water tussen 1 en 4 verschilt omdat grond 1 van zich zelf al heel vochtig is en grond 2 heel droog. De flessen 3 en 6 hebben het meest water gekregen. Nadat ik het water bij de aarde en het plantje gedaan had heb ik de flessen afgesloten. De flessen staan niet in direct zonlicht, in een coole ruimte. 2.3 Waarnemingen Na een week Een week na de start van het practicum zijn er nog geen grote verschillen zichtbaar tussen de planten. Bijna alle flessen zijn een beetje geïmplodeerd. In fles drie is het water op de bodem gaan liggen en is een duidelijke scheiding te zien. Een aantal flessen vertoont ook wat waterdamp op de bovenkant van de fles. De bodem is fles 6 is heel erg vloeibaar, het plantje in deze fles is nog niet gegroeid. De andere planten zien er allemaal sterk uit. Er zijn nog geen duidelijke verschillen waar te nemen tussen de planten. Na twee weken In alle flessen zitten deuken, om er achter te komen waarom de flessen ‘imploderen’ had ik ze uit de coole ruimte gehaald, en goed bekeken. Na een aantal minuten in een andere warmere ruimte begonnen de flessen uit te deuken. Dit ging gepaard met een poppend geluid. Conclusie, door de kou neemt de druk in de fles af. Er is nog geen duidelijk verschil te zien tussen de planten die op de grond van het tuincentrum of grond uit de tuin staan. Er beginnen wel duidelijke verschillen op te treden tussen de planten die veel water en de planten die weinig water hebben gehad. De planten in de flessen 1 en 4 zien er het sterkst uit, de bladeren zijn donkergroen en staan sterk omhoog. De bladeren van de planten in de flessen 6 en 3 zij ook donkergroen alleen hangen ze een beetje omlaag. De meeste planten lijken gegroeid of stabiel, behalve de plant in fles 6, hier is nog geen sprake van groei. Wat er wel groeit in fles 6 is een grassprietje, deze is waarschijnlijk per ongeluk meegekomen met de aarde.

16

Het grassprietje in fles 6 Na drie weken Resultaten na drie weken:

Fles 1 2 3 4 5 6

Kleur van de bladeren

Donkergroen Donkergroen Donkergroen Groen/ licht groen

Donkergroen Donker groen

vertering van bladeren

Nee Ja, schimmel Nee Ja, bruine bladeren

Ja, bruine bladeren

Nee

vloeibaarheid van de aarde

Vast en kruimelig

Vast Laag water op de aarde

Vast Smeuïg Vloeibaar

condens op de fles

veel Gemiddeld Veel Weinig Veel Gemiddeld

Ik heb na drie weken gekeken naar de kleur van de bladeren omdat ik hieraan kan zien of de toevoer van voedingsstoffen naar de cellen en chloroplasten nog wel aan de gang is. Als de bladeren van de Paardenbloem een donkergroene kleur hebben betekend dat dat er een goede toevoer van stoffen naar de cellen is. Bij een van de bladeren in fles 4 is dit fenomeen duidelijk aan de gang. Bij de rest van de planten kun je alleen een iets lichtere kleur waarnemen.

17

Lichte kleur van een blad in fles 4 Na drie weken is het verschil tussen de planten al wat beter te zien, in fles 2 is nu duidelijke vertering door schimmels waar te nemen. In fles 4 en 5 zie je dat de onderste bladeren, die op de grond liggen steeds bruiner worden, en aan de randjes zwart. Maar je ziet ook dat de andere bladeren in fles 4 en 5 mooi donker groen van kleur zijn, en stevig omhoog wijzen.

Schimmel in fles 2 Ik heb ook de vloeibaarheid van de aarde bekeken. Ik heb de vloeibaarheid vergeleken met elkaar en daarop beoordeeld. In fles 3 is nog steeds een duidelijke scheiding tussen aarde en water zichtbaar. In het laagje water zie je nu ook stukjes van bladeren drijven. De aarde in fles 6 is helemaal gemengd met het water, als je goed kijkt zie je ook hier een scheiding tussen de aarde en het water, alleen is deze veel minder duidelijk. De bodem van fles 3 is redelijk vast, als je de fles voorzichtig heen en weer beweegt gebeurd er niets met de bodem. Als je het zelfde doet met fles 6 zie je dat de bodem bijna net zo vloeibaar is als het laagje water wat er op licht. De aarde in fles 5 is vast, maar je ziet duidelijk dat er veel water aanwezig is in de aarde. Voor

18

flessen 2 en 4 geldt dat de bodem vast is het water is niet zo zichtbaar als in fles 5 maar de bodem ziet er zeker ook niet zo droog uit als in fles 1, daar ziet de bodem er droog uit.

Scheiding water en aarde fles 3 Condens was meteen al zichtbaar, maar nu is er ook duidelijk verschil te zien in de hoeveelheid. Net als bij de vloeibaarheid van de aarde heb ik het onderling eerst vergeleken en dan beoordeeld. Fles 4 had het minst condens, er waren enkele druppels op de fles aanwezig. Fles 2 en 6 hadden allebei wat meer waterdamp dan fles 4. De flessen 1, 3 en 5 hadden het meest. Wat wel bij alle flessen het zelfde is, is de vorm van de druppels op de fles en de kant waar de druppels zich bevinden. De druppels bevinden zich allemaal aan de kant die naar het raam (de zon) toe staan, en hebben een boog vorm. Aan de buitenkant van de boog zijn de druppels heel klein, en is het echt damp. Aan de binnenkant van de boog zijn de druppels groot.

Waterdamp aan de binnenkant van fles 1 Wat is dat nou?! Ik had er al naar gezocht maar na drie weken heb ik voor het eerst een diertje waar kunnen nemen in een van mijn ecosystemen. Dit wormpje zou een Aaltje kunnen zijn, die leven in de

19

bodem en voeden zich van dode organische stof. Dit was niet de bedoeling omdat een ecosysteem met een consument lastiger te behouden is dan een ecosysteem zonder, maar aangezien ik aarde uit mijn tuin gebruikt heb wist ik dat dit zou kunnen gebeuren. Wat dit betekend voor mijn onderzoek is niet helemaal duidelijk.

Een wormpje in fles 1 2.4 Conclusie Helaas heb ik mijn ecosystemen maar drie weken kunnen observeren en kan ik alleen conclusies trekken over wat ik in deze weken heb gezien. De planten in de flessen 1, 3 en 4 doen het het best. Een duidelijk verband tussen de groei en de hoeveelheid water of de bodem soort heb ik helaas niet kunnen ontdekken. Vervolg onderzoek Omdat ik achteraf niet tevreden ben over de hoeveelheid variabelen van mijn eerste onderzoek, heb ik besloten om een tweede onderzoek te doen. Maar omdat ik nog wel nieuwsgierig ben naar de uitkomsten zal ik het verloop van het onderzoek op mijn blog plaatsen. http://geslotenecosysteem.wordpress.com/

20

3 Praktisch onderzoek 2 3.1 Hypothese Het is mogelijk om met alledaagse materialen een gesloten ecosysteem te maken, de plant die 50/75 ml water krijgt is het meest succesvol. 3.2 Methode Dit onderzoek doe ik omdat ik niet tevreden was met mijn eerste onderzoek. Een van de fouten was dat er te veel variabelen waren die ik niet allemaal kon variëren, daarom ga ik tijdens dit practicum niet twee, maar een soort aarde gebruiken. Ook gebruik ik in plaats van flessen potten. Wel gebruik ik tijdens dit onderzoek de zelfde soort planten, de paardenbloem. Materialen -grote potten -aarde -plant -water De aarde die ik gebruik is de aarde uit het tuincentrum, Fleurella. Ik nummer de zes potten en doe in elke pot 60 gram grond, met deze hoeveelheid is de pot gevuld tot 4 cm. Dan doe ik in elke pot een paardenbloem van dezelfde groote. Als laatst schenk ik in pot 1 25 ml water, in pot 2 50 ml, pot 3 75 ml, pot 4 100 ml, pot 5 125 ml en pot 6 150 ml water. Op deze manier heb ik alleen het water niveau gevarieerd. Pot 1 2 3 4 5 6 Grond (gr) 60 60 60 60 60 60 Water (ml) 25 50 75 100 125 150 Resultaten en vervolg Omdat dit onderzoek pas een aantal dagen bezig is zijn er nog geen resultaten, om toch iedereen op de hoogte te houden van de uitkomsten van het onderzoek kunt u mijn online blog bezoeken. Hierin laat ik elke twee weken zien hoe het gaat met de planten, en wat er zoal veranderd. Ik hoop dat u na het lezen van mijn onderzoeken enthousiast bent geworden en een keer een kijkje neemt op: http://geslotenecosysteem.wordpress.com/

21

Hoofdstuk 4 Afsluiting 3.1 Discussie Om te kijken hoe ik de volgende keer een groot onderzoek beter kan doen bespreek ik hier de tekortkomingen aan mijn profielwerkstuk. Ten eerste zijn er weinig voorbeelden, u heeft het plaatje op het voorblad van mijn werkstuk gezien, bij deze meneer was het niet de intentie om een gesloten ecosysteem te maken, het is gewoon vanzelf gegaan. Na (te) lang nadenken heb ik dat ook maar gedaan, met veel succes! Ten tweede gebeurden er heel weinig de eerste twee weken van het onderzoek, als ik eerder begonnen was had ik veel betere conclusies kunnen geven en betere voorspellingen kunnen doen over welk ecosysteem het het best zou doen. Een ander probleem is de nauwkeurigheid, omdat ik minimale middelen heb twijfel ik daar aan. Niet in elke fles heb ik de zelfde hoeveelheid bodem kunnen doen omdat de aarde uit de tuin heel klonterig was en de vorm van de flessen niet allemaal het zelfde. Het wormpje dat ik in een van de flessen gevonden heb kan ook een probleem opleveren voor de nauwkeurigheid van het onderzoek. Als het een consument is, en dus eet van de plant, is het een heel ander ecosysteem dan de andere 5 die geen consument hebben. Ik heb het tweede onderzoek begonnen omdat ik vond dat ik in het eerste te veel variabelen had gebruikt. Ik varieerde het waterniveau, de grondsoort en de vorm van de flessen. Met zo veel variabelen zou je onderzoek heel groot moeten zijn om tot juiste conclusies te komen. 3.2 Bronnenlijst 1: http://www.mars-one.com/ 2: http://b2science.org/earth/research 3: http://en.wikipedia.org/wiki/Biosphere_2 4: http://www.10voorbiologie.nl/index.php?cat=9&id=453&par=465&sub=482 5: http://www.vcbio.science.ru.nl/virtuallessons/leaf/photosynthesis/ 6: http://www.bioplek.org/animaties/fotosynthese/fotosynthmodel.html 7: http://www.10voorbiologie.nl/index.php?cat=9&id=453&par=465&sub=466 8: http://www.bioplek.org/animaties/ecologie/stikstof/stikstofkringloop.html 9: BINAS tabel 93 H Stikstofkringloop 10: http://www.rhp.nl/ http://ikhebeenvraag.be/vraag/31167 http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2267504/The-sealed-bottle-garden-thriving-40-years-fresh-air-water.html http://www.esa.int/SPECIALS/Melissa/index.html http://www.afstudeerbegeleider.nl/voorbeeld-plan-van-aanpak-scriptie-hoofdvraag-en-hypothesen/

22

3.3 Logboek Dit zijn de uren die ik buiten de RO tijd aan mijn PWS heb besteed.

Datum Tijd besteed (uur) Activiteit Behaalde resultaten/ gemaakte afspraken

Datum af

05-11-13 1 Bedenken en inlezen in onderwerp

07-11-13 Deadline hoofd en deel vragen

niet gehaald….

12-11-13 2 hoofdvraag en deelvragen opgestuurd

Besproken met begeleider en wachten op NO/GO

21-11-13 hoofd en deelvragen goedgekeurd

check!

05-01-14 4 begin met practicum

05-01-14 2 meetwaarden verwerken

07-01-14 3 theorie fotosynthese + inleiding ect

11-01-14 4 theorie fotosynthese + theorie stikstof kringloop

12-01-14 2 resultaten week 1

15-01-14 3 theorie afmaken

19-01-14 4 reslutaten + Mars

20-01-14 1 Layout

22-01-14 3 Mars ONE

26-01-14 5 Lay-out + theorie + resultaten

23

28-01-14 2 Mars

29-01-14 5 EINDE

30-01-14 Inleveren generale profielwerkstuk

Check!

04-02-14 1 Bespreken feedback

05-02-14 1 Bespreken feedback

08-02-14 2 Start nieuw praktisch onderzoek

12-02-14 3 Verbeteren PWS

13-02-14 4 Verbeteren en afmaken pws

14-02-14 Inleveren profielwerkstuk

Check!