Thema 5WERKING

VAN ECOSYSTEMEN

DEE

L 3

Eco

logi

e

kwalpoliephazelmuis

Ecologie bestudeert ecosystemen1

1.1 Wat is een ecosysteem?

ECOLOGIE:

Wetenschap die de ecosystemen bestudeerd

ECOSYSTEEM:

Geheel van relaties tussen de organismen van een levensgemeenschap én de relaties tussen die organismen en de abiotische factoren van het biotoop

Enkele relaties binnen het ecosysteem van een vijver

1.2 Verschillende niveaus van ecologisch onderzoek

Ecologen bestuderen de relaties tussen organismen onderling en tussen organismen en hun omgeving.

Relaties kunnen op verschillende niveaus onderzocht worden.

niveau van het individu

niveau van de levensgemeenschap

niveau van het ecosysteem

niveau van de populatie

1.3 Voorbeeld van ecologisch onderzoek

Ecologen bestuderen de gevolgen van het windmolenpark voor het Noordzee-ecosysteem

Onderzoek door ecologen toont aan dat het windmolenpark een beschermende omgeving biedt voor heel wat organismen die onder druk staan door overbevissing.Het gebied vervult een ‘kraamkamerfunctie’ voor bv. jonge kabeljauw, garnalen, …Er mag niet gevist worden, er leven allerlei organismen op de palen, …Door voedselaanbod ook bruinvissen, dolfijnen, zeehonden, …

2.1 Voedselkringloop

Organismen worden o.b.v. hun rol in de voedselrelaties ingedeeld in 3 hoofdgroepen

2.1.1 Producenten Produceren energierijke organische stoffen uit

energiearme anorganische stoffen Autotroof (fotosynthese!) Afhankelijk van zonlicht Begin van elke voedselketen Planten en fytoplankton

Voedselrelaties in een ecosysteem2

2.1.2 Consumenten

Voeden zich met energierijke organische stoffen Heterotroof Herbivoren, carnivoren, omnivoren, detrivoren

2.1.3 Reducenten

Breken organisch afval (resten van producenten en consumenten) af tot anorganische stoffen (H2O, CO2, NO3

-, …) Sluiten de voedselkringloop

foto

synth

ese

2.2 Voedselpiramiden

Elke verdieping van een voedselpiramide komt overeen met een schakel uit de voedselketen of trofisch niveau (voedselniveau)

Voedselrelaties kunnen op 3 manieren worden voorgesteld:

Piramide van aantallen Piramide van biomassa Piramide van energie

2.2.1 Piramide van aantallen

Elk voedselniveau vertegenwoordigt een bepaald aantal organismen

2.2.2 Piramide van biomassa

Biomassa = droge massa (totale massa – H2O) Overgang van ene voedselniveau naar het volgende gaat telkens

gepaard met een biomassaverlies van ± 90 % Hoe zou je aan de hand van dit gegeven zelf een kleine bijdrage

kunnen leveren aan het verminderen van de honger in de wereld? (lees p. 147)

2.2.3 Piramide van energie

Biomassa vertegenwoordigt een bepaalde hoeveelheid chemische energie

Overgang van ene voedselniveau naar het volgende gaat telkens gepaard met een energieverlies van ± 90 %

Producenten benutten slechts 1 % van de zonne-energie om vast te leggen in organische stoffen

1 %

Energiestroom in een ecosysteem3

Energie aanwezig in de biomassa van het ene voedselniveau (trofische niveau) stroomt gedeeltelijk door naar het volgende voedselniveau en stroomt gedeeltelijk weg uit de voedselketen

1 % van de lichtenergie wordt door de producenten vastgelegd als chemische energie in organische stoffen (suikers, eiwitten, vetten)

Bij de overgang van het ene voedselniveau naar het andere gaat telkens een groot gedeelte van de chemische energie uit de biomassa verloren (cfr. onderstaande grafiek)

Dit energieverlies heeft verschillende oorzaken:• Soms sterven organismen zonder dat ze worden opgegeten• Dikwijls wordt slechts een deel van een organisme opgegeten (vb. bot

niet)• In de uitwerpselen zitten nog onverteerde stoffen• Via celademhaling gebruiken organismen een deel van de energie• Veel energie komt vrij als warmte

Voorbeeld: energiestroom van gras naar mens

330 kJ is amper 0,5 % van de chemische energie die in het gras aanwezig was!

Materiekringlopen in ecosystemen4

4.1 Koolstofkringloop

De koolstofkringloop wordt ondersteund door 3 processen:

• Koolstofassimilatie via fotosynthese C uit CO2 wordt door producenten vastgezet in organische stoffen (glucose, …)

• Celademhaling door verbranding van organische stoffen komt CO2 terug vrij in de lucht

• Verbranding van fossiele brandstoffen CO2 vrij in de lucht door industrie, verkeer, verwarming, vulkanen, …

Schematische voorstelling van de koolstofkringloop

4.2 Zuurstofkringloop

Fotosynthetiserende organismen brengen zuurstof in de lucht O2 is nodig voor verbranding van fossiele brandstoffen O2- en CO2-kringloop zijn met elkaar verbonden

4.3 Stikstofkringloop

Stikstof (N) is noodzakelijk voor de bouw van eiwitten, DNA, bladgroen, …

79 % van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas (N2), maar planten en dieren kunnen N2 niet gebruiken als bron voor eiwitproductie

N2 uit de lucht kan wel door bepaalde bodembacteriën of wortelknolbacteriën worden omgezet tot nitraationen (NO3

-) of ammoniumionen (NH4

+) (stikstoffixatie)

Planten kunnen NO3- en NH4

+ opnemen en gebruiken voor de productie van plantaardige eiwitten (stikstofassimilatie)

Dieren kunnen plantaardige eiwitten verteren en omzetten in dierlijke eiwitten

Vereenvoudigde stikstofcyclus

N2N2

stikstoffixatie door stikstoffixerende bacteriën

denitrificatie door denitrificerende bacteriën

NO 3-

Wijzigingen in een ecosystemen5

5.1 Dynamiek van een ecosysteem

Ecosysteem met lage dynamiek:• Abiotische factoren blijven ± stabiel• Soortsamenstelling blijft min of meer constant• Voorbeelden: hooiweide, oud bos

hooiweide

Ecosysteem met hoge dynamiek:

• Sterk schommelende abiotische factoren (bv. t° verschillen, variatie in water- of zoutgehalte, veel wind, …)

• Soortendiversiteit is relatief laag• Voorbeelden: slikken en schorren, gazon, …

5.2 Successie en climax

5.2.1 Successie: evolutie van een levensgemeenschap doorheen de tijd (geleidelijke verandering van soortsamenstelling)

Primaire successie: • Een gebied met totale afwezigheid van organische stoffen en

plantenzaden• Successie komt hier traag op gang en neemt meer tijd in beslag• Voorbeelden: nieuw vulkaaneiland, gletsjermorene, …

Secundaire successie: • Een gebied waar organische stoffen en plantenzaden aanwezig zijn• Successie komt hier snel op gang• Voorbeelden: successie op een kale vlakte na een bosbrand, verlanding

van een vijver

Successie begint met pioniersvegetatie en evolueert naar een climaxstadium

Voorbeeld van primaire successie op gletsjerpuin• Ontstaan van een pioniersecosysteem

mossenkorstmos grassen struikenkruiden bomen

S u c c e s s i e

Voorbeeld van secundaire successie na bosbrandVerbrande bodem

Zaden van grassen en kruidachtige planten ontkiemen

Pioniersstruiken verschijnen (vb. vlier)

Lichtboomsoorten (vb. berk en wilg)

Halfschaduwboomsoorten (vb. eik)

Schaduwboomsoorten (vb. beuk)

SUCCESSIE

CLIMAXSTADIUM

DYNAMIEK

Bosbrand, storm, …

5.2.2 Eindpunt van successie: climaxstadium Ontwikkelt zich spontaan, zonder invloed van de mens Stabielste vorm van vegetatie Soortsamenstelling verandert nauwelijks: climaxecosysteem Voorbeelden: regenwoud, zoniënwoud, …

5.2.3 Verschillen tussen een pioniers- en climaxecosysteem

Ecologisch maaibeheer

Begrazing

Plaggen

Door doelgerichte beheerswerken probeert de mens een bepaald successiestadium vast te houden

Einde Thema 5

WERKING VAN

ECOSYSTEMEN

DEE

L 3

Eco

logi

e