Thema 2 Ecologie

1, De organisatieniveaus van de ecologie

Elk organisme wordt beïnvloed door zijn milieu.

Biologische factoren: -invloed die afkomstig zijn de levenloze natuur. -bijv. de slang wordt beïnvloed door de kikkers die ze kan vangen en door de predatoren ( haviken ) die ze moet ontwijken.

Abiotische factoren: -invloeden afkomstig van de levenloze natuur. -bijv. een slang wordt ook beïnvloed door o.a. de temperatuur en de regenval.

In de ecologie worden relaties tussen organismen en hun milieu op verschillende organisatieniveaus bestudeerd.

Factoren gelden voor alle organisatieniveau´s: -individu: behoort tot populatie. -populatie: groep individuen van dezelfde soort in een bepaald leefgebied, die samen een voortplantingsgemeenschap vormen. -levensgemeenschap: wordt gevormd door de populaties van verschillende soorten binnen een bepaald gebied. -ecosysteem: een gebied waarin de levensgemeenschap samen met de abiotische factoren een eenheid vormen ( bijv. duingebied ) -biosfeer: alle ecosystemen op de aarde samen. Is het gedeelte van de aarde en de atmosfeer, dat door organismen wordt bewoond.

2, Voedselrelaties

In een ecosysteem hebben de verschillende populaties op vele manieren met elkaar te maken. Vooral de voedselrelaties zijn belangrijk.

Voedselketen: -een reeks soorten, waarbij elke soort voedselbron is voor de volgende soort. -in werkelijkheid lopen in een ecosysteem altijd meerdere voedselketens door elkaar heen.

Voedselweb/voedselnet: -het geheel van voedselrelaties in een levensgemeenschap.

*kikker* -consumenten 2de orde.

*vlinder* -consumenten 1ste orde.

*bloem* -is autotroof: geen andere soorten als voedselbron. -wordt producent genoemd.

Detritus: -organisch afval gevormd door dode resten van organismen uit elke schakel.

Detrivoren: -eten het afval ( detritus ).

Reducenten -breken dode resten af tot anorganische stoffen ( koolstofdioxide, water en zouten )  mineralisatie.

Producenten: -nemen de vrijgekomen anorganische stoffen op.

Reducenten maken de kringkoop van stoffen in een ecosysteem sluitend.

Ecologische piramides

Organismen kan je indelen in producten, consumenten enz. Je kunt uitgaan van de volgende keten:

Producenten -> consumenten 1ste orde -> consumenten 2de orde -> enz.

Elke schakel telt minder individuen dan de schakel daarvoor.

In een ecosysteem vindt in de producenten fotosynthese plaats: zonne-energie wordt vastgelegd in glucosemoleculen. -uit glucose worden andere organische stoffen gevormd.

Biomassa: -het totale gewicht van alle organische stoffen. -de hoeveelheid hiervan is een maat van door de productiviteit van het ecosysteem.

Piramide van biosmassa: -de biomassa van elke schakel van een voedselketen wordt grafisch weergegeven.

Piramide van energie: - geeft van elke schakel van een voedselketen weer hoeveel energie in deze schakel is vastgelegd in moleculen van organische stoffen ( en energie-inhoud )

Een deel van deze energie wordt doorgegeven aan de volgende schakel van de voedselketen -> zo ontstaat er een energiestroom door het ecosysteem.

Producenten leggen zonne-energie vast in biomassa. 1. Een deel van deze biomassa wordt door de producenten verbruikt bij de dissimilatie. De organische stoffen die niet worden gedissimileerd, worden door de producenten benut bij de vorming van nieuwe weefsels.

2. de weefsels van producenten kunnen afsterven en vergaan of worden gegeten. Als ze worden gegeten, kom de in deze weefsels vastgelegde energie terecht in de lichamen van consumenten van de eerste orde.

3. Een deel van de weefsels verlaat het lichaam van de consumenten onverteerd met de ontlasting.

4. Een ander deel wordt verteerd. De enige in de verteerde weefsels wordt door de consumenten vrijgemaakt bij de dissimilatie of benut bij de vorming van nieuwe weefsels.

5. De consumenten van de eerst orde kunnen sterven en vergaan of worden gegeten door consumenten van de tweede orde.

3, Populaties

Populatiedichtheid: -de grootte van een populatie. -het gemiddeld aantal individueel per oppervlakte-eenheid ( op het land ) of per volume-eenheid ( in het water ).

Bepaling van populatiedichtheid: -kan op verschillende manieren, afhankelijk van de soort organismen.

Kwadrantmethode: -tellen van planten en kruipende insecten.

Regelmatige begroeiing: -hierbij worden in een ecosysteem 1 of meer plaatsen uitgekozen,waarvan de begroeiing een goede afspiegeling is van de begroeiing in het gehele ecosysteem. -op deze plaatsen word een vierkant ( een kwadrant ) uitgezet, waarbinnen de individuen van een soort worden geteld. -uit het getroffen aantal wordt berekend hoeveel individuen in het gehele ecosysteem voorkomen.

Minder regelmatige begroeiing: -hiervoor kunnen varianten op de kwadrantmethode worden toegepast. -de begroeiing in een ecosysteem kan bijv. een geleidelijke overgang vertonen van het ene vegetatietype naar het andere type. In dat geval kan een langwerpige proefstrook ( een transect ) worden gekozen -> hier is de begroeiing een goede afspiegeling van de rest van het ecosysteem.

Onregelmatige begroeiing: -er kan nu worden gekozen voor een lijntransectmethode. -er wordt een route uitgezet die door alle soorten vegetatie loopt. De verschillende vegetatietypen moeten op deze route in dezelfde verhouding voorkomen als in het gehele ecosysteem. Zo´n route moet dus zeer zorgvuldig worden uitgestippeld.

Een hele andere methode van het bepalen van de populatiedichtheid is het merken en terugvangen.

Merken en terugvangen: -deze methode kan worden toegepast op diersoorten die in de natuur minder gemakkelijk zijn waar te nemen. -dieren van deze soorten worden gevangen, voorzien van een merkteken en weer los gelaten. -vervolgens wordt een tweede vangst gedaan. -uit het percentage gemerkte dieren in de tweede vangst kan de populatiedichtheid worden berekend.

Veranderingen in de populatiedichtheid

Op de populatiedichtheid zijn veel factoren van invloed, zo ook de beperkende factor.

Beperkende factor: -de minste gunstige factor die bepaalt hoe groot de populatiedichtheid is. -kan biothisch zijn ( bijv. beschikbare hoeveelheid voedsel ) of abiotisch ( bijv. de temperatuur ).

Biologisch evenwicht: -toestand waarin de populatiedichtheid van elke soort in een ecosysteem schommelt om een bepaalde evenwichtswaarde.

Bij een biologisch evenwicht wordt de populatiedichtheid geregeld door negatieve terugkoppeling.

Negatieve terugkoppeling: -wanneer de populatiedichtheid groter wordt, krijgen de factoren die een afname van de populatiedichtheid veroorzaken meer invloed. -wanneer de populatiedichtheid kleiner wordt, worden de factoren belangrijker die de populatie doen groeien.

Kleinere populatiedichtheid -> -afname predatie -afname parasitisme -afname ziekten -afname voedselconcurrentie

Grotere populatiedichtheid -> -toename predatie -toename parasitisme -toename ziekten -toename voedselconcurrentie

Veranderingen in de populatiedichtheid kunnen worden geanalyseerd door bepaling van het geboortecijfer, het sterftecijfer, de immigratie en de emigratie.

Door deze factoren is een populatiedichtheid zelden constant. Over een groot aantal jaren bekeken blijkt echter dat veel populaties in een biologisch evenwicht verkeren.

* Geboortecijfer: -van een populatie geeft weer hoeveel individuen er per tijdeenheid door voortplanting ontstaan. -wordt meestal weergegeven als het aantal jongen dat per jaar per 1000 individuen wordt geboren.

Eigen geboortecijfer: -in de natuur heeft elke soort zijn eigen geboortecijfer. -bij kieviten bijv. komen lage geboortecijfers voor -> kieviten beschermen hun jongen tegen predatie en slechte levensomstandigheden, zodat de jongen een goede kans hebben de eerste levensperiode te overleven. -bij kikkers komen hoge geboortecijfers voor -> kikkers beschermen hun jongen niet of nauwelijks, bijna alle jongen sneuvelen in de eerste levensperiode. De soort overleeft doordat er onder de talrijke jongen altijd wel enkele zijn die bij toeval de gevaren van de eerste levensperiode doorstaan.

* Sterftecijfer: -van een populatie geeft weer hoeveel individuen er per tijdseenheid sterven. -wordt meestal weergegeven als het aantal sterfgevallen per jaar per 1000 individuen.

Eigen sterftecijfer: -het sterftecijfer kan variëren per leeftijd. -bij de Nederlandse bevolking is het sterftecijfer hoog bij oudere mensen laag bij jongere mensen. -bij kikkers daarentegen is het sterftecijfer juist hoog bij jonge dieren.

* Immigratie: -individuen trekken hierbij van elders een populatie binnen.

* Emigratie: -individuen trekken hierbij uit een populatie weg.

Door immigratie kan een soort zich nieuw in een ecosysteem vestigen. > als de soort niet goed aangepast is aan het nieuwe milieu, verdwijnt ze weer snel door natuurlijke selectie. > als de soort voldoende is aangepast zal de populatie groeien.

In het begin zullen de omstandigheden waarschijnlijk gunstig zijn: > de populatie telt nog weinig individuen en zij zullen voldoende voedsel aantreffen.

Onbeperkte hulpbronnen: -de populatiegroei kan dan worden vergeleken met de groei van een kolonie bacteriën op een voedingsbodem. -de groei hierbij is expontieel en het diagram vertoont een J-vormige groeicurve.

Beperkte hulpbronnen: -bij een grote populatiedichtheid neemt de invloed toe van de factoren die de populatiegroei beperken.

Draagkracht: -hieronder verstaan we de maximale populatiegrootte die over langere tijd in een ecosysteem kan worden gehandhaafd.

Bij soorten met een hoog geboortecijfer treedt gemakkelijk exponentiële groei op als de omstandigheden gunstig zijn. Het is mogelijk dat na zo´n snelle grote de draagkracht van het ecosysteem korte tijd wordt overschreden. Daarna zal de populatiedichtheid teruglopen.

Het teveel aan individuen kan sterven totdat de draagkracht van het ecosysteem is bereikt -> er stelt zich dan een biologisch evenwicht in.

Meestal heeft het overschrijden van de draagkracht ernstige gevolgen voor de populatie. Een te grote populatie rupsen bijvoorbeeld: 1. kan alle bladeren van planten wegvreten. 2. door deze vraat zal een aantal platen sterven. 3. dit heeft tot gevolg dat de draagkracht van het ecosysteem voor rupsen terugloopt. 4. als gevolg hiervan treedt er massale sterfte bij de rupsen op. 5. hierna kan zich een biologisch evenwicht instellen bij een lagere populatiedichtheid.

Bij soorten met een laag geboortecijfer groei een populatie onder gunstige omstandigheden minder snel. Als zo´n populatie zich nieuw in een ecosysteem vestigt, zal de groei aanvankelijk exponentieel zijn. 1. al snel neemt de populatie groei af doordat allerlei factoren gaan tegenwerken ( bijv. predatie, parasitisme en ziekten ). 2. er stelt zich een biologisch evenwicht in. 3. als alle omstandigheden optimaal zijn en optimaal blijven zal dit evenwicht zich instellen op het niveau van de draagkracht.

In een diagram vertoont de populatiedichtheid dan een S-vormige groeicurve. Vaak zijn er ook ongunstige factoren aanwezig, waardoor het evenwicht zich zal instellen op een niveau onder de draagkracht. Ook dan is de groeicurve S-vormige.

4, Ecosystemen in verandering

Op een kaal rotsblok zijn de omstandigheden voor een levensgemeenschap zeer ongunstig > overdag in de volle zon kan het 50 graden warmer zijn dan ´s nachts. > bovendien kunnen planten zich niet vastzetten op een kaal rotsblok.

Door regen, wind en vorst begint de verwering van het rotsblok
1. in de kleine kieren en scheurtjes ontstaat gruis. 2. met de wind worden fijne bodemdeeltjes aangevoerd die vermengd raken met het gruis. 3. deze ondergrond is voor korstmossen voldoende om te kunnen groeien. 4. al snel zullen de eerste diertjes zich tussen de korstmossen vestigen. 5. er is een pionierecosysteem ontstaan.

Pinoierecosysteem: -ecosysteem dat als eerst ontstaat in een onbegroeid terrein.

Korstmossen scheiden soms zuren af die de ondergrond aantasten. Er komen dan zouten vrij. Door de organische stoffen uit dode korstmossen ontstaat op de ondergrond een klein beetje humus.

Humus: -is een mengsel van organische en anorganische stoffen en micro-organismen (reducenten) -> hierdoor treedt bodemvorming op.

Op een bodem die zouten en humus bevat, kunnen mossen en sommige soorten kruidachtige platen ( bijv. grassen ) zich vestigen. Deze planten zullen korstmossen langzaam verdringen. Als gevolg hiervan zullen er ook diersoorten zich gaan vestigen.

Het terrein wordt geschikt voor steeds meer soorten planten en dieren > wortels van laten versnellen de verwering van het rotsblok. > door de dode resten van planten ontstaat er meer humus. > bovendien worden de abiotische factoren gematigder : overdag wordt het in de schaduw van de planten minder heet, ´s nachts houden de planten warmte vast.

Successie: -verandering van de soortensamenstelling van een levensgemeenschap, zodat deze geleidelijk in en andere overgaat. -tijdens successie in het ecosysteem de productie van nieuwe weefsels groter dan de afbraak van weefsels -> met gevolg dat de biomassa toeneemt.

Successie kan uitmonden in een eindstadium -> climaxecosysteem.

Climaxecosysteem: -eindstadium waarbij de abiotische factoren den de soortensamenstelling min of meer constant zijn. -de productie van nieuwe weefsels is dan ongeveer even groot als de afbraak van weefsels, waardoor de biomassa nagenoeg gelijk blijft. -de kringloop van stoffen is gesloten: er vindt weinig uitwisseling plaats met de omgeving van het ecosysteem. -bijv. tropische regenwouden, koraalriffen en loofbossen.

Als een stuk bos is gekapt, blijft een kale plek achter waar de abiotische factoren ongunstiger zijn voor de oorspronkelijke organismen > de temperatuur schommelt sterk. > er ontstaat geen humus meer > de kale bodem kan gemakkelijk uitdrogen en bodemdeeltjes kunnen wegwaaien.

Ondanks deze slechte omstandigheden raakte de kale plek meestal weer snel begroeid -> dit komt doordat de successie niet helemaal van voren af aan hoeft te beginnen ( secundaire successie ).

Secundaire successie: -de successie hoeft hierbij niet helemaal van voren af aan te beginnen. -de bodem beval al humus en zaden, vooral in de bovenste laag. -soorten kunnen zich er snel en makkelijk vestigen.

De kringloop van stoffen is hierbij open: er kan gemakkelijk bodemmateriaal worden afgevoerd, maar er kunnen ook gemakkleijk populaties immigreren.

De successie naar het climaxecosysteem verloopt snel.

5, Ecosystemen in Nederland

Er zijn in Nederland veel ecosystemen: -duingebieden -loofbossen -naaldbossen -heidevelden -plassen

Duinen: -zijn zandheuvels die door de wind zijn aangewaaid. -in een duingebied zijn vaak verschillende stadia van de successie te zien, die het gemakkelijkst te onderscheiden zijn aan de plantengroei.

Successie in een duingebied: 1. duinvorming door de wind
2. biestarwegras en helm: -moeten bestand zijn tegen barre omstandigheden. -als ze worden ondergestoven moeten ze er weer bovenuit groeien, als ze worden bloot gewaaid en losgerukt, moeten ze zich er opnieuw vastzetten. Ver moeten ze genoeg hebben aan een zeer laag gehalte aan humus in de bodem. 3. kruidachtige planten: -doordat biestarwegras en helm zich hebben bevestigd, stuift het zand minder vaak weg en komt er langzaam meer humus in de bodem. Het biestarwegras en helm worden verdrongen door kruidachtige planten.( dit stadium duurt enige tijd, soms wordt in dit stadium de successie verstoort ( bijv. door storm ) en dan begint de successie weer van voren af aan met het pionierecosysteem. 4. duinstruweel: -na verloop van tijd beginnen er struiken te groeien, vooral duindoornstruiken. 5. duinbos: -ten slotte vestigt er zich een duinbos met berken, wilgen en vlierstruiken.

Loofbos: -is het natuurlijke climaxecosysteem in het grootste deel van Nederland. -in een loofbos groeien de planten in verschillende lagen.

Verschillende lagen van het loofbos: 1. Strooisel: -dit ligt op de bodem van het bos en bestaat uit afgevallen teakjes en bladeren. 2. Moslaag: -deze laag bevindt zich vlak boven het strooisel en hierin groieen onder andere mossen en paddestoelen. 3. Kruidlaag: -laag boven de moslaag waarin varen en allerlei andere kruidachtige planten groeien. 4. Struiklaag: -laag dat zich boven de kruidlaag bevindt waarin allerlei struiken voorkomen. 5. Boomlaag: -de bovenste laag met de kruien van de boven.

Tussen de 4 lagen vindt concurrentie plaats om het zonlicht en om op de boven zoveel mogelijk zaden te kunnen laten ontkiemen.

Naaldbos: -komt van nature in Nederland niet voor. -naaldbomen groeien sneller dan loofbomen. -hierin komen niet dezelfde lagen voor als in een loofbos, een naaldbos is veel armer aan soorten dan een loofbos.

Heide: -in Nederland zijn de heidevelden ontstaan doordat de loofbossen vroeger zijn gekapt en plaats hebben gemaakt voor struikhei. -op de grens tussen bos en hei vindt een zware concurrentie plaats tussen bosplanten en heideplanten (als een heidegebeid aan zijn lot zou worden overgelaten, zouden de bomen de aanwezige struikhei verdringen). -in de vorige eeuwen werden er veel schapen op de heide gehouden. De schapen knabbelden niet alleen aan de struikhei, maar ook aan de opgroeiende boompjes ( de struikhei is hiertegen bestand, de boompjes niet ). Zo werd door de schapen de heide in stand gehouden. -tegenwoordig worden er in plaats van schappen bepaalde soorten runderen gehouden, omdat deze zijn aangepast aan de kou, niet bijgevoerd hoeven te worden en het hele jaar door buiten kunnen zijn. Plassen: -als de mens niet ingrijpt, vindt er in plassen langzaam verlanding plaats. -bij deze successie van verlanding kunnen we 4 stadia in de plantengroei onderscheiden.

Vier stadia van plantengroei bij successie van plassen: 1. Waterplanten: -groeien onder moeilijke omstandigheden aan het begin van de successie. De planten moeten drijvend
kunnen blijven leven of met lange stengels vanaf de bodem naar de oppervlakte kunnen groeien. 2. Oeverplanten: -wanneer dode plantenresten naar de bodem zinken, vormt zich daar een laag modder of slib, waardoor de
bodem van de plas dan wordt opgehoogd. De plas wordt dan kleiner, waardoor overplanten vanaf de kant
overplanten de plas in kunnen groeien. 3. Moerasplanten: -doordat de oeverplanten ervoor zorgen dat de bodem aan de rand van de plas verder wordt opgehoogd, kunnen moerasplanten zich er vestigen. 4. Broekbos: -ten slotte zal de bodem zover zijn opgehoogd, dat er een brokbos kan groeien met o.a. wilgen en elzen.

6, Competitie en coöperatief

Binnen een populatie: -heeft elk individu relaties met een groot aantal soortgenoten. Binnen een ecosysteem: -heeft elke populatie relaties met een groot aantal andere populaties.

Veel van deze relaties hebben betrekking op de voeding of de voortplanting. Bij de relaties kunnen we competitie ( concurrentie ) en coöperatie ( samenwerking ) onderscheiden.

Competitie: -dit vindt plaats tussen de individuen van een populatie om de beschikbare hoeveelheid voedsel, om de voortplanting, om de beschikbare ruimte of om de beschikbare hoeveelheid licht ( blij planten ).

De individuen die het best zijn aangepast aan het milieu hebben de grootste overlevingskans -> natuurlijke selectie.

Territorium: -bij veel vogels bakenen de mannetjes in de voortplantingstijd een eigen gebied af. -door bepaald gedragingen worden soortgenoten uit het gebied geweerd. -kan dienen als jachtbeleid, maar ook ruimte voor het grootbrengen van jongeren. Ook wordt een zekere hoeveelheid voedsel vastgesteld.

Competitie om voortplanting: -bij veel dieren die in kudden leven is er competitie tussen de sterkste mannetjes. De uiteindelijke winnaar wordt de leider van de kudde en heeft het´recht´ om met de vrouwtjes in de kudde te paren.

Coöperatie tussen individuen van dezelfde populatie: -dit gebeurt onder andere bij de balts en bij de paring. -sommige vogels en zoogdieren leven langdurig in paren.

Leven in een groep: -biedt bescherming tegen predatoren. -bijv. een school haringen, een zwerm spreeuwen en een kudde zebra´s.

Leven in een staat: -hierbij is er een sterke taakverdeling ( de 1 zorgt voor voedsel en de ander voor de verdediging ). -bijv. bijen en mieren.

Ook tussen populaties vindt competitie plaats om de beschikbare hoeveelheid voedsel, om de beschikbare ruimte of om de beschikbare hoeveelheid licht.

Specialiseren: -op deze manier wordt te sterke competitie om het beschikbare voedsel tegengegaan. -torenvlaken,steenuilen en ransuilen leven van o.a. veldmuizen, maar torenvlaken jagen overdag, steenuilen in de schemering en ransuilen ´s nachts -> zo worden directe confrontaties vermeden.

Symbiose: -het langdurig samenleven van individuen van verschillende soorten. -de samenleving kan voor elk van de individuen voordelig, neutraal of nadelig zijn.

De kleinste van beide individuen heeft altijd voordeel. Neem bijv. korstmossen.

Korstmossen: -zijn samenlevingen van algen en schimmels. -de algen bezitten bladgroen, waardoor er fotosynthese kan plaatsvinden. Een deel van de organische stoffen die hierbij worden gevormd, wordt door de schimmels verbruikt. -de schimmels nemen water en voedingszouten op uit de omgeving en kunnen deze stoffen vasthouden. Hiervan maken de algen gebruik.

Bij korstmossen hebben beide soorten voordeel van de samenleving, hierbij spreek je van mutualisme.

Mutualisme: -de individuen van beide soorten hebben voordeel ( bijv. korstmossen ).

Commensalisme: -de individuen van de ene soort hebben voordeel en de individuen van de andere soorten geen voordeel en geen nadeel ( bijv. boomalgen op een boom ).

Parasitisme: -een parasiet leeft op of in een individu van een andere soort en ontrekt er voedsel aan ( bijv. vlooien, luizen, spoelwormen, maretak, duivelsnaaigaren ).