Ecologie
1 Hoofdstuk 1: Inleiding
1.1 Wat is ecologie?
1.1.1 Definitie
Oikos (= “huis”) + Logos (= “kennis”) m.a.w. de studie van het huis.
Het ecosysteem is ons huis, onze ecosfeer en wij bestuderen alle relaties, verbanden en
interacties tussen alle bewoners van het huis.
Ecologie is de wetenschappelijk studie van de interacties tussen organismen met hun
biotische (levend) en abiotische (niet levend) omgeving, die de distributie (verspreiding)
en abundantie (aantallen) van organismen bepalen (Krebs, 1972).
De ecologie bestudeerd met andere woorden de factoren die bepalen waar organismen
voorkomen en in welke aantallen of densiteit op basis van de relaties en interacties met
die omgeving.
1831: Charles Darwin heeft de evolutietheorie geschreven waarmee het ecologisch verhaal is
begonnen. Darwin heeft voor het eerst aangetoond dat een soort ergens voortkomt met een
reden en dat een soort zodanig aangepast is (er op een bepaalde manier uitziet) aan zijn
omgeving met een reden, er zit een systeem achter. Darwin is begonnen met het
systeemdenken.
1912: een aantal geografen, waaronder Wegener een Duits geograaf, hebben voor het eerst de
‘platentektoniek’ beschreven. Het feit dat de continenten aan elkaar vasthingen en op een
bepaald moment uit elkaar zijn beginnen drijven, heeft ervoor gezorgd dat er soorten op
bepaalde plekken voorkomen en op andere plekken niet. Dit was een belangrijke doorbraak in
de ecologie.
Einde van de 20ste eeuw: vindt de doorbraak van de genetica plaats waarbij de mens is
beginnen kijken hoe ons DNA eruitziet en in hoeverre dit overeenstemt met bijvoorbeeld de
chimpansee. Hierdoor kan men bepaalde soorten terugbrengen tot een gemeenschappelijke
voorouder.
1.2 Ecosysteem denken
Ecologie wordt gebruikt als de basis om het concept ecosysteemdiensten uit te leggen. Een
ecosysteemdienst is het concept waarbij men een waarde geeft aan een eigenschap of een dienst
die ons ecosysteem aan ons levert. Een dienst is een economisch goed, dit wil zeggen dat er een
bepaalde schaarste aan vasthangt, dat er een bepaalde prijs aan kan gekoppeld worden en er dus
ook een waarde aan kan gegeven worden.
Men kan dit ook doen met ecosysteemdiensten, enkele voorbeelden van ecosysteemdiensten
zijn; CO2 opslag, luchtfilters, natuur, bodemvruchtbaarheid, wateropslag, zonlicht, biomassa,
rust, biodiversiteit, voedsel, energiebronnen, ruimte, bescherming enz. Kortom alles wat de
natuur en de aarde ons geven, kan men beschreven als een ecosysteem. Men kan al aan die
zaken een waarde geven, al dan niet in euro’s.
,Voorbeeld: bomen in stedelijke omgeving filteren fijn stof (uitlaatgassen enz.) uit onze lucht.
Het is wetenschappelijk aangetoond dat de aanwezigheid van bomen en andere planten zorgen
voor een schonere lucht. Vuile lucht zorgt voor longaandoeningen bij omwonenden. Omdat
bomen zorgen voor een propere lucht zullen er minder mensen ziek worden en zijn er minder
kosten aan gezondheidszorg (en dus de maatschappij).Die “mindere kost” is een voorbeeld van
een geldelijke waarde van die ecosysteemdienst.
2 Hoofdstuk 2: Globale processen en evolutie
Het concept evolutie bespreekt waarom bepaalde soorten aangepast zijn aan hun omgeving.
Waarom soorten op bepaalde plekken voorkomen, bespreekt men bij de globale processen.
Deze twee begrippen samen vormen de biodiversiteit.
Twee principes die ervoor zorgen dat bepaalde soorten op bepaalde plaatsen (kunnen)
voorkomen:
1. Evolutie: organismen zijn “aangepast” aan hun omgeving (adaptatie)
2. Soortenvorming en distributie (biodiversiteit): behalve het evolutionaire “succes” van een
soort (fitness), zorgen ook twee globale (hele wereldbol) processen voor de verspreiding van
deze soorten over de wereld:
• Platentektoniek
• Globale klimaatsverandering(en)
2.1 Biologische evolutie
Adaptatie is de aanpassing van een soort aan zijn omgeving, zo is de zwarte neushoorn
aangepast door zijn veel dikkere bovenlip om takjes en blaadjes te kunnen eten.
Adaptatie is een van de randvoorwaarden van de evolutie, het zorgt ervoor dat soorten zijn zoals
ze nu zijn. Daarnaast zorgen adaptaties ook voor habitatspecialisatie. De zwarte neushoorn heeft
een andere ecologische niche dan de witte neushoorn, dit wil niet zeggen dat ze niet in hetzelfde
gebied kunnen voorkomen maar ze hebben andere ecologische niches, want ze hebben andere
voedselpreferenties.
Sommige dieren, planten of organismen zijn zeer gespecialiseerd en komen enkel voor op een
bepaalde plek, zo zijn er parasieten die enkel voorkomen op één soort. De perfecte soort, een
soort die volledig aangepast is aan een bepaalde omgeving, bestaat niet. Als er wel een perfecte
soort zou bestaan, dan is dit de enige soort die overblijft in ons ecosysteem en zouden alle
andere soorten uitsterven. In dit geval zou de biologische evolutie stoppen.
De ecologie bewijst dat biologische evolutie nooit stopt. Een probleem zou zijn dat als de
omgevingsfactoren te snel veranderen, kan de evolutie niet meer volgen.
Darwin’s theorie van evolutie door natuurlijke selectie is een ecologische theorie die uitgaat
van vijf principes:
Variatie:
De individuen die de populatie van een soort uitmaken zijn niet genetisch identiek. Ze
verschillen, soms slechts een klein beetje, in grootte, ontwikkelingssnelheid, de respons
op bepaalde omgevingsveranderingen enz.
,Mocht dit niet het geval zijn, dan spreken we van klonen en dit komt niet in de natuur
voor.
Overerfbaarheid:
Een deel van de variatie is overerfbaar, m.a.w. een deel van de variatie in kenmerken
tussen individuen in een populatie is genetisch bepaald, en dus wordt doorgegeven van
ouder op nakomeling.
Er zijn eigenschappen die niet overerfbaar zijn, telt dit niet mee als biologische evolutie.
Demografisch overschot:
Populaties hebben de capaciteit zeer sterk in omvang toe te nemen (in ideale
omstandigheden), sterker dan ze in de praktijk doen; een groot deel van het
reproductiepotentieel wordt niet gerealiseerd, en een groot deel van de nakomelingen
sterven vroegtijdig.
Een soort moet erop vooruit kunnen gaan, een populatie moet kunnen groeien.
“DEMOGRAFISCH OVERSCHOT” is een moeilijke manier om te beschrijven dat een
populatie (in ideale omstandigheden) de capaciteit (mogelijkheid) heeft om groter te zijn
dan het in realiteit is. Deze potentiële omvang wordt echter niet gerealiseerd (maar een
populatie kan dus, theoretisch, groeien en krimpen en zorgt dus voor een dynamica).
Selectie:
Verschillende voorouders geven aanleiding tot verschillende aantallen nakomelingen,
als een resultaat van een verschillende reproductie, maar ook van een verschillende
overleving en reproductief succes van die nakomelingen.
SELECTIE: Verschillende voorouders produceren een verschillend aantal
nakomelingen, die op hun beurt ook weer een verschillend aantal nakomelingen
produceren etc. etc. etc. Dat wil zeggen dat erfelijke eigenschappen binnen een populatie
zelden in dezelfde intensiteit (= aantal dragers van deze eigenschap) worden
doorgegeven. Bepaalde eigenschappen kunnen bijvoorbeeld binnen een populatie plots
heel sterk aanwezig zijn (veel nakomelingen met die eigenschap), maar veel generaties
later evengoed veel minder (minder nakomelingen met die eigenschap) … Dit alles heeft
effect op dat “toeval” in de evolutie, wanneer een bepaalde eigenschap net een
(evolutionair) voordeel heeft. Niet alle voordelen “overleven” – het kan zijn dat er voor
een bepaalde omgevingseigenschap (conditie) een individu de perfecte aanpassing
vertoond: maar als dit individu (en zijn nakomelingen) zich onvoldoende talrijk
voortplant (en die eigenschap doorgeeft), zal die eigenschap alsnog verdwijnen en heeft
de populatie van die soort er “weinig aan” (geen adaptatie).
Respons op selectie:
Het aantal nakomelingen dat wordt geproduceerd wordt in belangrijke mate bepaald
door de interactie tussen de eigenschappen van het individu en de omgeving.
Het resultaat is dat de samenstelling van de genotypes in de populatie verandert onder
invloed van de variatie in “succes” van deze genotypes in de betrokken omgeving.
Het genotype zijn de eigenschappen die worden bepaald door uw genetische
code, het DNA.
, Het fenotype zijn eigenschappen de bepaald worden door de omgeving.
Er is een wisselwerking tussen de genotypes en de fenotypes. Men beseft dat bepaalde lange
bloodstellingen aan bepaalde fenotypische eigenschappen, dat de genotypes na een bepaalde
tijd gaan volgen.
Respons op selectie: het succes waarmee een eigenschap zal doorgegeven worden en zal
“overleven” (waardoor de hele soort dus de adaptatie ondergaat) hangt af van in welke mate er
interactie is tussen de eigenschappen van dat individu en zijn omgeving (positief: zoals
kruisingen, hybridisatie… maar ook negatief zoals concurrentie).
Voorbeeld van een succesvol genotype:
Indien bruine kevers effectiever interageren met de omgeving (vogel lust geen bruin), overleven
er meer bruine kevers (die kunnen reproduceren) en is deze varatie succesvoller. Na verloop
van tijd zijn er meer bruine kevers in de populatie.
Natuurlijke selectie is als het ware ecologie in actie.
Het “succes” van een individu of genotype wordt “fitness” genoemd, en wordt bepaald door het
aantal nakomelingen dat wordt geproduceerd en hun overleving. De definitie van fitness luidt:
De fitness van een genotype is de relatieve contributie van dit genotype tot de volgende
generatie. (‘survival of the fittest’)
Met relatief bedoeld men in verhouding tot hoeveel individuen er in totaal zijn, in een
percentage. In een generatie met een hoge fitness zal veel van dat genotype in een volgende
generatie voorkomen.
Biologische fitness is de capaciteit van een soort om:
a) Te kunnen overleven
b) Te kunnen groeien in populatie
c) Te kunnen voortplanten
Als een soort ergens problemen begint te krijgen is de voortplanting het eerste dat aangetast zal
worden. Een voorbeeld hiervan is inteelt; veel van de nakomelingen zijn steriel en kunnen zich
niet meer voortplanten. De fitness van die nakomelingen is weg.
Darwin: “Evolution by means of natural selection”
Evolutie door natuurlijke selectie: overerfbare kenmerken veranderen van generatie tot
generatie omdat sommige individuen meer nakomelingen produceren dan andere.
Natuurlijke selectie “werkt in op” fenotypes, maar evolutie vindt slechts plaats wanneer
dit kenmerk ook (genetisch) doorgegeven kan worden.
Er bestaat in de ecologie, drie soorten of vormen van evolutie:
• Divergente evolutie: Twee soorten ontwikkelen verschillende kenmerken, hoewel ze
een gemeenschappelijke voorouder hebben.
Bijvoorbeeld door (fysieke) isolatie (eilanden)
Verschillende eigenschappen (vorm, functie, en soorten) ontstaan uit
gemeenschappelijke voorouder ; onder invloed van verschillende omstandigheden
, • Convergente evolutie: soorten die totaal niets met elkaar te maken hebben, die een
andere voorouder hebben, bevinden zich in dezelfde omgeving. Doordat ze jarenlang in
dezelfde omgeving zitten, beginnen de soorten dezelfde eigenschappen te vertonen. De
evolutie gaat naar elkaar toe.
Gelijkaardige eigenschappen (vorm, functie) ontstaan uit verschillende startpunten
(organen, fylogenie).
• Paralelle evolutie: de soorten hebben een gelijke voorouder gehad. Ze zijn op een
bepaald moment van elkaar gescheiden, maar hebben toch eenzelfde evolutie gekend.
Bijgevolg vertonen ze nagenoeg dezelfde eigenschappen.
Gelijkaardige eigenschappen (vorm, functie) ontstaan onafhankelijk (na isolatie) uit
gemeenschappelijke voorouder. Geïsoleerde groepen beginnen ‘specialisatie’ met
dezelfde mogelijkheden en limieten, want ze hebben een gemeenschappelijke
stamboom.
Oefening:
1. De Honingzuiger en de Colibri zijn twee soorten die een verschillende voorouder
hebben en komen op een verschillend continent voor, maar ze vertonen een zeer
gelijkaardige evolutie (ze lijken op elkaar). Dit is een voorbeeld van convergente
evolutie.
2. De Vliegende eekhoorn en de Suikereekhoorn hebben een (verre) gemeenschappelijke
voorouder en vertonen een gelijkaardige evolutie. Dit is een voorbeeld van een
parallelle evolutie.
3. De Vleerhond en de Zwarte Vouw hebben een verschillende voorouder maar tonen een
gelijkaardige evolutie. Dit is een voorbeeld van convergente evolutie.
Interessant in het verhaal van de convergente evolutie is dat men ziet dat er in verschillende
biomen of gelijkaardige biomen op totaal verschillende plaatsen heel wat organismen dezelfde
eigenschappen vertonen. Bijvoorbeeld als men heel hoog kijkt in de Andes (Equador) of heel
hoog kijkt in Afrika (bv. Ethiopië), vertonen de planten gelijkaardige eigenschappen. De
cactusachtigen hebben een gelijkaardige manier waarop ze hun bloemen zetten en ze vertonen
een gelijkaardige manier van reproductie, dit is ook een vorm van convergente evolutie.
De biologische evolutie in een notendop:
Door de overerfbaarheid van eigenschappen, natuurlijke selectie en de biologische fitness
kunnen soorten zich aanpassen aan bepaalde omgevingsomstandigheden. Die adaptatie vertaalt
zich in een tijdsreeks, de biologische evolutlie, die ervoor zorgt dat bepaalde soorten er op een
bepaalde manier uitzien, zich op een bepaalde manier gedragen, bepaalde eigenschappen
hebben.
Biologische evolutie kan niet plaatsvinden zonder:
• Variatie: het feit dat de noordelijke witte neushoorn een aantal kleine verschillen toont
met de zuidelijke witte neushoorn is belangrijk. Want het is die variatie die ervoor zorgt
dat er na een lange periode voldoende genetische verschillen zijn, voldoende variatie is,
