Universiteit Antwerpen Schakelprogramma Milieuwetenschappen
Docent: Ivan Nijs en Matteo Campioli Ecologie: UA_1005WETECO
Ecologie
Schooljaar: 2020 - 2021 1
,Inhoud
1 Algemene inleiding tot en bereik van de ecologie................................................. 1
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap? ............................................. 1
1.2 De basiseenheid van de ecologie = het ecosysteem ..................................... 1
1.3 Componenten van een ecosysteem vormen een hiërarchie .......................... 1
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschapsdisciplines ....................... 1
1.5 Ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden ...................................... 1
1.6 Ecosysteem: nog even samenvatten............................................................ 1
2 Het fysisch milieu/energie en klimaat ................................................................ 2
2.0 Vooraf........................................................................................................ 2
2.1 Zonnestraling en interceptie door de aarde................................................. 2
2.2 De geïntercepteerde zonnestraling varieert over het oppervlak van de aarde 3
2.3 Het globale neerslagpatroon ....................................................................... 3
2.4 Microklimaat ............................................................................................. 3
3 Het abiotisch milieu ........................................................................................... 4
3.0 Vooraf........................................................................................................ 4
3.1 Zonnestraling en zichtbaar licht ................................................................. 4
3.2 Planten en vegetatie intercepteren het invallend licht ................................. 5
3.3 Water ........................................................................................................ 5
3.4 Transfer van water en de waterkringloop .................................................... 6
3.5 Energie-uitwisselingen tussen organismen en hun omgeving ..................... 7
3.6 Macro-en micronutriënten zijn essentieel ................................................... 7
4 Aanpassingen van planten aan hun omgeving .................................................... 8
4.0 Vooraf........................................................................................................ 8
4.1 Fotosynthese is de conversie van koolstofdioxide in eenvoudige suikers ..... 8
4.2 Fotosynthese en respiratie: gasuitwisslingen met de atmosfeer................... 8
4.3 Energiebalans van de planten in relatie tot hun omgeving .......................... 9
4.4 Allocatie van koolstof naar de productie van verschillende plantenorganen
10
4.4.1 Adaptaties van planten aan hun omgeving ............................................ 10
4.5 Adaptaties van planten aan de lichthoeveelheid (PAR) .............................. 11
4.6 Waterbeschikbaarheid en temperatuur beïnvloeden plantadaptaties ........ 11
4.7 Adaptaties van planten aan de omgevingstemperatuur ............................. 12
4.7.1 Aanpassingen van planten tegen vriezen ............................................... 13
2
,Samenvatting Ecologie
4.8 Adaptaties van planten aan de beschikbaarheid van nutriënten ............... 13
4.9 Study case: plant aanpassingen een de poolomgeving (tundra) ................. 14
5 Adaptaties van dieren aan hun omgeving ......................................................... 15
5.0 Vooraf...................................................................................................... 15
5.1 Dieren verwerven hun voedsel op verschillende manieren ........................ 15
5.2 Dieren hebben uiteenlopende behoeften aan voedingsstoffen en nutriënten
16
5.3 Zuurstofopname ...................................................................................... 16
5.4 Regulatie van interne condities en energie-uitwisselingen met de omgeving
16
5.5 Poikilothermen, homeothermen en heterothermen ................................... 17
5.6 Bijzondere reacties van dieren op hun thermische omgeving .................... 18
5.7 Fysiologische reacties op de thermische omgeving en op water ................. 18
5.7.1 Fysiologische reacties op de thermische omgeving ................................. 18
5.7.2 Fysiologische reacties op water ............................................................. 19
13 Gemeenschappen – Algemeen ........................................................................ 20
13.1 Definities ................................................................................................. 20
13.2 Interacties tussen soorten ........................................................................ 20
13.3 Structuurkenmerken van een gemeenschap ............................................. 21
13.3.1 Biologische structuurkenmerken........................................................ 21
13.3.2 Fysische structuurkenmerken............................................................ 22
13.4 Begrenzing van gemeenschappen en verschil ........................................... 25
13.5 Temporele veranderingen in gemeenschapsstructuur: successie .............. 26
13.6 Enige ecologische theorie omtrent ‘de gemeenschap’ ................................ 27
13.7 Outlook ................................................................................................... 28
18 Gemeenschappen – Interacties met de mens .................................................. 29
18.1 Inleiding .................................................................................................. 29
18.2 Duurzame exploitatie en natuurlijke populaties ....................................... 29
18.3 Duurzame oogst of vangst is niet eenvoudig te realiseren ......................... 31
18.4 Duurzame oogst in bosbouw .................................................................... 31
18.5 Andere interacties tussen populaties en de mens ..................................... 31
18.5.1 Voedselproductie bevoordeelt soorten maar benadeelt vele andere ...... 31
18.5.2 De mens introduceert uitheemse invasieve soorten............................. 32
18.5.3 Bestrijding van pestsoorten ................................................................ 32
19 Gemeenschappen – Landschapsecologie ........................................................ 34
3
,19.1 Definities ................................................................................................. 34
19.2 Ecologische gevolgen van de structuur van het landschap........................ 35
19.2.1 Randeffecten ...................................................................................... 35
19.2.2 Effecten van ‘patch’ grootte en vorm ................................................... 36
19.3 De theorie van de eilandbiogeografie is toepasbaar op patches in het
landschap .............................................................................................................. 37
19.4 Via corridors kunnen organismen migreren tussen patches ..................... 38
19.5 Het resultaat van fragmentatie: metapopulaties ....................................... 38
19.6 Verstoringen interageren met het landschap ............................................ 39
20 Ecosysteemproductiviteit ............................................................................... 40
20.0 Woord vooraf ........................................................................................... 40
20.1 Een ecosysteem bevat zowel biota als abiota ............................................ 40
20.2 Alle ecosystemen hebben drie basiscomponenten ..................................... 40
20.3 Wetten van de thermodynamica en energiestroom .................................... 41
20.4 Primaire productiviteit: begrippen en definities ........................................ 41
20.5 Omgevingscontrole van de primaire productiviteit .................................... 42
20.6 Primaire productiviteit bepaalt secundaire productiviteit .......................... 43
20.7 Ecosystemen hebben twee belangrijke voedselketens ............................... 43
20.8 Energie stroomt doorheen trofische niveaus ............................................. 44
20.9 Energie neemt af met opeenvolgende trofische niveaus ............................. 44
20.10 Energiestroom doorheen voedselketens verschilt tussen ecosystemen ...... 44
20.11 Ecologische pyramides karakteriseren de verdeling van energie................ 45
21 Nutriëntencycli .............................................................................................. 46
21.0 Woord vooraf ........................................................................................... 46
21.1 Alle nutriënten zitten in biogeochemische cycli ........................................ 46
21.2 Nutriënten komen het ecosysteem binnen via inputs................................ 46
21.3 Nutriënten worden binnen het ecosysteem gerecycleerd ........................... 46
21.4 De outputs vertegenwoordigen een verlies aan nutriënten uit het
ecosysteem ............................................................................................................ 46
21.5 Nutriëntencyclering verschilt tussen terrestrische en aquatische
ecosystemen .......................................................................................................... 47
21.6 Stromend-water- en kustecosystemen ...................................................... 48
22 Biogeochemische kringlopen .......................................................................... 49
22.0 Vooraf...................................................................................................... 49
22.1 De koolstofkringloop ................................................................................ 49
4
,Samenvatting Ecologie
22.2 De stikstofcyclus begint met de fixatie van atmosferisch stikstof .............. 50
22.3 De fosforcyclus heeft geen atmosferisch reservoir ..................................... 51
22.4 De zwavelkringloop heeft zowel sedimentaire als gasvormige fasen ........... 52
22.5 De zuurstofkringloop is voornamelijk onder biologische controle .............. 53
22.6 De koppeling van de kringlopen ............................................................... 53
23 Menselijke verstoringen van de biogeochemische kringlopen .......................... 54
23.0 Vooraf...................................................................................................... 54
23.1 Menselijke activiteiten wijzigen de globale koolstofcyclus.......................... 54
23.2 Door de mens geproduceerde stikstofemissies gedragen zich als polluenten
54
23.3 Door de mens geproduceerde zwavel is een belangrijke atmosferische
polluent 55
23.4 De zwavel- en de stikstofcycli produceren zure neerslag ........................... 56
23.4.1 Zure regen ......................................................................................... 56
23.5 Polluenten beïnvloeden de dynamiek van ozon ......................................... 56
23.6 Verschuiving van fosfor in de fosforkringloop ........................................... 57
23.7 Zware metalen cycleren ook doorheen ecosystemen ................................. 57
23.7.1 Voorbeeld: lood .................................................................................. 57
23.8 Gechloreerde koolwaterstoffen ontwikkelen kringlopen............................. 58
23.9 Andere verstoringen van de nutriënten-cycli door de mens ....................... 58
24 Biodiversiteit ................................................................................................. 59
24.1 Inleiding .................................................................................................. 59
24.2 Diversiteit meten in de praktijk ................................................................ 59
24.3 Biogeografische patronen ......................................................................... 60
24.3.1 Verdeling van terrestrische soorten over het aardoppervlak ................ 60
24.3.2 Verdeling van mariene organismen over het aardoppervlak ................ 61
24.3.3 De onderliggende mechanismen van diversiteitspatronen kunnen niet op
een eenvoudige wijze getest worden .................................................................. 62
24.4 De biologische functie van de diversiteit ................................................... 62
24.4.1 Rol van biodiversiteit voor ecosystemen .............................................. 63
24.4.2 Humped-back curve ........................................................................... 64
24.5 Oefening .................................................................................................. 64
30 Global change ............................................................................................... 65
30.1 Inleiding .................................................................................................. 65
30.2 De CO2-concentratie in de atmosfeer stijgt ............................................... 65
5
,30.3 Sequestratie van de CO2-emissies ............................................................ 66
30.3.1 CO2-opname in oceanen ..................................................................... 66
30.4 Planten reageren op de stijgende CO2-concentratie................................... 66
30.5 Broeikasgassen veranderen het klimaat ................................................... 67
30.5.1 Voorspelingen van invloed van broeikasgassen op het klimaat ............ 67
30.5.2 De voorspelde opwarming is niet overal even groot ............................. 68
30.5.3 Aerosol effect ..................................................................................... 68
30.6 Gerealiseerde klimaatverandering ............................................................ 69
30.7 Impact van klimaatverandering op ecosystemen ....................................... 69
30.8 Stijging van het zeeniveau ........................................................................ 70
30.9 Klimaatverandering en menselijke gezondheid ......................................... 70
30.10 ‘Global ecology’ ........................................................................................ 70
6
,Universiteit Antwerpen Schakelprogramma Milieuwetenschappen
Docent: Ivan Nijs en Matteo Campioli Ecologie: UA_1005WETECO
1 Algemene inleiding tot en bereik van de ecologie
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap?
1.2 De basiseenheid van de ecologie =
het ecosysteem
Figuur 1: Vereenvoudigde weergave van een ecosysteem
1.3 Componenten van een ecosysteem
vormen een hiërarchie
Figuur 2: Hiërarchie van de componenten van het
ecosysteem
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschapsdisciplines
Figuur 3: Ecologie maakt gebruik van andere
wetenschapsdisciplines
1.5 Ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden
1.6 Ecosysteem: nog even samenvatten
Schooljaar: 2020 - 2021 1
, 2 Het fysisch milieu/energie en klimaat
2.0 Vooraf
2.1 Zonnestraling en interceptie door de aarde
Figuur 4: De golflengte van de straling
uitgezonden door een object, hangt af
van de temperatuur van dat object
Figuur 5: Stralingsbalans van de aarde: input = output
Processen van straling:
• Reflectie door wolken en atm
• Reflectie door aardopp
• Absorptie door wolken en atm
• Absorptie door aardopp
• Evaporatie van water
• Opwarming van lucht, land en water
• Terug naar ruimte gereflecteerd
Figuur 6: Stralingsbalans van de aarde
• De zon zendt kortgolvige straling
uit, die deels wordt opgenomen door
de aarde en deels terug in de ruimte
wordt gereflecteerd
• De aarde zendt langgolvige straling
uit.
Deze wordt deels gereflecteerd door
broeikasgassen (oorspronkelijk
natuurlijk, maar effect verhoogd
door menselijke activiteiten).
Een ander deel van de langgolvige
staling wordt naar de ruimte
uitgezonden
2
,Samenvatting Ecologie
2.2 De geïntercepteerde zonnestraling varieert over het oppervlak
van de aarde
Figuur 8: De hoeveelheid zonlicht hangt af van de
breedteligging
Figuur 7: De inclinatie van de
aarde veroorzaakt seizoenen
• De invallende zonnestraling is een functie van:
o Breedteligging
o Seizoen + dag/nacht
o Bewolkingsgraad
o Direct en diffuus licht, kwantiteit en kwaliteit
o Golflengte
2.3 Het globale neerslagpatroon
• Spatial difference
o => global redistribution of thermal energy
o -> convectie
o => globaal neerslag patroon
2.4 Microklimaat
Figuur 9: Voorbeelden van
verschil in microklimaat
3
, 3 Het abiotisch milieu
3.0 Vooraf
3.1 Zonnestraling en zichtbaar licht Figuur 10: Spectrale verdeling van zonlicht
Figuur 11: Transmissie, reflectie en
absorptie van een groen blad Bladeren reflecteren:
• 6-12% vd fotosynthetische straling
o Voornamelijk blauw en rood,
minder groen
• 70% IR
• 3% UV
Hoeveelheid reflectie/transmissie is afhankelijk
van de golflengte
Hoeveelheid doorgelaten licht hangt af van de
dikte en de structuur van het blad
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper elke13. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,89. Je zit daarna nergens aan vast.
