Natuuronderwijs inzichtelijk: een basis voor de
vakinhoud van natuur, wetenschap en techniek
Hoofdstuk 4 – Ecologie en milieu
4.1 Samenhang in ecosystemen
4.4.1Wat is een ecosysteem?
Ieder levend wezen is afhankelijk van zijn omgeving. In het loofbos zie je dat de
levende organismen (biotische factoren) en de factoren uit de levenloze natuur
(abiotische factoren) met elkaar samenhangen en elkaar beïnvloeden. Het
samenhangend geheel van abiotische en biotische factoren in een bepaald
gebied, noem je ecosysteem.
Een ecosysteem heeft kenmerkende biotische en abiotische factorenen en je
kunt het als een bepaalde eenheid bestuderen.
Een ecosysteem kan verschillend van grootte zijn. Een sloot met specifieke
biotische en abiotische factoren is een ecosysteem, maar een uitgestrekt
duingebied ook. Deze karakteristieke ecosystemen worden biotopen genoemd:
gebieden met een uniform landschapstype waarbij klimaat en geografische
omstandigheden hetzelfde zijn. binnen een biotoop zijn weer specifieke
leefgebieden (habitats) voor organismen te onderscheiden. In het biotoop bos
vormt de humuslaag bijvoorbeeld een perfecte habitat voor een pissebed.
Organismen kunnen hun habitat overigens in meerdere biotopen hebben. Zo
komt een merel voor in het bos, maar ook in een stadstuin.
De verschillende ecosystemen leiden geen geïsoleerd bestaan. Abiotische en/of
biotische factoren uit het ene ecosysteem kunnen ook een ander ecosysteem
beïnvloeden. Zo kunnen ecosystemen veranderen omdat abiotische en biotische
factoren veranderen en er telkens weer een nieuwe wisselwerking tussen deze
factoren ontstaat. De tak van de biologie die zich bezighoudt met de
wisselwerking tussen levende organismen onderling en hun omgeving, heet
ecologie.
4.1.2Voedselrelaties in een ecosysteem
In een ecosysteem kunnen organismen elkaar op verschillende manieren
beïnvloeden. Een veldmuis gaat op zoek naar zaden en vruchten en eet de
nootjes van een beuk. Daarbij heeft een veldmuis concurrentie van andere dieren
die vruchten en zaden eten. Dit concurrentieproces wordt ook wel competitie
genoemd. Tegelijkertijd moet een veldmuis goed uitkijken voor een predator
zoals een bosuil, die in de veldmuis een geschikte prooi ziet. Dieren als
veldmuizen en merels helpen planten ongewild bij de verspreiding van hun
vruchten en zaden.
Je ziet dat er in het loofbos verschillende soorten relaties voorkomen tussen
organismen. Vooral de voedselrelaties zijn belangrijk, omdat elk organisme
voedsel nodig heeft om in leven te blijven en vaak ook weer gegeten wordt door
(andere) dieren.
Voedselketen
,Planten vormen de eerste schakel in een voedselketen. Zij kunnen door middel
van fotosynthese zonne-energie vastleggen in energierijke suikers. Planten
produceren op deze manier hun eigen voedsel en worden producenten genoemd.
Dieren zijn niet in staat om hun eigen voedsel te produceren en moeten andere
organismen consumeren om aan hun energie en voedingsstoffen te komen. Zij
worden consumenten genoemd. Een dier kan een planteneter, vleeseter of
alleseter zijn. dit bepaalt de plaats die het dier inneemt in een voedselketen.
Herbivoren (planteneters) vormen de tweede schakel. Carnivoren (vleeseters)
vormden de derde of soms de vierde schakel.
Als er in een ecosysteem vleeseters voorkomen die zelf weer andere vleeseters
eten, kan een voedselketen uit meer dan drie schakels bestaan. Als een vleeseter
een andere vleeseter eet, dan wordt hij toppredator genoemd.
Omnivoren zijn alleseters. Zij kunnen zowel deel uitmaken van de tweede als de
derde schakel in een voedselketen.
Voedselweb
Hierboven is een voedselketen weergegeven. In werkelijkheid zijn de
voedselrelaties in een ecosysteem complexer. In een ecosysteem zijn talloze
voedselketens te onderscheiden, die onderling met elkaar verwezen zijn. Zo’n
ingewikkeld netwerk van onderling geschakelde voedselketens noem je een
voedselweb.
Voedselpiramide
In een ecosysteem zijn de producenten, planteneters, vleeseters en
toppredatoren niet evenredig verdeeld. Meestal zijn er relatief veel producten,
minder planteneters, nog minder vleeseters en maar een paar toppredatoren. De
voedselverdeling in een ecosysteem kun je daarom goed weergeven in een
piramidevorm met verschillende niveaus: een voedselpiramide. De basis van de
voedselpiramide bestaat uit alle producenten van het ecosysteem, het tweede
,voedselniveau bestaat uit de planteneters, het derde voedselniveau uit de
vleeseters en het vierde uit de toppredatoren.
4.1.3 De energiestroom in een ecosysteem
Tussen de verschillende voedselniveaus in een voedselpiramide worden energie
en voedingsstoffen doorgegeven. Maar er gaat ook veel energie ‘verloren’. Het
energieverlies begint al bij de producenten. Zij leggen zonne-energie vast in de
vorm van energierijke suiker, maar verbruiken zelf ook weer een deel van deze
energie bij hun groei.
De hoeveelheid energie die vastgelegd is in de weefsels van planten komt maar
voor een deel bij de planteneters terecht. De planteneters eten namelijk niet alle
planten(delen). Bovendien wordt niet al het plantaardig weefsel verteerd. Een
deel van het plantaardig weefsel wordt onverteerd verder uitgepoept. Het
plantaardig weefsel dat de planteneter wel verteert, levert energie op die kan
worden benut voor de vorming van dierlijk weefsel. Niet alle vrijgekomen energie
wordt echter vastgelegd in dierlijk weefsel. De consumenten hebben bijvoorbeeld
ook energie nodig om zich warm te houden, te groeien en te bewegen.
Op deze manier komt er telkens maar zo’n tien procent van de vastgelegde
energie in het volgende voedselniveau van een voedselpiramide terecht. Dit
houdt in dat er aan de basis van een voedselpiramide veel meer energie
beschikbaar is dan bovenin.
Aan de basis vind je de meeste organisme en /of de grootste hoeveelheid
vastgelegde energie. Er hoeven niet altijd meer planten dan planteneters te zijn.
Wel is de totale hoeveelheid gewicht van het plantaardig weefsel, en daarmee de
hoeveelheid vastgelegde energie, veel groter dan de totale hoeveelheid van het
dierlijk weefsel van alle planteneters. Bijvoorbeeld het gewicht van de grote
bomen in een bos versus het gewicht van slakken, vogels en plantenetende
insecten.
Aan de top komen slechts enkele toppredatoren voor, zoals vossen en bosuilen.
Voor meer toppredatoren zou geen plaats zijn, omdat ze dan niet meer in hun
energiebehoefte kunnen voorzien.
Doordat er bij elk voedselniveau in een voedselpiramide energieverlies optreedt,
moet er voortdurend nieuwe zonne-energie door planten worden vastgelegd. De
energie die verloren gaat, kan – in tegenstelling tot voedingsstoffen- niet
gerecycled worden. vandaar dat je spreekt van een energiestroom en een
voedselkringloop in een ecosysteem.
4.1.4 De voedselkringloop
Op allerlei manieren wordt er in een ecosysteem natuurlijk afval geproduceerd.
Dieren poepen onverteerde voedselresten uit. bomen laten in de herfst hun
bladeren vallen. Levende organismen die niet opgegeten worden, sterven
uiteindelijk. Deze resten van organismen vormen het afval van de natuur. In
tegenstelling tot een groot deel van het afval dat mensen produceren, is
natuurlijk afval geen belasting voor een ecosysteem, maar juist een verrijking.
Dit komt doordat het natuurlijk afval gerecycled wordt tot voedingsstoffen die
planten weer kunnen opnemen.
, Bij dit proces spelen de reducenten (afbrekers) een belangrijke rol. Dit zijn
organismen als kleine bodemdieren, schimmels en bacteriën die het natuurlijke
afval tot steeds kleinere stukjes reduceren (afbreken) totdat er koolstofdioxide,
water en voedingszouten overblijven. De koolstofdioxide wordt afgegeven aan de
lucht en vormt een belangrijke groeivoorwaarde voor planten, evenals het water
en de mineralen (voedingszouten) die via de wortels opgenomen worden.
Dankzij de
reducenten
ontstaat er zo een
voedselkringloop,
waarbij
voedingstoffen
voortdurend
doorgegeven en
gerecycled worden.
Veel natuurlijk afval en een rijk bodemleven met bodemdieren, schimmels en
bacteriën zorgen voor een vruchtbare bodem in een ecosysteem. Boven op de
bosbodem ligt een strooisellaag met plantaardige en dierlijke resten. Naar
beneden toe wordt de laag steeds fijner en donkerder van kleur. De donkere
kleur is afkomstig van de vruchtbare humus, afgebroken natuurlijk afval dat zich
vermengt met de gronddeeltjes. De regen spoelt de humus langzaam de bodem
in, waardoor ook de dieper gelegen plantenwortels de voedingsstoffen kunnen
opnemen.
4.2 Ecosystemen in verandering
4.2.1 De dynamiek van ecosystemen
In elk ecosysteem bestaat er een wisselwerking tussen de biotische en abiotische
factoren. Juist deze wisselwerking zorgt ervoor dat een ecosysteem een
dynamisch geheel is dat voortdurend verandert.
Sommige van deze veranderingen worden veroorzaakt door de seizoenscyclus.
Als gevolg van veranderingen in de abiotische omstandigheden (vooral de
temperatuur en de daglengte) treden er ook veranderingen op in de biotische
factoren van ecosystemen.
De grootte van de populatie (een groep planten of dieren van dezelfde soort in
een bepaald gebied) schommelt voortdurend. Als de veranderingen in een
ecosysteem binnen bepaalde grenzen blijven schommelen, spreek je van een
stabiel ecosysteem.
4.2.2 Veranderingen in een populatie
De populaties in een ecosysteem worden gereguleerd door factoren als
voedselaanbod en de aanwezigheid van roofdieren. In een min of meer stabiel
ecosysteem schommelt de populatiegrootte binnen bepaalde grenzen. Er is
sprake van een dynamisch evenwicht.
