[home]
[inhoud site][Inhoud bovenbouw][practicum][links]

Samenvatting examenstof biologie VWO - vernieuwde tweede fase

Domein: D1

Energiestromen en kringlopen

Centraal examen

Je kunt energiestromen en kringlopen van stoffen in een ecosysteem beschrijven, en aangeven welke factoren daarop van invloed zijn en wat oorzaken en gevolgen zijn van verstoring.

Benodigde voorkennis uit onderbouw:

  • indeling van organismen;
  • voedselketen, voedselweb;
  • invloed van de mens op het milieu.

Benodigde voorkennis uit subdomein D4:

  • fotosynthese;
  • aërobe en anaërobe dissimilatie.
Voedselketen

Je moet in een beschrijving of afbeelding van een ecosysteem voorbeelden kunnen noemen van organismen die behoren tot respectievelijk:

  • producenten, consumenten en reducenten;
  • autotrofe en heterotrofe organismen.

Autotrofe organismen

  • Maken van anorganische stoffen (uit het abiotische milieu), organische stoffen.
    • Planten - energie uit licht (fotosynthese).
    • Bepaalde bacteriën - energie uit omzetting van chemische stoffen (chemosynthese).

Heterotrofe organismen

  • Kunnen alleen van kleinere organische stoffen worden grotere organische stoffen maken.
    Organische stoffen zijn afkomstig van andere organismen (biotisch milieu).
    • Dieren.
    • Schimmels en meeste bacteriën.

Producenten (groene planten)

  • Autotrofe organismen.
    • Leggen zonne-energie vast in organische stof (glucose).
      • Fotosynthese
      • Nemen daarvoor anorganische stoffen (CO2 en H2O) op uit het milieu.
    • Zetten glucose om in stikstofhoudende organische stoffen (aminozuren/eiwitten).
      • Stikstofassimilatie
      • Voor het maken van aminozuren (eiwitten) moeten zouten uit de bodem opgenomen worden.
    • Zetten de door henzelf gevormde organische stoffen om in andere organische stoffen.
      • Glucose --> andere koolhydraten en vetten.

Consumenten (dieren)

  • Heterotrofe organismen.
  • Leven direct (planteneters) of indirect (vleeseters) van de organische stoffen die door planten gemaakt zijn.
    Gebruiken de stoffen voor:
    • Dissimilatie
    • Groei --> nieuwe biomassa
      • Zetten daarbij opgenomen organische stoffen om in andere organische stoffen.
  • Consumenten van de eerste orde: planteneters.
    • Leven van producenten.
  • Consumenten van de tweede orde: vleeseters.
    • Leven van consumenten van de eerste orde.
  • Consumenten van de derde orde: vleeseters.
    • Leven van consumenten van de tweede orde.
  • Alleseters behoren tot verschillende trofische niveaus.

Reducenten (bacteriën en schimmels)

  • Autotroof of heterotroof
  • Breken dode organische resten of dode organismen af tot anorganische stoffen.

Voedselketen (Ipad)

  • Voedselketen wordt als volgt weergegeven:

producent --> consument 1e orde --> consument 2e orde
voorbeeld
roos --> bladluis --> lieveheersbeestje --> koolmees --> sperwer
(Let op de richting van de pijl = richting van de energiestroom.)

Energiestroom

Je moet:

  • kunnen uitleggen dat de zon de belangrijkste energiebron is voor het leven op aarde.
  • de energie-inhoud en de biomassa van de trofische niveaus van een voedselketen grafisch kunnen weergeven.
  • kunnen aangeven waardoor in een schakel van een voedselketen niet alle geproduceerde of opgenomen biomassa wordt vastgelegd.
  • kunnen aangeven welke productie van organische stoffen in een ecosysteem plaatsvindt met gebruikmaking van de begrippen: bruto primaire productie, netto primaire productie, productiviteit.

Zon is de belangrijkste energiebron op aarde

  • Zonne-energie wordt bij de fotosynthese vastgelegd in glucose (chemische energie).
    • Door foto-autotrofe organismen.
      • planten - producenten.
    • Glucose wordt omgezet in andere organische stoffen.

Bruto- en netto primaire productie

  • De hoeveelheid door producenten geproduceerde organische stoffen wordt uitgedrukt in biomassa.
    • Bruto primaire productie
      Totale door planten gevormde biomassa in een bepaalde tijdseenheid
      .
    • Niet alle geproduceerde biomassa wordt vastgelegd in het organisme.
      • Deel wordt gebruikt voor de dissimilatie.
    • Bruto primaire productie min de biomassa die planten nodig hebben voor de dissimilatie is de netto-primaire productie.
      • Daarvan kan de plant groeien (groei = biomassa aanmaken).
        • De toename van biomassa is de productiviteit.
        • Wordt uitgedrukt in (kilo)gram drooggewicht.
    • Netto-primaire productie komt beschikbaar voor de volgende schakel (volgende trofische niveau) in de voedselketen.

Voedselpiramide (Ipad)

  • Zonne-energie wordt vastgelegd door planten (autotroof - producenten) ---> toename biomassa.
  • Niet alle biomassa uit het eerste trofische niveau komt beschikbaar voor het volgende niveau.
    • Slechts deel van de biomassa wordt in het volgende niveau vastgelegd.
      Bij iedere stap in de voedselketen gaat biomassa verloren doordat:
      • niet alle delen van een organisme worden gegeten.
      • een deel van wat gegeten wordt, niet verteerbaar is en wordt uitgepoept.
      • van de opgenomen biomassa een deel gebruikt wordt voor de dissimilatie en dus "verloren" gaat.
        • Daarbij komt energie (gedeeltelijk ook in de vorm van warmte) vrij.
  • Zo ontstaat een piramide van biomassa.
    • Een hoger trofisch niveau heeft altijd een lagere energetische waarde dan het vorige niveau --> minder biomassa.
Kringlopen

Je moet:

  • kunnen aangeven dat een kringloop kan worden opgevat als een geheel van voorraden en stromen van materie.
  • de rol kunnen uitleggen van producenten, consumenten en reducenten in de kringloop van koolstof en in die van stikstof aan de hand van schema's van deze kringlopen, in het bijzonder:
    • fotosynthese en dissimilatie;
    • omzetting van glucose in andere organische stoffen;
    • vorming van stikstofhoudende organische stoffen;
    • afbraak van organische stoffen tot anorganische stoffen.
  • de rol kunnen aangeven van micro-organismen in de koolstofkringloop en in de stikstofkringloop.

Kringloop

  • Vastleggen van energie in organische stoffen door:
    • autotrofe organismen.
      • Planten - producenten.
    • Energie wordt geleverd door de zon (fotosynthese).
    • Opname van CO2 uit de lucht, H2O en zouten (vooral nitraat, NO3--) uit de bodem.
  • Omzetting van organische stoffen in andere organische stoffen door.
    • heterotrofe organismen.
      • Dieren - consumenten.
  • Afbraak van organische stoffen tot anorganische stoffen door:
    • consumenten - door dissimilatie.
    • door reducenten (bacteriën en schimmels).
      • Breken dode organische resten of dode organismen af tot anorganische stoffen.
  • De anorganische stoffen kunnen weer door de planten gebruikt worden.

Koolstofkringloop
Gebruik Binas of Biodata

  • CO2 wordt vastgelegd in glucose
    • door producenten.
  • Glucose wordt omgezet in andere organische stoffen
    • zowel door producenten als consumenten.
  • Organische stoffen worden afgebroken tot anorganische stoffen bij de dissimilatie.
    • CO2 komt weer vrij.
      • Door producenten en consumenten.
      • Door reducenten.
        • Bacteriën en schimmels.

Stikstofkringloop (Ipad)
Gebruik Binas of Biodata

  • Vastleggen van anorganische stikstofverbindingen in organische stikstofverbindingen door:
    • planten - producenten
      • Nemen nitraten (NO3-) op uit de bodem.
      • Maken aminozuren --> eiwitten.
    • stikstofbindende bacteriën
      • O.a.knolletjesbacteriën.
        • Zitten in wortelknolletjes van vlinderbloemigen.
      • Nemen stikstof uit de lucht (N2) op (bacteriële stikstoffixatie).
        • Maken aminozuren.
        • Maken voor planten bruikbare stikstofverbindingen (NO3-).
  • Dieren - consumenten
    • Eten planten.
    • Breken eiwitten af tot aminozuren.
    • Maken van de aminozuren eigen eiwitten.

  • Reducenten
    • Rottingsbacteriën breken dode organismen en resten van organismen af.
      • Ammoniak (NH3) ontstaat.
      • Lost op in water --> ammonium (NH4+).
    • Ureumbacteriën
      • Zetten ureum (uit de urine van dieren) om in ammoniak --> ammonium.
    • Nitrificerende bacteriën
      • Zijn (chemo)autotroof.
      • Zijn aëroob.
        • Nitrietbacteriën
          • Zetten ammonium om in nitriet (NO2-).
        • Nitraatbacteriën
          • Zetten nitriet om in nitraat (NO3-).
    • De nitraten kunnen weer door de planten opgenomen worden.
  • Denitrificerende bacteriën
    • Zetten nitraat uit de bodem om in N2 (-->lucht).
    • Zijn anaëroob.

Oefenen stikstofkringloop

Verstoringen van kringlopen

Je moet:

  • kunnen aangeven dat kringlopen binnen een ecosysteem worden onderbroken of verstoord door onder andere:
    • gescheiden plaatsen van productie en gebruik;
    • het gebruik van fossiele brandstoffen.
  • effecten kunnen aangeven van menselijke activiteiten op de koolstofkringloop en de stikstofkringloop.

Verstoring van de kringlopen door de mens

Door toevoeging van elementen

  • Aanvoer van veevoer uit andere gebieden.
    Kan leiden tot:
    • overbemesting.
      Toevoegen van meer voedingsstoffen (via mest) dan door de planten kan worden opgenomen.
    • Leidt tot uitspoeling.
      • Overtollige meststoffen lossen op in bodemwater.
      • Stroomt naar lager gelegen delen --> sloot --> rivier.
  • Organische afval uit riool.
    Door reducenten afgebroken tot zouten (fosfaten en nitraten).


    Uitspoeling door overbemesting en toevoeging van ongezuiverd rioolwater leiden tot:
    • eutrofiëring.
      • Voedselrijker worden van bodem en oppervlaktewater.
        Dit kan leiden tot:
      • waterbloei.
        • Veel meststoffen (zouten) in het water --> toename algen --> er dringt minder licht door in het water --> minder fotosynthese door ondergedoken waterplanten --> er komt minder zuurstof in het water.
        • Zuurstof tekort in het water.
          Door reducenten wordt veel zuurstof verbruikt bij de omzetting van organische stoffen --> vooral 's nachts weinig zuurstof --> waterdieren gaan dood.
  • Gebruik van fossiele brandstoffen.
    Gevolgen:
    • meer CO2 in de atmosfeer (broeikaseffect).
    • Zure regen.
      • Veroorzaakt door verbrandingsproducten (SO2, NO en NO2).
        • Reageren in de lucht tot H2SO4 en HNO3.
          • Komen via de regen in de bodem terecht.
        • Slaan droog in de bodem neer.
          • Worden in de bodem omgezet tot H2SO4 en HNO3.
      • Verzuring bodem leidt tot vrijkomen van giftige metalen(o.a. cadmium, aluminium) in de bodem.
    • Mogelijke oplossingen:
      • Gebruik van duurzame energie.
        Bijvoorbeeld:
        • windenergie
        • zonne-energie
        • bio-brandstof
          bijvoorbeeld alcohol
          • geen extra CO2 in de atmosfeer
  • Gescheiden plaatsen van productie en gebruik.
    • Voedsel (of andere producten) wordt op plaatsen geproduceerd die ver afliggen van de plaatsen van consumptie.
      • Veel transport nodig --> toename CO2 in de atmosfeer.
      • Afval ontstaat op een andere plaats.
  • Gebruik van niet afbreekbare bestrijdingsmiddelen.
    • Veroorzaakt ophoping (accumulatie) van niet/slecht biologisch afbreekbare bestrijdingsmiddelen en zware metalen in voedselketens.
      • Vooral probleem voor dieren in de top van de voedselpiramide.

Door onttrekking van elementen

  • Verdwijnen van leefruimte
    • Door aanleg van wegen en bouw van huizen.
      • Soorten verdwijnen o.a. doordat leefruimte verdwijnt.
  • Kaalkap (ontbossing)
    • Leidt tot erosie --> overstromingen en woestijnvorming.
  • Verdroging - daling grondwaterpeil door:
    • drinkwaterwinning.
    • bewuste verlaging voor de landbouw.
Ecologische voedselproductie

Je moet:

  • verschillen kunnen aangeven tussen ecologische en niet-ecologische voedselproductie,
    in het bijzonder:
    • verschillen m.b.t. gebruik van meststoffen en bestrijdingsmiddelen;
    • gebruik van biotechnologie;
    • duurzame voedselproductie.
  • kunnen aangeven wat wordt verstaan onder biologische afbreekbaarheid.

Ecologische voedselproductie

  • Gericht op zoveel mogelijk de natuurlijke kringloop in stand houden (duurzame voedselproductie).
    • Extensieve veeteelt.
      • Minder dieren per oppervlakte-eenheid.
      • Veevoer is zoveel mogelijk afkomstig van eigen grond.
    • Wisselteelt bij de landbouw (kleinere arealen).
    • Natuurlijke bemesting.
      O.a. groenbemesting (Ipad)
    • Geen gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen.

Moderne voedselproductie

  • Gericht op zo groot mogelijke productie.
    • Vaak telen in Monocultuur(= groot gebied met één soort gewas).
      • Grote kans op het ontstaan van plagen.
        plaag = ongeremde voortplanting van bepaalde soort schadelijke dieren.
        Verklaring ontstaan plaag:
        • veel voedsel aanwezig voor bepaalde schadelijke soort.
        • ontbreken van natuurlijke vijanden.
      • Grote kans op het ontstaan van ziektes veroorzaakt door schimmels en bacteriën.

Bestrijdingsmiddelen

  • Vooral nodig bij gewassen die als monocultuur gekweekt worden.
    • Chemische bestrijdingsmiddelen
      • Middelen om insecten die planten aantasten, te bestrijden.
      • Middelen voor onkruidbestrijding.
      • Middelen om tegen schimmels te beschermen.

      • Biologisch afbreekbare middelen
        • Kunnen door reducenten afgebroken worden.
      • Niet- biologisch afbreekbare middelen
        • Kunnen niet door reducenten afgebroken worden.
          • Blijven in het milieu en dus in de voedselkringloop aanwezig.
          • Kan leiden tot ophoping van de gifstoffen in dieren uit de hogere niveaus van de voedselpiramide.
      • Soortspecifieke bestrijdingsmiddelen
        • Doden alleen het organisme dat de schade veroorzaakt.
          • Chemische bestrijdingsmiddelen zijn vaak niet soortspecifiek.

    • Biologische bestrijdingsmiddelen
      • Inschakelen van de natuurlijke vijand.

    • Geïntegreerde bestrijding
      • Gebruik van biologische bestrijdingsmethode.
      • In noodgevallen aangevuld met chemische middelen
        • Veel minder chemische bestrijdingsmiddelen nodig.

    • Biotechnologie - Genetische modificatie (genetische manipulatie)
      • Kunstmatig veranderen van eigenschappen van planten en dieren.
        Nu vooral toegepast bij planten.
      • Verandering van het DNA.
        • Genen worden ingebouwd in bestaande gewassen.
          • Transgene organismen.
            Met bijvoorbeeld:
          • ingebracht van een gen dat codeert voor:
            • een afweerstof tegen insecten;
            • een afweerstof tegen schimmels;
            • insectenvraat;
            • resistentie tegen bepaalde bestrijdingsmiddelen
            • een zetmeelvariant --> meer geschikt voor verwerking door de voedselindustrie.

© scholte/marree 2009