Eindterm subdomein B8
De kandidaat kan met behulp van de concepten energiestroom, kringloop, dynamiek en evenwicht ten minste in contexten op het gebied van duurzaamheid verklaren op welke wijze ecosystemen zichzelf reguleren en kan beargumenteren met welke maatregelen de mens zelfregulatie van ecosystemen en het systeem Aarde kan beïnvloeden.
|
Subdomein B8.1 - Energiestroom
Je kunt in een context:
- energiestromen in een ecosysteem beschrijven en toelichten welke factoren daarop van invloed zijn;
- modellen van energiestromen beschrijven en benoemen welke processen en organismen daarin een rol spelen;
- beargumenteren met welke maatregelen de mens energiestromen kan beïnvloeden.
Deelconcepten
producent, consument, reducent, trofisch niveau, autotroof, heterotroof, (an)organische stof, fossiele brandstof, biobrandstof, biomassa.
Subdomein B8.2 - Kringloop
- de rol uitleggen van producenten, consumenten en reducenten in de kringlopen van koolstof en stikstof;
- kringlopen van elementen in een ecosysteem beschrijven, en benoemen welke factoren daarop van invloed zijn;
- beargumenteren met welke maatregelen de mens nutriëntenkringlopen en daarmee het systeem Aarde kan beïnvloeden.
Deelconcepten
fotosynthese, dissimilatie, (an)organische stof, (de)nitrificatie, ammonificatie, stikstofbinding, uitspoeling, eutrofiering, biomassa, broeikaseffect.
Subdomein B8.3 - Dynamiek en evenwicht
- beschrijven wat onder een ecosysteem wordt verstaan en welke componenten daarvan deel uitmaken;
- uitleggen welke rol concurrentie binnen en tussen populaties speelt bij de dynamiek (instandhouding en ontwikkeling) van een ecosysteem;
- uitleggen welke rol biotische en abiotische factoren spelen bij de dynamiek binnen een ecosysteem;
- beargumenteren met welke maatregelen de mens de zelfregulatie van ecosystemen kan beïnvloeden.
Uit subdomein D4.2:
- beschrijven wat onder duurzame ontwikkeling wordt verstaan, in het bijzonder duurzame energie- en voedselproductie;
- beargumenteren op welke wijze vraagstukken die betrekking hebben op duurzame ontwikkeling, kunnen worden benaderd.
Deelconcepten
habitat, geboorte, sterfte, migratie, exoot.
D4: persistent, biologisch afbreekbaar.
|
Energiestroom |
Zon
is de belangrijkste energiebron op
aarde
- Zonne-energie
wordt bij de fotosynthese vastgelegd in
glucose (chemische energie).
- Door
autotrofe organismen - planten - producenten.
- De gevormde glucose
wordt:
- gebruikt voor de dissimilatie;
- Bij dissimilatie komt warmte vrij --> energieverlies.
- omgezet in andere organische
(bouw)stoffen.
- De totale hoeveelheid door de producenten geproduceerde organische stoffen wordt
uitgedrukt in biomassa.
- Als een plant groei, neemt de biomassa dus toe.
- Voor de consumenten (het volgende trofische niveau) is de gevormde biomassa beschikbaar.
- Dat levert minder energie dan door de planten is vastgelegd.
- Gevormde biomassa = totaal gevormde glucose - voor dissimilatie gebruikte glucose.
- Bij ieder stap in de voedselketen komt daardoor minder van de door de producenten vastgelegde energie beschikbaar.
Voedselpiramide
De totale biomassa
neemt bij ieder hoger trofisch niveau af.
- 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.
- Veroorzaakt doordat:
- een deel "gebruikt wordt voor de dissimilatie.
- Daarbij komt energie (gedeeltelijk ook in de vorm van warmte) vrij.
- een deel van wat gegeten wordt, is niet verteerbaar is en wordt uitgepoept.
- niet
alle (delen van) organismen worden
gegeten.
- Zo
ontstaat een piramide van biomassa.
- Een
hoger trofisch niveau heeft altijd een lagere
energetische waarde dan het vorige
niveau --> minder biomassa.
|
Kringloop |
Kringloop
- Vastleggen
van energie in organische stoffen door:
- autotrofe organismen.
- Energie
wordt geleverd door de zon
(fotosynthese).
- Opname
van CO2 uit de lucht, H2O en zouten
(vooral nitraat) uit de bodem.
- Omzetting
van organische stoffen in andere organische
stoffen door.
- 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
- 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.
Stikstofkringloop
Gebruik Binas of ScienceData
- Vastleggen
van anorganische stikstofverbindingen in
organische stikstofverbindingen door:
- planten - producenten
- Nemen
nitraten op uit de bodem.
- Gebruiken dit voor het maken van
aminozuren --> eiwitten.
- stikstofbindende
bacteriën
- O.a.knolletjesbacteriën.
- Zitten in
wortelknolletjes van
vlinderbloemigen.
- Nemen
stikstof uit de lucht (N2)
op.
- Maken
aminozuren.
- Maken
voor planten bruikbare
stikstofverbindingen.
- 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
ontstaat.
- Lost
op in water --> ammonium.
- 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.
- Nitraatbacteriën
- Zetten
nitriet om in nitraat .
- De nitraten kunnen weer door de planten opgenomen worden.
- Denitrificerende
bacteriën
- Zetten
nitraat uit de bodem om in N2 (-->lucht).
- Zijn anaëroob.
|
Verstoringen van kringlopen |
Verstoring
van de kringlopen door de mens
Door:
- bemesting;
- Toevoegen van stalmest en of kunstmest.
- 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.
- organisch
afval uit riool;
Door reducenten afgebroken tot zouten (fosfaten en nitraten).
Uitspoeling door overbemesting en toevoeging van ongezuiverd rioolwater
leiden tot:
- 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.
- Neerslag van stikstof- en zwavelverbindingen.
- Verbrandingsproducten industrie en verkeer.
- 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.
Mogelijke oplossingen:
- gebruik
van duurzame energie;
Bijvoorbeeld:
- windenergie;
- zonne-energie;
- bio-brandstof.
Bijvoorbeeld alcohol
- geen
extra CO2 in de
atmosfeer
- met betrekking tot huishoudelijk afval:
- minder
wegwerpverpakkingen gebruiken;
- een boodschappentas gebruiken i.p.v. de plastic tasjes;
- statiegeld
op flessen (en hergebruik flessen);
- gescheiden
inleveren van afval;
- composteren
GFT (groente-, fruit- en tuinafval);
- recyclen van afvalmateriaal (bijvoorbeeld: papier en glas).
- met betrekking tot mest:
- minder
bio-industrie;
- injecteren
van de mest in de bodem;
- mesttransport
naar gebieden met mesttekort;
- mestverwerking
(biogas of mestkorrels).
- met betrekking tot luchtvervuiling:
- zuiveren van
uitlaatgassen (van stikstofoxiden en
zwaveldioxide);
- alleen in zuinige en schone auto's produceren;
- minder autorijden en meer van het openbaar vervoer gebruik maken;
- minder vliegreizen.
|
Ecosysteem |
Ecosysteem
- Gebied met een bepaald milieu (abiotische factoren) met alle daarin levende organismen (biotische factoren).
- Ecosysteem is te herkennen
aan min of meer vaste samenstelling van
planten en dieren (= levensgemeenschap.
- Voorbeelden
in Nederland:
- duinen;
- naaldbos;
- heideveld;
- sloot;
- waddengebied.
- Voorbeelden
in de wereld:
- toendra;
- tropisch
regenwoud;
- woestijn.
- Iedere soort heeft bepaalde rol in een ecosysteem heeft.
- Wordt bepaald door het geheel van milieufactoren (abiotische en biotische factoren) waaraan een organisme is aangepast.
- Bijvoorbeeld:
- beschikbaarheid van voedsel;
- aanwezigheid van concurrenten;
- tolerantie voor abiotische factoren;
- Twee
diersoorten kunnen niet twee precies dezelfde
nissen in een ecosysteem
invullen.
- Hoe soortenrijker het ecosysteem, des te gespecialiseerder is de nis.
Habitat
- De
leefomgeving van een organisme.
- Leefomgeving
heeft specifieke biotische en abiotische
factoren.
Voorbeelden
- Pissebedden
leven op vochtige plaatsen.
- Wormen
leven onder de grond.
- Rupsen
van koolwitjes leven in
koolplanten.
Levensgemeenschap
- Alle
organismen samen in een ecosysteem vormen een levensgemeenschap.
- Levensgemeenschap bestaat
uit verschillende populaties van soorten planten, dieren, schimmels en
bacteriën.
- Populatie: groep
individuen van één soort die
zich onderling kunnen
voortplanten.
- Iedere soort
heeft:
- een
specifieke functie in het
ecosysteem.
- een
bepaalde leefplek (habitat) in het
ecosysteem.
- De
verschillende soorten organismen zijn
onderling afhankelijk van elkaar of
beïnvloeden elkaar.
Voorbeelden
- Ze zijn onderling
afhankelijk zijn voor de
voortplanting.
Insectenbloemen zijn van insecten
afhankelijk voor de bestuiving.
Koekoek laat andere vogels hun jongen grootbrengen.
- Ze hebben een territorium
nodig.
- Ze eten of worden gegeten.
- De
organismen in de levensgemeenschap vormen een voedselweb.
|
Biotische en abiotische factoren |
Abiotische
factoren
Alle invloeden uit de niet-levende natuur.
Biotische
factoren
Alle levende
wezens.
- Planten
- Maken
het voedsel (fotosynthese) en dienen
dus als voedsel voor dieren.
- Bieden
schuilplaatsen en broedplaatsen voor
dieren.
- Dieren
- Planteneters leven
van planten en hebben dus invloed op de
vegetatie.
- Vleeseters eten andere dieren.
- Schimmels
en bacteriën
- Zorgen
voor de afbraak van de dode organische
resten.
of
- Veroorzaken
ziektes.
of
- Leven
in symbiose met planten.
Biodiversiteit (soortenrijkdom)
- Wordt bepaald door het aantal soorten in een bepaald gebied.
- Wordt groter bij:
- minder sterke schommelingen van de abiotische factoren.
- Als de abiotische omstandigheden minder extreem zijn. kunnen soorten organismen kunnen zich handhaven.
- Grotere diversiteit --> grotere capaciteit om verstoringen op te vangen --> stabieler ecosysteem.
|
Natuurlijk evenwicht |
Natuurlijk evenwicht
- Iedere factor blijft ongeveer
constant.
- Sterke schommelingen worden afgeremd
- Ecosysteem is stabiel (in evenwicht).
- De populatiegrootten (= totaal aantal individuen van een
populatie) schommelen rond bepaalde waarden.
- Alleen kleine schommelingen.
- Populatiegrootte wordt weergegeven
met de term populatiedichtheid.
- Aantal individuen per
oppervlakte-eenheid.
- Populatiedichtheid hangt wordt beïnvloedt door:
- biotische factoren:
- geboortecijfer en sterftecijfer;
- Aantal dieren dat per jaar geboren wordt en dood gaat.
- Afhankelijk van o.a.:
- voedselaanbod;
- predatie;
- concurrentie tussen soorten;
- ziekten veroorzaakt door bacteriën en virusssen.
- emigratie;
- immigratie;
- komst van nieuwe soorten uit andere gebieden:
- abiotische omstandigheden.
Bijvoorbeeld:
- wind, temperatuur, vochtigheid.
Zelfregulatie
- Populatiegroei wordt afgeremd (negatieve terugkoppeling)
door:
- voedselgebrek;
- ruimtegebrek
(voor territoria);
- ziekten;
- toename van
het aantal vijanden.
- draagkracht van het ecosysteem
- De maximale hoeveelheid dieren die kunnen overleven in een bepaald gebied.
- Populatieafname wordt geremd als:
- meer voedsel
beschikbaar komt.
- meer ruimte
beschikbaar komt.
- aantal natuurlijke vijanden afneemt.
- Gevolg:
- populatiedichtheid
vertoont in de loop der tijd
schommelingen.
- Natuurlijk
evenwicht (biologisch evenwicht)
- Schommelingen rond een bepaalde
waarde.
- Natuurlijke
selectie
- Zwakkere
dieren hebben minder overlevingskans
--> minder kans om zich voort te
planten --> geven minder genen door aan
het nageslacht.
- In stabiel
ecosysteem:
- veel
verschillende populaties;
- geen sprake
van sterke schommelingen;
- bij iedere
populatie is sprake van een natuurlijk
evenwicht.
Invloed mens
Voorbeelden:
- toevoegen voedingsstoffen;
- (over)bemesting;
- lozing rioolwater.
- Oppervlakte water wordt voedselrijker.
- onttrekken van water met als gevolg verdroging;
Voor:
- winning drinkwater;
- verlagen van grondwaterstand om gebruik zware landbouwmachines mogelijk te maken;
- aanleg van wegen. bestrating.
- kaalkap (ontbossing);
- Leidt tot erosie -->
overstromingen en woestijnvorming.
- verkleining leefgebieden;
- Door aanleg van wegen en bouw van huizen.
- Soorten
verdwijnen o.a. doordat leefruimte
verdwijnt.
- versnippering.
- Gebieden raken van elkaar gescheiden door aanleg snelwegen, spoorwegen.
Probleem:
- populaties worden kleiner.
- --> Grote kans op inteelt.
- Te kleine populatie --> gevaar voor uitsterven.
- Voor instand houden van populatie:
- voldoende
erfelijke variatie nodig (verscheidenheid).
Er zijn erfelijke verschillen tussen de
individuen --> bij verandering milieu
voldoende organismen met geschikte
eigenschappen aanwezig.
|
Duurzame voedselproductie |
Duurzame voedselproductie
- Gericht op zoveel mogelijk de natuurlijke kringloop in stand houden.
- 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
- Bij voorkeur gebruik van biologische bestrijdingsmiddelen.
- Inschakelen van de natuurlijke vijand.
- Alleen gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen als deze:
- Biologisch afbreekbare zijn.
- Kunnen door reducenten afgebroken worden.
- Soortspecifiek zijn.
- Doden alleen het organisme dat de schade veroorzaakt.
Niet-duurzame voedselproductie
- Gericht op zo groot mogelijke productie.
- Vaak telen in Monocultuur (= grote percelen 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.
- Gebruik bestrijdingsmiddelen noodzakelijk.
- Vooral nodig bij gewassen die als monocultuur gekweekt worden.
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.
- Kunnen gebruikt worden in de duurzame voedselproductie.
- Niet- biologisch afbreekbare middelen
- persistente 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.
|