Your SlideShare is downloading. ×
Deel 3 Energie-uitwisselingen in een ecosysteem
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Deel 3 Energie-uitwisselingen in een ecosysteem

1,604
views

Published on

Vrij complex deeltje, maar het leert je dat je best vlees beperkt of probeert vegetarisch te leven... …

Vrij complex deeltje, maar het leert je dat je best vlees beperkt of probeert vegetarisch te leven...
en dat je over vis beter twee keer nadenkt...
Energie - plus thermodynamica, entropie, opwarming, grizzly's en tropische regenwouden - bondig maar gebald!

Published in: Education

2 Comments
1 Like
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
1,604
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
17
Comments
2
Likes
1
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. DEEL 3ENERGIE-UITWISSELINGEN IN EEN ECOSYSTEEM 1
  • 2. Aantal organismen in een ecosysteem… • … is afhankelijk van de inbreng van energie in het ecosysteem • … is afhankelijk van de hoeveelheid neerslag in het ecosyteem, met inbegrip dat veel neerslag onmogelijk is bij beperkte zonneënergie • … is afhankelijk van de snelheid waarmee bepaalde verbindingen uitgewisseld worden • Elke plaats op aarde ontvangt dezelfde hoeveelheid zonlicht, maar niet dezelfde hoeveelheid energie of ‘hitte’ • Ecosysteem Antarctica 2
  • 3. De kringloop van elementen • N-cyclus • C, H, O, N, P, S, … kunnen herhaaldelijk uitgewisseld worden tussen levende wezens en de levensloze stof • D.w.z. dat de atomen herbruikt worden voor de opbouw van organische materie • ‘Energy flows, elements cycle’ 3
  • 4. Energie volgens één richting in de voedselketen • Energie van de zon wordt vastgelegd door autotrofe fotosynthese… • … en vloeit dan per trofisch niveau over in herbivoren, primaire en secundaire carnivoren • Dood weefsel en afval geproduceerd op ieder niveau wordt gebruikt door reducenten: aaseters, detritivoren, fungi, bacteriën,… • Bij iedere stap gaat het grootste deel van de energie verloren 4
  • 5. Klassieke voedselketens versus detritusvoedselketens • Gewoonlijk denken we aan voedselketens als ‘grazende’ of klassieke voedselketens zoals hiernaast afgebeeld • Logisch, volgens de klassieke voedselketens wordt plantaardig weefsel direct geconsumeerd door herbivoren • Een groot deel van de energie is echter afkomstig van organische verbindingen uit dode materie, door bacteriële foto- en chemosynthese,… • Voorbeelden van detritusvoedselketens vindt men in bosgronden, riviertjes in bosrijk gebied, oceaanbodems, moerassen,… • Zo is het begrip voedselketen achterhaald, en spreekt men beter van een veelheid aan schakels in een gecompliceerd voedselweb 5
  • 6. Klassieke voedselketens versus detritusvoedselketens 6
  • 7. Exuberante groei versus fragiliteit• Het belang van organisch materiaal wordt perfect geïllustreerd door de weelderige groei van de tropische regenwouden• 2/3 van de bodems bestaat er uit tropische rode en gele aarde, typisch zuur en nutriëntarm• Ca en K lekken bij hevige regen uit de bodem, Fe en Al vormt onoplosbare verbindingen met fosfaatverbindingen• Nutriënten en C zijn gevangen in levend weefsel, humus is schaars• Na enkele jaren moeten boeren kunstmest gebruiken voor een 7 lage opbrengst gezonde gewassen of veevoeder
  • 8. Energie-efficiëntie op trofisch niveau volgens de klassieke voedselketen • Energie ademhaling: 33kJ/100kJ • Energie-efficiëntie is de energie-opbrengst aan weefsel in verhouding met de energie-investering • In dit geval 4% • Het is meer efficiёnt om granen te eten i.p.v. er het vee met te voeden • De energie in het vlees heeft immers al verscheidene trofische niveaus gepasseerd 8
  • 9. 7x meer land nodig voor een vleesdieet t.o.v. een plantaardig dieet 9
  • 10. Energie-overdracht tussenverschillende voedingsniveaus • Efficiëntie fotosynthese is laag: 2% van invallende lichtenergie wordt geabsorbeerd door de plant • Bij elke volgende stap komt 10% van de energie in de herbivoor of carnivoor terecht • Dit laat toe de hoeveelheid energie te berekenen welke in de secundaire carnivoor terechtkomt, uitgaande van een stralingsenergie van 6000 kJ geabsorbeerd door planten (per vierkante meter per dag) 10
  • 11. Antwoord: bereken deenergietransfer in elke stap • Netto-productie door de plant: 120 kJ • Nettowinst in herbivoren: 12 kJ • Nettowinst in C1: 1,2 kJ • Nettowinst in C2: 0,12kJ • Besluit: gezien dit groot energieverlies is het aantal stappen in de voedselketen beperkt (max. 3-4), en is het aantal topcarnivoren klein in bepaald ecosysteem 11
  • 12. Andere voorstelling - let op het verschil! 12
  • 13. Biomassapiramides per trofisch niveau • Terrestrische ecosystemen zijn qua biomassa opgebouwd volgens een normale piramidevorm • De grootste massa op aarde is geconcentreerd in de producenten nl. de planten • De 2e grootste hoeveelheid biomassa is vertegenwoordigd door aaseters en reducenten zoals bacteriën, fungi en termieten • De bovenliggende niveau’s kennen een 1/10 reductie van biomassa, met topcarnivoren bovenaan die logisch gezien de kleinste biomassa uitmaken 13
  • 14. Biomassapiramides per trofisch niveau • Biomassapiramides in zee kennen evenwel een omgekeerde piramidevorm • Fotosynthetische algen en bacteriën vangen de zonneënergie, welke volgens de 10%-regel wordt afgeroomd per verhoging van trofisch niveau • Evenwel is hun totale massa veel kleiner dan deze van de organismen die ze consumeren • Planktonische algen leggen veel meer zonneënergie vast als landplanten en groeien, reproduceren en sterven in verhouding sneller 14
  • 15. Biomassapiramides per trofisch niveau • Kleine kreeftachtigen zoals zoöplanktonische Copepoda en andere kreeftachtigen consumeren de algen • Ze oogsten grote hoeveelheden zonder de fotosynthetische reserves van het water uit te putten • Deze worden op hun beurt gegeten door invertebraten en kleine visjes, welke vervolgens op het menu staan van grotere vissen en mariene zoogdieren… • … op hun beurt bejaagd door bv. Carcharodon carcharias (Witte haai) of andere langlevende topcarnivoren 15
  • 16. Biomassapiramides per trofisch niveau • Carcharodon carcharias (Witte haai), Neptune Islands, Zuid-Australië – IUCN-status: kwetsbaar • De inversie van de oceanische biomassapiramide is de reden waarom de waters van de open zee helder zijn en je met een goede observatie wel een occasionele vis bespeurt, maar niet de algen waarvan alle zeedieren uiteindelijk afhankelijk zijn 16
  • 17. Aquacultuur • Waterbewoners hebben als voordeel dat ze weinig energie moeten investeren in de ondersteuning van hun lichaam, maar het kunnen aanwenden voor groei • Vissen zijn poikilotherm, dus verbruiken praktisch geen energie om zich warm te houden • Daphnia, kan in aquacultuur 10x meer opbrengen als soja op eenzelfde oppervlakte • Meer dan 90% van de visvangst bestaat uit de jacht op wilde soorten in hun natuurlijk biotoopTreiltechnieken doden sponzen, • Boomkorvisserij en treilen zijnkoralen,… op de oceaanbodem conventionele methoden, die deBoven: een nooit getreilde bodem, biodiversiteit van zeebodems ernstigonder: een treilspoor bij Maine verstoren 17
  • 18. Fishing down the food web• De accumulatie van biomassa in de top van de voedselketen, maakt van vissen als tonijn (Thunnus sp.), zalm (Salmo sp.),… begeerde voedselbronnen• Overbevissing maakt blauwvintonijn (Thunnus thynnus) zeldzaam, de roze zalm (Oncorhynchus gorbuscha) is bijna uitgestorven door zeeluisinfecties die de jonge zalmen aan stukken rijt als ze de Canadese zalmkwekerijen voorbijtrekken 18
  • 19. Fishing down the food web • Zo is de mortaliteit van de roze zalm meer dan 80% aan de Pacifische Canadese kust wegens infectie van juveniele zalmen door de kleine kreeftachtige zeeluizen Lepeophtheirus salmonis • De zalmen brengen nutriënten naar de kustecosystemen, waar ze een sleutelrol spelen in de overleving van grizzlyberen (Ursus arctos horribilis), orca’s, wolven, otters, … en zelfs van de witte spar (Picea glauca) door de stikstof van zalmkadavers achtergelaten door grizzly’s • In Canada’s Fraser River daalde het wilde zalmbestand van over de 10 miljoen tot minder dan 2 miljoen tijdens de zalmtrek 19
  • 20. Rapoports regel (1975) • Reis je zuidwaarts van N.- naar Z.- Amerika, zal het verspreidingsgebied van individuele soorten verkleinen bij het naderen tot de evenaar • In gematigde en arctische regio’s moeten organismen zich aanpassen aan variërende fysische en biologische omgevingen bv. via winterslaap, vruchtzetting, omschakelen naar winterharde prooi, migratie,... • Door aangepast te zijn aan meer lokale omgevingsvariabelen, bezetten ze ook grotere arealen • Mecistogaster sp. reuzejuffer van Centraal-Amerika, specialist in het plukken van spinnen uit hun web, concurreren generalisten weg 20
  • 21. In de evolutie van biodiversiteit betekent een kleinere omvang meer soorten • Hogere energie, grotere biomassaproductie, het vernauwen van verspreidingsgebieden in een minder variërende omgeving... • ...verhogen de biodiversiteit in de tropen • Stabiele klimaten met milde seizoensverschillen laten verschillende organismen toe• Macrocheles rettenmeyeri komt te specialiseren op fracties enkel voor als vervanging van de van de omgeving tarsus van mieren • Geen niche blijft ongevuld• Bloedzuigend laten ze zich als • Hoe kleiner organismen, hoe klauw gebruiken, zonder het beter ze in staat zijn de comfort van de mier te benadelen omgeving op te delen in kleinere niches 21
  • 22. Het tellen van biodiversiteit(sverlies) • Geelgors (Emberiza citrinella), zwarte vanilleorchis (Gymnadenia nigra) • De relatie tussen het aantal soorten in en de oppervlakte van een habitat kan worden uitgedrukt volgens S = CAz • S is het aantal soorten, C een constante per eenheid van oppervlakte en z – als constante van belang – is soortafhankelijk • z is afhankelijk van het habitat en vooral van de mogelijkheid tot verspreiding • De z-waarde is tussen 0,15 en 0,35 met de laagste waarden voor soorten met een vlotte verspreiding bv. vogels, hoogste voor bv. landslakken, orchideeën 22
  • 23. Het tellen van biodiversiteit(sverlies) • Een hoge z-waarde betekent dat de soort waarschijnlijk verdwijnt als de oppervlakte van het habitat verkleint • Als richtlijn kan je stellen dat als A vermindert met 10%, het aantal soorten tot de helft kan dalen (bij z = 0,30) • De soorten-oppervlakte-relatie is een direct gevolg van de 2e wet van de thermodynamica die de entropieverhoging en het• Het Amazoneregenwoud is fenomeen van de niet alleen bedreigd door onomkeerbaarheid van ontbossing, maar ook door natuurlijke processen verwoordt droogte en opwarming• Bij ‘business as usual’ zou 50% van de jungle verdwenen zijn tegen 2050 23
  • 24. Het tellen van biodiversiteit(sverlies) • In de jaren ‘90 verloren de tropische regenwouden gecombineerd ± 1,8%/jaar • Bij een typische z-waarde van 0,30 zou ieder jaar daarbij 0,54 % van het aantal soorten er verdwenen zijn • De helft van het overblijvend• Afname van soortenrijkdom tropisch regenwoud op aarde van endemische gewervelden op land bij toenemende zou binnen 30 jaar verdwijnen temperaturen bij een ± 1,8%/jaar-evolutie, wat zou inhouden dat het• Tropisch regenwoud, soortenverlies, afhankelijk Queensland, Australië van de z-waarde, tussen de 10 en 22 % gelegen is 24
  • 25. De mensheid eigent zich 20 tot 40% toe van de zonneënergie…• …opgeslagen in organische, plantaardige materie• Deze aanslag op de bronnen van de planeet reduceert drastisch de overlevingskansen van alle soorten• Vooraleer de mens ten toneel verscheen, verdween ongeveer 1 soort per miljoen per jaar; menselijke activiteit verhoogt extinctie met een factor 1.000 tot 10.000 voor de tropische regenwouden door dit bestendig verlies aan oppervlakte 25
  • 26. Referenties• Dia 2: http://www.ciesin.org/docs/011-558/fig4-3.gif http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/ecosystem/ecosystem.html• Dia 3: http://www.britannica.com/eb/art-6/The-nitrogen-cycle• Dia 4, 8 en 9: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/biology/livingthingsenvironment/2energyandnutrienttransferrev3.shtml http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/ecosystem/ecosystem.html• Dia 5, 6: http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/ecosystem/ecosystem.html http://www.absoluteastronomy.com/topics/Soil_food_web• Dia 7: https://sites.google.com/site/envscirubin/Home/study-guide• Dia 10: http://en.wikipedia.org/wiki/File:FoodWeb.jpg• Dia 11: http://www.tutorvista.com/content/science/science-ii/environment/food-chain.php#• Dia 12: http://home.hiroshima-u.ac.jp/er/EV_S.html• Dia 13 – 15: http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iv/ecosystem/biomass-pyramid.php#• Dia 16: http://nl.wikipedia.org/wiki/Witte_haai http://pinterest.com/pin/244883298459264762/• Dia 17: http://archives.starbulletin.com/2008/02/25/news/story01.html• Dia 18: http://en.wikipedia.org/wiki/Pink_salmon http://oceana.org/en/our-work/promote-responsible- fishing/predators-prey/learn-act/infographic-fishing-down-the-food-chain• Dia 19: http://en.wikipedia.org/wiki/Salmon_run http://en.wikipedia.org/wiki/Aquaculture_of_salmon http://www.environmentalgraffiti.com/animals/news-bear-vs-salmon http://digitaljournal.com/article/280039 http://www.greatbeartours.com/ecotourism.htm http://phys.org/news116777260.html• Dia 20: http://www.pbase.com/terrythormin/image/94218572 26
  • 27. Referenties• Dia 21: http://kabinetofcuriosities.blogspot.com/2010/01/tarsi-replacing-mite.html• Dia 22: http://en.wikipedia.org/wiki/Species-area_curve http://www.hidephotography.com/getpage.php?pg=search&sr=Emberiza%20citrinella http://nl.wikipedia.org/wiki/Gymnadenia_nigra http://www.panoramio.com/photo/65487265• Dia 23: http://en.wikipedia.org/wiki/Second_law_of_thermodynamics http://en.wikipedia.org/wiki/Species- area_curve http://www.futuretimeline.net/subject/energy-environment.htm• Dia 24: http://en.wikipedia.org/wiki/Species-area_curve http://www.environment.gov.au/soe/2006/publications/drs/indicator/105/index.html• Dia 25: http://windcurrents.nrgsystems.com/wp-content/uploads/2011/04/mountaintopremoval.jpg 27
  • 28. Literatuurlijst• Billen J. – 1994 Morfologie en Systematiek van de Invertebrata• Blamey M. & Grey-Wilson C. - 1989 De Geïllustreerde Flora Thieme – Baarn• Buchsbaum R. – 1962 De Ongewervelde Dieren Het Spectrum – Antwerpen• Fitter R. & Fitter A. – 1974 Tirions Nieuwe Bloemengids Elsevier – Amsterdam• Heimans E., Heinsius H.W., Thysse J.P. – 1947 Geïllustreerde Flora Van Nederland W. Versluys N.V. – Amsterdam - Antwerpen 28
  • 29. Literatuurlijst• Heywood V.H. – 1993 Flowering Plants Of The World Oxford University Press – New York• Hillenius D. - 1967 De Vreemde Eilandbewoner N.V. De Arbeidspers – Amsterdam• Keizer G.J. – 1997 Paddestoelen Encyclopedie Rebo Productions, Lisse• Kohlhaupt Paula – 1971 Wilde orchideeën W.J. Thieme & Cie - Zutphen Rebo Productions – Lisse• Perl P. – 1979 Varens De Lantaarn – Amsterdam 29
  • 30. Literatuurlijst• Peterson R., Mountfort G. & Hollom P.A.D. – 1983 Petersons Vogelgids Tirion, Elsevier - Amsterdam• Raven & Johnson – 1992 Biology Mosby-Yearbook – Missouri• Rozema J. & Verhoef H.A. – 1997 Leerboek Toegepaste Ecologie VU-Uitgeverij – Amsterdam• Van Assche J. – 1989 Inleiding Tot De Plantenecologie Katholieke Universiteit Leuven – Leuven• Van Veen M. & Zeegers Th. – 1988 Insecten Basis Boek Jeugdbondsuitgeverij – Utrecht 30
  • 31. Literatuurlijst• Weier T. Elliot, Stocking C.R., Barbour M.G. & Rost T.L. – 1982 Botany – An Introduction To Plant Botany John Wiley & Sons - California• Wilson E.O. – 1992 The Diversity Of Life Allen Lane The Penguin Press – Harmondsworth, Middlesex• Wynhoff I., Van Der Made J., Van Swaay C. – 1990 Dagvlinders Van De Benelux De Vlinderstichting - Utrecht 31