Dynamiek en successie van ecosystemen (Biologie vwo), les 1: Uitleg
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Dynamiek en successie van ecosystemen
Examenstof biologie vwo
La durée de la leçon est: 45 minIntroduction
Éléments de cette leçon
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Dynamiek en successie van ecosystemen
Examenstof biologie vwo
Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: P1.3 (B8.3) en P2.1 (C3.1). Image credit: Bj.schoenmakers / Wikimedia Commons, CC0
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Wat ga je kunnen?
Ik kan uitleggen hoe populaties en ecosystemen veranderen door factoren, concurrentie en successie, en hoe de mens daar invloed op heeft.
Cet élément n'a pas d'instructions
Welke woorden horen bij: dynamiek en successie van ecosystemen?
Verwacht: ecosysteem, niche, populatie, concurrentie, groei, draagkracht, successie, pionier, bos, eiland, exoot, beheer. Groepeer de woorden in drie blokken: het ecosysteem en zijn factoren, de dynamiek van populaties, en de ontwikkeling van ecosystemen met de invloed van de mens. Energiestromen en kringlopen staan in de les Energiestroom en kringlopen, voedselrelaties (predatie, symbiose) in de les Voedselrelaties en duurzaamheid; verwijs daarnaar als leerlingen die woorden noemen. Veelgemaakte misvatting: een ecosysteem is in rust. Een ecosysteem is dynamisch en verandert voortdurend.
Heideveld met opslag van berken op de Loenermark
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Ecosysteem, habitat en niche
Een ecosysteem is een levensgemeenschap (alle populaties in een gebied) met haar abiotische omgeving.
De soortensamenstelling zegt welke soorten er leven en hoeveel individuen elke populatie telt.
Het habitat is de plek waar een soort leeft, zoals heide, duin of beukenbos.
De niche is de rol van de soort: haar eisen aan de omgeving en haar functie in het ecosysteem.
Syllabus P1.3 specificatie 1: ecosysteem, habitat, niche, levensgemeenschap, soortensamenstelling. Een populatie is alle individuen van een soort in een gebied (specificatie 2). De heide op de foto is een ecosysteem: de levensgemeenschap (heide, berken, insecten, vogels, schimmels) plus de abiotische omgeving (zandgrond, regen, licht). Twee soorten kunnen hetzelfde habitat delen en toch een andere niche hebben, bijvoorbeeld door ander voedsel of een andere schuilplaats. Veelgemaakte fout: habitat en niche door elkaar halen. Het habitat is de plek, de niche is de rol. Image credit: Dominicus Johannes Bergsma / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Brandnetel, een soort van stikstofrijke grond
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Verschillen tussen ecosystemen
Ecosystemen verschillen in biotische (andere organismen) en abiotische factoren (bodem, licht, water).
Een indicatorsoort wijst met haar aanwezigheid op een bepaalde abiotische factor.
Brandnetel groeit op stikstofrijke grond; veel soorten korstmos verdwijnen bij vervuilde lucht.
Een microklimaat is het klimaat op een kleine plek, zoals onder een steen of boom.
Syllabus P1.3 specificatie 2 en 3: biotische factor, abiotische factor, indicatorsoort, microklimaat. Een indicatorsoort is bruikbaar omdat de soort een smal tolerantiebereik heeft voor die factor: wie de soort ziet, weet iets over de omgeving. Een microklimaat verschilt in temperatuur, vochtigheid en windsnelheid van het omringende klimaat; onder een steen is het bijvoorbeeld koeler en vochtiger, op een zuidhelling warmer. Veelgemaakte fout: een indicatorsoort zien als een zeldzame soort. Het gaat om wat de soort aangeeft over de omgeving. Image credit: Dominicus Johannes Bergsma / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Tolerantiecurve met optimum en tolerantiegrenzen
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Tolerantie, optimum en beperkende factor
Elke soort kan per abiotische factor leven tussen een onderste en bovenste tolerantiegrens.
Bij het optimum groeit en plant de soort zich het best voort.
De beperkende factor is de factor die het meest van het optimum afwijkt en zo de groei begrenst.
Buiten de tolerantiegrenzen kan de soort er niet leven, ook niet als de andere factoren gunstig zijn.
Syllabus P1.3 specificatie 3: tolerantie, optimum, beperkende factor. De curve laat zien hoe groei of overleving afhangt van een abiotische factor. De beperkende factor kan per situatie wisselen: bij een plant op voedselarme grond is het stikstof, in een schaduwrijk bos licht. Soorten met een breed tolerantiebereik komen op veel plaatsen voor, soorten met een smal bereik zijn bruikbare indicatorsoorten. Veelgemaakte fout: denken dat de factor met de hoogste waarde beperkend is. Beperkend is de factor die het verst van het optimum ligt. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Wat beschrijft de niche van een soort?
De rol van de soort: de eisen en de functie
De plek waar de soort leeft, zoals een duin
Alle populaties in het gebied samen
Welke soorten er leven en in welke aantallen
De niche is de rol van de soort in het ecosysteem. De plek is het habitat, alle populaties samen zijn de levensgemeenschap en de lijst van soorten met aantallen is de soortensamenstelling. Verwachte fout: de eerste optie kiezen, omdat habitat en niche vaak door elkaar worden gehaald.
Volop licht, water en warmte, maar weinig stikstof. Wat is hier beperkend?
De hoeveelheid licht
De hoeveelheid water
De hoeveelheid stikstof in de bodem
De temperatuur
De factor die het meest van het optimum afwijkt begrenst de groei: hier stikstof, want licht, water en warmte zijn volop aanwezig. Verwachte fout: licht kiezen, omdat licht voor planten zo belangrijk is.
Eilandtheorie: immigratie en uitsterven bepalen het aantal soorten
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Dynamiek en eilandtheorie
De dynamiek van een populatie volgt uit geboorte, sterfte en migratie (immigratie en emigratie).
Verandering = (geboorte + immigratie) min (sterfte + emigratie).
Eilandtheorie: het aantal soorten op een eiland stelt zich in waar immigratie en uitsterven gelijk zijn.
Groot eiland: minder uitsterven. Dicht bij het vasteland: meer immigratie. Beide geven meer soorten.
Syllabus P1.3 specificatie 3: dynamiek, geboorte, sterfte, migratie, eilandtheorie. Immigratie is aankomst vanuit een ander gebied, emigratie vertrek. Op de grafiek daalt de immigratie naarmate er al meer soorten op het eiland zijn (nieuwkomers zijn dan vaker al aanwezig) en stijgt het uitsterven (kleinere populaties per soort, meer concurrentie). In het snijpunt blijft het aantal soorten gelijk, maar de soorten zelf wisselen: een dynamisch evenwicht. De theorie geldt ook voor natuurgebieden die als eilanden in een landschap liggen. Veelgemaakte fout: denken dat er op een eiland in evenwicht niets meer verandert. De soortensamenstelling verandert wel, het aantal soorten niet. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Groeicurve van een populatie met de draagkracht als stippellijn
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Groeicurve en draagkracht
Een groeicurve laat de populatiegrootte in de tijd zien: eerst trage groei, dan snelle toename.
Waar de curve het steilst is, groeit de populatie het snelst.
Door beperkende factoren (voedsel, ruimte) daalt de geboorte en stijgt de sterfte: de groei vlakt af.
De draagkracht is het aantal individuen dat het gebied duurzaam kan dragen.
Syllabus P2.1 specificatie 2 en 3: groeicurve, draagkracht. In het begin zijn er weinig dieren en weinig voortplanting, daarna groeit de populatie steeds sneller, tot beperkende factoren de groei afremmen. De draagkracht hangt af van het milieu: verandert een factor (meer voedsel, minder ruimte), dan verschuift de draagkracht. Een echte populatie schommelt rond de draagkracht. Veelgemaakte fout: denken dat de draagkracht de maximale groeisnelheid is. Het is een aantal individuen, geen snelheid. Image credit: Eigen schema, LessonUp
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Concurrentie binnen en tussen populaties
Concurrentie is strijd om dezelfde beperkte hulpbron: voedsel, licht, water, ruimte of een partner.
Binnen een populatie remt concurrentie de groei en houdt zo het aantal individuen rond de draagkracht.
Tussen populaties concurreren soorten met overlappende niches: de betere concurrent verdringt de ander.
Verschuiven de niches, dan kunnen beide soorten blijven bestaan; zo bepaalt concurrentie de soortensamenstelling.
Concurrentie zorgt voor instandhouding (evenwicht) en ontwikkeling: een winnaar groeit door, de verliezer krijgt een lagere draagkracht.
Syllabus P1.3 specificatie 4 en P2.1 specificatie 2: concurrentie binnen en tussen populaties, instandhouding en ontwikkeling, groeicurve. Binnen een populatie (individuen van dezelfde soort) is de niche volledig gelijk, dus de concurrentie is het hevigst; ze houdt het aantal rond de draagkracht. Tussen soorten hangt de uitkomst af van de overlap van de niches. Concurrentie die een soort verdringt, verklaart ook overgangen in een ecosysteem, zoals bij successie. Predatie en symbiose staan in de les Voedselrelaties en duurzaamheid. Veelgemaakte fout: concurrentie zien als vechten. Het gaat om het gebruik van dezelfde beperkte hulpbron.
200 dieren, 30 geboren, 10 dood, 5 immigranten, 15 emigranten. Totaal?
220 dieren
225 dieren
210 dieren
230 dieren
200 + 30 + 5 min 10 min 15 = 210. Fout 220: alleen geboorte en sterfte meegeteld. Fout 225: emigratie vergeten. Fout 230: immigratie en emigratie omgedraaid. Verwachte fout: de migratie niet meenemen.
Twee soorten met dezelfde niche leven in één gebied. Wat volgt op den duur?
Eén soort verdringt de ander, of hun niches verschuiven
Beide soorten blijven even talrijk als voorheen
De draagkracht voor beide soorten wordt groter
Beide soorten groeien sneller dan voorheen
Overlappende niches betekenen concurrentie om dezelfde hulpbronnen: de betere concurrent wint, of de niches verschuiven zodat beide soorten blijven bestaan. Verwachte fout: denken dat soorten die hetzelfde nodig hebben ongestoord naast elkaar blijven bestaan.
Successie van kale grond naar bos
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Successie: van pionier tot climax
Successie is de opeenvolging van veranderingen in de soortensamenstelling van een ecosysteem.
Pioniersoorten (mossen, korstmossen, helmgras) stellen weinig eisen en vestigen zich als eerste.
Pioniers verrijken de bodem; daarna volgen grassen en kruiden, struiken en jonge bomen.
Het climaxecosysteem is het stabiele eindstadium: de soortensamenstelling verandert nauwelijks meer.
Syllabus P2.1 specificatie 1: successie, pioniersoort, climaxecosysteem. Pioniers veranderen het milieu: ze vormen humus, binden stikstof of stuifzand en geven schaduw. Daardoor kunnen soorten komen die meer eisen stellen; die verdringen door concurrentie de pioniers. In Nederland is het climaxecosysteem op de meeste plaatsen een bos. Successie begint op kale grond (nieuw duin, vers land) of na een verstoring zoals een bosbrand. Veelgemaakte fout: denken dat een climaxecosysteem niet meer verandert. Het is stabiel, maar wordt door storm, brand of klimaat wel verstoord. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Twee evenwichtssituaties gescheiden door een omslagpunt
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Gradiënten en evenwichtssituaties
In een gradiëntecosysteem, zoals een kwelder, verandert een abiotische factor geleidelijk van zee naar land.
Elke soort groeit waar tolerantie en concurrentie dat toelaten: zo ontstaan zones met eigen soorten.
Een ecosysteem kan in meer dan één evenwichtssituatie verkeren, zoals een helder of een troebel meer.
Voorbij een omslagpunt slaat het om, en de tolerantiegrenzen van de soorten bepalen wie blijft.
Syllabus P2.1 specificatie 2 en 3: gradiëntecosysteem, concurrentie, groeicurve, draagkracht, tolerantiegrenzen, omslagpunt. Langs een gradiënt (zee naar land, nat naar droog, voet naar top van een berg) ligt de grens van een soort waar de abiotische factor haar tolerantiegrens bereikt of waar een betere concurrent het overneemt. Een ecosysteem kan in een evenwichtssituatie blijven door terugkoppeling; een grote verstoring kan het over het omslagpunt duwen, waarna andere soorten en een andere draagkracht horen. Terugkeren naar de oude situatie kost vaak veel meer herstel dan het omslaan kostte. Hoe te veel voedingsstoffen in water komen staat in de les Energiestroom en kringlopen. Veelgemaakte fout: denken dat een omslag altijd direct terug te draaien is. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Schaar van een rode Amerikaanse rivierkreeft
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
De mens: exoten, beheer en klimaat
Een exoot is door de mens ingevoerd; zonder natuurlijke vijanden verdringt ze soms inheemse soorten.
De rode Amerikaanse rivierkreeft eet waterplanten en graaft oevers uit: helder water kan troebel worden.
Natuurbeheer: maaien, begrazen en plaggen houden heide open; verbindingszones helpen soorten migreren.
Klimaatverandering laat soorten opschuiven naar koudere gebieden en kan omslagpunten overschrijden.
Syllabus P1.3 specificatie 5 en P2.1 specificatie 4: exoot, natuurbeheer, klimaatverandering. Een exoot is een soort die door toedoen van de mens in een gebied komt waar ze van nature niet voorkomt; schadelijk is ze als ze inheemse soorten verdringt. Natuurbeheer remt successie: zonder maaien, begrazen of plaggen groeit heide dicht met bos. Verbindingszones koppelen natuurgebieden die als eilanden liggen, zodat immigratie mogelijk blijft (eilandtheorie). Klimaatverandering verschuift tolerantiegrenzen en verbreidingsgebieden en kan ecosystemen over een omslagpunt duwen. Veelgemaakte fout: elke nieuwe soort een exoot noemen. Een exoot komt door de mens, een soort die zelf een gebied bereikt is geen exoot. Image credit: B. Schoenmakers (Waarneming.nl) / Wikimedia Commons, CC BY 3.0
Zet de stadia van successie op volgorde
Pioniers, grassen en kruiden, struiken en jonge bomen, climaxecosysteem. Verwachte fout: struiken voor grassen zetten.
Een heldere vijver kantelt naar troebel en blijft troebel. Welk begrip past?
De groei tot de draagkracht
De opeenvolging van pioniers
De overgang in een gradiëntecosysteem
Het overschrijden van een omslagpunt
Bij een omslagpunt slaat het ecosysteem om naar een andere evenwichtssituatie en blijft daar. Verwachte fout: draagkracht kiezen, omdat dat ook een grens is; de draagkracht geldt echter voor één populatie.
Wat vond je vandaag het lastigst?
Ecosysteem, niche en abiotische factoren
Populatiedynamiek, groeicurve en concurrentie
Successie, gradiënten en omslagpunten
De invloed van de mens
Gebruik de uitslag om te bepalen welk onderdeel je nog eens met een voorbeeld doorloopt.
Welk begrip wil je nog oefenen?
Reflectievraag zonder vast antwoord. Gebruik de antwoorden om de examentraining te richten.
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Begrippen (1/2)
ecosysteem, habitat en niche: Levensgemeenschap met abiotische omgeving; het habitat is de plek, de niche is de rol van de soort.
indicatorsoort en microklimaat: Een indicatorsoort wijst op een abiotische factor; een microklimaat is het klimaat op een kleine plek.
tolerantie, optimum, beperkende factor: Binnen de tolerantiegrenzen leeft de soort, bij het optimum het best; de beperkende factor begrenst groei.
dynamiek van een populatie: Geboorte en immigratie laten de populatie groeien, sterfte en emigratie laten haar krimpen.
eilandtheorie: Het aantal soorten op een eiland ligt waar immigratie en uitsterven gelijk zijn.
Cet élément n'a pas d'instructions
ZELFREGULATIE · ECOSYSTEMEN
Begrippen (2/2)
groeicurve en draagkracht: De groeicurve vlakt af bij de draagkracht: het aantal dat het gebied duurzaam kan dragen.
concurrentie: Strijd om dezelfde beperkte hulpbron, binnen of tussen populaties; bepaalt instandhouding en ontwikkeling.
successie, pioniersoort, climaxecosysteem: Opeenvolging van stadia, beginnend met pioniers en eindigend in een stabiel climaxecosysteem.
gradiëntecosysteem en omslagpunt: Geleidelijke overgang van een abiotische factor; voorbij een omslagpunt volgt een andere evenwichtssituatie.
exoot, natuurbeheer, klimaatverandering: Door de mens ingevoerde soort; beheer remt successie; klimaatverandering verschuift grenzen van soorten.
Cet élément n'a pas d'instructions
