1.3 Energetica van mariene ecosystemen

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

1.3 Energetica van mariene ecosystemen

Autotroof en heterotroof

• Autotrofe organismen kunnen hun eigen voedsel maken door het vormen van organische stoffen uit anorganische moleculen
  - Fotosynthese
  - Chemosynthese 
• Heterotrofe organismen krijgen hun energie door zich te voeden met andere organismen
  - Consumenten: herbivoor, omnivoor, of carnivoor 

Chemosynthese

• Ecosystemen waar geen licht beschikbaar is voor productiviteit
• Hydrothermische openingen
  - Warm water met opgeloste chemische stoffen 
• Chemo-autotrofe organismen (extremofielen)
• Waterstofsulfide + zuurstof + koolstofdioxide --> suiker + water + zwavel
• 2000 – 7700 meter diepte
• 2 – 400 graden Celcius

Fotosynthese

• Koolstofdioxide + water --> glucose + zuurstof 
  
• Chlorofyl in chloroplasten
  
• Beperkende factoren
  - Voedingsstoffen
  - Hoeveelheid en golflengte licht
  - Temperatuur
  - Concentratie koolstofdioxide 

Chloroplasten

• Primaire pigment fotosynthese is chlorofyl a
  
• Chlorofyl b, carotenoiden, canthofielen
  
• Geven planten de groene kleur
  
• Ontstaan door endosymbiose

Absorptie

• Verschillende pigmenten kunnen verschillende golflengten licht opnemen

Absorptie

• Mariene soorten hebben verschillende pigmenten afhankelijk van de diepte waar ze voorkomen. 
• Blauw licht bereikt het diepste deel, rood licht verdwijnt het eerst

Absorptie

• Opgeloste deeltjes verminderen het doordringen van het licht
• Troebelheid van het water wordt gemeten met een Secchi disk.
  

Overeenkomsten

- Gebruiken allebei koolstofdioxide

- Hebben een energiebron nodig om suikers te produceren.

- Suikers gebruikt voor metabolisme door verbranding of opgeslagen als biomassa van het organisme.

- Maar 1 formule mogelijk

Verschillen
- Fotosynthese heeft zuurstof als bijproduct

- Chemosynthese verschillen bijproducten afhankelijk van de chemische stoffen die gebruikt worden.

- Meerdere formules mogelijk

Primaire productiviteit

• Snelheid van productie van nieuwe biomassa door autotrofe organismen (producenten)
  - Licht of chemische energie wordt vastgelegd in bruikbare organische moleculen
  - Basis van alle voedselketens en voedselwebben 
• Fytoplankton belangrijkste autotroof in de oceaan
  - Diatomeeën, dinoflagellaten, blauwgroene algen 
• Macroalgen (kelp)
  
• Gewortelde planten (zeegras)

Diatomeeën

• Eencellig fytoplankton
  
• Oceanisch oppervlaktewater
  
• Celwanden van silicum
  

Dinoflagellaten

• Eencelligen 
  
• Oceanisch oppervlaktewater 
  
• Toxische algenbloeien 
  
• Bioluminiscentie (zeevonk) 

Zooxanthellen

• Dinoflagellaten
  
• Leven in mariene organismen
  - Koralen, kwallen, anemonen
• Mutualistisch
  
• Verschillende soorten hebben verschillende kleuren
  

Cyanobacteriën

• Fotosynthetische bacteriën
  
• Een van de eerste levensvormen op aarde
  
• Oppervlaktewater
  
• Cyanotoxinen
  

Sargassum

• Bruine macroalgen
  
• Open zee
  
• Los ronddrijvende matten
  
• Voedselbron en bescherming
  

Zeegras

• Groene, bloeiende planten
  
• Belangrijk als zuurstof producent en primaire producent in voedselweb
  
• Wortelsysteem stabiliseert substraat
  

Kelp

• Bruine macroalgen
  
• Koud voedingsstofrijk water
  
• Basis voedselweb, stabiliseren ecosysteem en creëren habitat
  

Verbranding (respiratie)

• Proces waardoor alle levende organismen de energie vrijmaken die is vastgelegd in organische moleculen zoals suikers
  
• Energie gebruikt om metabolische reacties organisme uit te voeren
  
• Glucose + zuurstof --> koolstofdioxide + water + energie
  

Bruto en netto

• Bruto: hoeveelheid energie die producenten kunnen vastleggen  
• Netto: hoeveelheid energie die overblijft om nieuwe biomassa te maken na respiratie (NPP = BPP - R )

Meten van primaire productiviteit

• Snelheid van fotosynthese
• Verandering in biomassa
• Hoeveelheid chlorofyl in ecosysteem

Snelheid fotosynthese

• Verandering zuurstof en koolstofdioxide concentratie
• BPP = licht - donker
• NPP = licht - start
• Respiratie = start - donker
• Deep chlorophyll maximum (DCM)
• Compensatiepunt

Compensatiepunt

• Respiratie en fotosynthese gelijk (NPP = 0)
• Beneden compensatiepunt nog wel licht beschikbaar, maar producenten kunnen niet overleven want respiratie is groter dan fotosynthese (disfotische zone)
• Afotische zone geen licht

Verandering biomassa

• Oogsten van producenten na bepaalde hoeveelheid tijd, drogen en wegen
  
• Per oppervlakte en per tijdseenheid
  
• Biomassa die opgegeten wordt door consumenten kan niet gemeten worden
  

Hoeveelheid chlorofyl

• Kleur van wateroppervlak gebruiken om chlorofyl concentratie te schatten
  
• Tropen en polen meest productief
  
• Relatie tussen chlorofyl concentratie en biomassa is niet constant
  
• Alleen ondiepe metingen
  

Algenbloei

• Veel voedingsstoffen leidt tot explosieve algengroei
• Algen produceren toxinen (rode getijden)
• Dode algen worden afgebroken door reducenten die daarbij veel zuurstof verbruiken (dode zones)

Case studies

• Bekijk de diatomeeën en het zoöplankton onder de microscoop en maak daarvan een tekening
  
• Case study: De dode zone van de golf van Mexico / Mariene algenbloei
  OF
  Zoek een artikel over een autotroof organisme dat nu een plaag vormt en vat dat samen