Les 8: energiestromen in een ecosysteem en voedselproductie H

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 2

Les 8: energiestromen in een ecosysteem en voedselproductie

Inhoud

- Leerdoelen

- Uitleg

- Opdrachten energiestromen in een ecosysteem en voedselproductie

- filmpjes

Leerdoelen

• Je kunt de energiestroom in een ecosysteem beschrijven.
• Je kunt de landbouw in Nederland beschrijven.

Hoe groot is de gemiddelde ecologische voetafdruk van een Nederlander?

1. 1,7 ha
2. 2,6 ha
3. 6,3 ha
4. 12,5 ha

Duurzame energie levert/Fossiele brandstoffen leveren energie die geen milieuvervuiling veroorzaakt en de energiebron raakt niet op.

1. duurzame energie
2. fossiele brandstoffen

Waarom is het recyclen van voorwerpen duurzaam?

Welke vorm van landbouw gebruikt technologie om planten heel nauwkeurig te geven wat ze nodig hebben?

1. kringlooplandbouw
2. precisielandbouw

Waarom is het hergebruik van voorwerpen duurzaam?

Energiestroom in een ecosysteem

In planten vindt fotosynthese plaats doordat planten bladgroen hebben. Bij de fotosynthese wordt uit koolstofdioxide en water een energierijke stof (glucose) gemaakt.

Autotroof en heterotroof

Glucose dient als grondstof voor het maken van alle stoffen waaruit een plant bestaat. Om die stoffen te kunnen maken nemen planten mineralen op uit de bodem. Planten voeden zich dus niet met andere organismen. De stoffen die ze nodig hebben om te leven halen ze uit de levenloze natuur. Als een organisme geen andere organismen als voedsel nodig heeft, noem je dat organisme autotroof (autos = zelf, trophein = voeden).

Organismen zonder bladgroen kunnen zich niet in leven houden met alleen stoffen uit de levenloze natuur. Stoffen uit de levenloze natuur bevatten weinig energie. Organismen zonder bladgroen kunnen uit deze energiearme stoffen zelf geen energierijke stoffen maken. Ze moeten dus energierijke stoffen binnenkrijgen met hun voedsel. Daartoe moeten ze (delen van) andere organismen eten.

Dieren, schimmels en de meeste bacteriën hebben geen bladgroen. Deze organismen voeden zich met andere organismen. Je noemt deze organismen heterotroof (heteros = ander, trophein = voeden).

Energiestroom

De plaats van een organisme in een voedselketen noem je het trofische niveau. Producenten zijn autotroof en vormen het eerste trofische niveau, consumenten van de eerste orde het tweede trofische niveau, consumenten van de tweede orde het derde trofische niveau, enzovoort. In elk trofisch niveau neemt de biomassa af. Dit komt doordat de energie in het voedsel op verschillende manieren wordt gebruikt.

In ecosystemen wordt energie van het ene trofische niveau doorgegeven aan het volgende trofische niveau. Er is sprake van een energiestroom (zie afbeelding volgende slide). Planten leggen energie uit (zon)licht vast in glucose door middel van fotosynthese. Bij de verbranding van glucose komt de energie weer vrij. Daarom noem je glucose een energierijke stof.

In planten ontstaan uit glucose andere stoffen. Omdat de energie uit de glucose nu in deze andere stoffen zit, zijn dit ook energierijke stoffen. Voorbeelden van zulke stoffen zijn DNA, eiwitten, koolhydraten en vetten. Het zijn de bouwstoffen waaruit organismen bestaan.

Energie

Om deze bouwstoffen te produceren is energie nodig. Hiertoe verbrandt de plant een deel van de glucose. Ook voor andere processen, zoals het vervoer van stoffen, is energie nodig. Door de verbranding is een deel van de energie niet beschikbaar voor het volgende trofische niveau, maar gaat verloren als warmte.

Van de biomassa van de producenten wordt een deel gegeten door consumenten. De energie in deze producenten wordt zo doorgegeven aan het volgende trofische niveau. De consumenten gebruiken een deel van de energierijke stoffen om te groeien. Hun biomassa wordt hierdoor groter. De rest van de energierijke stoffen wordt verbrand. Hierdoor komt energie vrij om bijvoorbeeld te bewegen.

Bij elke schakel van een voedselketen ontstaat afval van organismen en sterven individuen zonder dat ze worden gegeten. De energierijke stoffen van deze dode resten verdwijnen uit de voedselketen. De energie in deze energierijke stoffen wordt benut door reducenten. Uiteindelijk worden alle energierijke stoffen verbrand. Water en koolstofdioxide komen daardoor weer beschikbaar voor planten, die de energie uit zonlicht opnieuw kunnen vastleggen.

Wanneer heet een organisme autotroof?

Wanneer heet een organisme heterotroof?

Nemen autotrofe organismen energiearme stoffen uit hun milieu op?

1. ja
2. nee

Nemen autotrofe organismen energierijke stoffen uit hun milieu op?

1. ja
2. nee

Nemen heterotrofe organismen energiearme stoffen uit hun milieu op?

1. ja
2. nee

Nemen heterotrofe organismen energierijke stoffen uit hun milieu op?

1. ja
2. nee

Organismen worden ingedeeld in rijken, waaronder bacteriën, dieren, planten en schimmels.
In welk rijk zijn de organismen autotroof?

1. bacteriën
2. dieren
3. planten
4. schimmels

Waarom kan een voedselketen niet met een diersoort beginnen?

Hebben de organismen bladgroen?

1. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: nee
2. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: ja
3. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: nee
4. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: ja

Vindt er in de organismen fotosynthese plaats?

1. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: nee
2. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: ja
3. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: nee
4. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: ja

Vindt er in de organismen verbranding plaats?

1. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: nee
2. autotrofe organismen: ja, heterotrofe organismen: ja
3. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: nee
4. autotrofe organismen: nee, heterotrofe organismen: ja

Een koe krijgt energierijke stoffen binnen als ze gras eet. In het cirkeldiagram van de afbeelding is weergegeven wat er met deze energierijke stoffen gebeurt.
Hoeveel procent van deze energierijke stoffen wordt helemaal niet door de koe gebruikt?

Een koe krijgt energierijke stoffen binnen als ze gras eet. In het cirkeldiagram van de afbeelding is weergegeven wat er met deze energierijke stoffen gebeurt.

Hoeveel procent wordt als brandstof verbruikt?

Een koe krijgt energierijke stoffen binnen als ze gras eet. In het cirkeldiagram van de afbeelding is weergegeven wat er met deze energierijke stoffen gebeurt.

Hoeveel procent wordt doorgegeven aan de mens?

In welk(e) trofisch(e) niveau(s) kan fotosynthese plaatsvinden? Leg je antwoord uit.

In een ecosysteem is voor organismen op het derde trofische niveau minder energie beschikbaar dan voor organismen op het tweede trofische niveau.
Leg uit waardoor dit komt.

Reducenten maken energie vrij door de afbraak van energierijke stoffen in dode resten van producenten en consumenten.
Welke energierijke stoffen worden in elk geval door reducenten afgebroken?

Om 1 kg rundvlees te produceren is ongeveer 30 kg voer nodig. Voor de productie van 1 kg eetbaar insectenvlees is dat maar ongeveer 3 kg.


Waardoor hebben insecten om zwaarder te worden minder energierijke stoffen nodig dan runderen?

Voedselproductie

Onderzoekers hebben berekend dat er in 2050 ongeveer negen miljard mensen op de aarde zijn. Om al deze mensen te kunnen voeden, zal de voedselproductie moeten verdubbelen.

Landbouw

Het voedsel voor mensen komt uit de landbouw. Bij landbouw horen alle activiteiten waarbij het natuurlijk milieu wordt aangepast voor de productie van planten en dieren voor menselijk gebruik. Er zijn drie soorten landbouw: akkerbouw, veeteelt en tuinbouw (zie afbeelding).

Akkerbouw

Akkerbouwbedrijven zijn vaak grote bedrijven met heel veel grond. Meestal wordt op een grote akker maar één soort gewas verbouwd, bijvoorbeeld aardappelen, tarwe of suikerbieten. Dit noem je monocultuur.

Monoculturen hebben voor akkerbouwers grote voordelen. Er kunnen grote machines worden gebruikt om de bodem te bewerken en om te oogsten. Dat gaat snel en gemakkelijk. Bij monoculturen kunnen de gewassen goedkoop worden verbouwd. Een akker brengt veel op.

Monoculturen hebben ook nadelen. Een monocultuur betekent veel voedsel voor insecten. Daardoor is er een grotere kans op insectenplagen. In een monocultuur staan de planten dicht op elkaar. Daardoor kunnen ziekteverwekkers zich gemakkelijk verspreiden onder de planten. Er worden gifstoffen gebruikt om dit te voorkomen.

Een ander nadeel is dat door een monocultuur de bodem snel uitgeput raakt. Er wordt mest gebruikt om de mineralen aan te vullen. Er bestaan twee soorten mest: organische mest en kunstmest. Organische mest is afkomstig

 van organismen (zie afbeelding). Kunstmest wordt kunstmatig gemaakt in een fabriek. Om 

beter te kunnen bepalen welke en hoeveel mineralen er in de bodem komen, gebruikt de

 boer vaak kunstmest om het land te bemesten.

Veeteelt

Veeteeltbedrijven zijn bedrijven met koeien, kippen, schapen, geiten of paarden. Veehouderijen met weinig grond noem je intensieve veehouderij. Omdat de bedrijven weinig grond hebben, verbouwen ze het veevoer niet zelf. Ze kopen voer bij veevoerbedrijven. De grondstoffen voor de productie van het veevoer komen vaak uit het buitenland.

De intensieve veehouderij heeft voor de veehouders voordelen. Dankzij krachtvoer kan een veehouder dieren in grote aantallen houden. Doordat hij heel veel dieren houdt, kan hij veel vlees, melk of eieren produceren.

De intensieve veehouderij heeft ook nadelen. Er ontstaat een mestoverschot, doordat er op het eigen bedrijf meer mest wordt gemaakt dan nodig is voor bemesting. Die mest moet worden afgevoerd en verwerkt.

Tuinbouw

Vroeger verbouwden tuinbouwbedrijven de meeste gewassen buiten. Dat heet tuinbouw in de open grond. Nu worden veel tuinbouwgewassen in kassen verbouwd. Dat noem je glastuinbouw (zie afbeelding 3.1).

De glastuinbouw heeft voor tuinbouwers grote voordelen. In de kassen kunnen ze zorgen voor gunstige omstandigheden voor de groei van de planten. Daardoor kunnen ze in hun kassen veel voedsel produceren.

Er is nog een voordeel van de glastuinbouw. Voedingsgewassen kunnen in kassen het hele jaar door worden verbouwd. Daardoor kun je veel groenten het hele jaar kopen. Een tuinbouwer kan bijvoorbeeld sla oogsten in de winter.

Glastuinbouw heeft ook nadelen. In de zomer is er in de kassen voldoende licht en warmte om de planten goed te laten groeien. In de andere seizoenen zijn felle lampen nodig voor voldoende licht. Deze lampen gebruiken veel elektriciteit. Door de verbranding van aardgas voor de verwarming van de kassen ontstaan afvalstoffen, waaronder koolstofdioxide. Koolstofdioxide versterkt het broeikaseffect.

Visserij

Een deel van onze voedingsmiddelen komt van de visserij. Door de groei van de wereldbevolking en door steeds betere vangstmethoden is er sprake van overbevissing. Overbevissing betekent dat in een bepaald gebied te veel vis wordt gevangen. Hierdoor verdwijnt die vissoort uit dat gebied. Door overbevissing dreigen verschillende vissoorten uit te sterven, zoals haring, paling, kabeljauw en de meeste tonijnsoorten.

Een ander nadeel van de visserij is de bijvangst. Bijvangst is het onbedoeld vangen van vissen. Als een visser haring wil vangen, komen er ook allerlei andere vissen in zijn net. De bijvangst wordt vaak overboord gezet.

Naast de visvangst op zee wordt er steeds meer vis geteeld. Visteelt is het kweken van vis in speciale bakken of kooien (zie afbeelding). Een voordeel van visteelt is dat het goedkoper is dan de visserij. Ook kan het overbevissing voorkomen. In Nederland wordt ook vis geteeld, bijvoorbeeld meerval, paling, tilapia, tarbot en forel.

Biologische landbouw

De biologische landbouw verbouwt voedsel op een andere manier dan de gangbare landbouw. Biologische landbouw maakt bijvoorbeeld geen gebruik van kunstmest, maar gebruikt alleen mest van dieren. De biologische landbouw werkt niet met monoculturen en gebruikt geen kunstmatige gifstoffen tegen insecten of ziekten. Onkruid wordt verwijderd met de hand of met machines. Een nadeel van de biologische landbouw is dat de opbrengsten vaak lager zijn. Daardoor is meer grond nodig om evenveel voedsel te produceren. Ook zijn de productiekosten hoger, waardoor biologisch voedsel duurder is.

Emelten zijn de larven van langpootmuggen (zie afbeelding). Emelten leven vooral in vochtig grasland, twee tot drie centimeter onder de grond. Ze vreten aan jonge wortels van grasplanten. Hierdoor ontstaan kale plekken in het grasland. Een stuk grasland in Nederland is meestal een monocultuur. De langpootmuggen kunnen zich daar goed in voortplanten.

Lees de tekst en bekijk de afbeelding op de vorige slide.
Waardoor kunnen muggen zich zo goed voortplanten in een monocultuur van gras?

Lees de tekst en bekijk de afbeelding op de vorige slide.
Waardoor kunnen ziekteverwekkers zich in een monocultuur snel verspreiden?

Vroeger werden akkers vaak afgewisseld met kleine bosjes en houtwallen. In de vorige eeuw werden deze kleine akkers samengevoegd tot grote akkers. Hierdoor verdwenen de bosjes en houtwallen. In gebieden met monoculturen is het aantal soorten kleine insectenetende vogels afgenomen.

Geef hiervoor twee mogelijke oorzaken.

Vroeger werden akkers vaak afgewisseld met kleine bosjes en houtwallen. In de vorige eeuw werden deze kleine akkers samengevoegd tot grote akkers. Hierdoor verdwenen de bosjes en houtwallen. In gebieden met monoculturen is het aantal soorten kleine insectenetende vogels afgenomen.

Wordt de kans op insectenplagen hierdoor groter of kleiner? Leg je antwoord uit.

Hoort het begrip bij biologische of bij gangbare landbouw?
dierlijke mest

1. biologisch
2. gangbaar

Hoort het begrip bij biologische of bij gangbare landbouw?
kunstmatige gifstoffen biologisch

1. biologisch
2. gangbaar

Hoort het begrip bij biologische of bij gangbare landbouw?
kunstmest

1. biologisch
2. gangbaar

Hoort het begrip bij biologische of bij gangbare landbouw?
monocultuur

1. biologisch
2. gangbaar

Hoort het begrip bij biologische of bij gangbare landbouw?
onkruidbestrijding met machines

1. biologisch
2. gangbaar

Geef een voordeel van monoculturen.

Tuinbouw vindt vaak plaats in kassen. In veel kassen wordt geregeld hoeveel koolstofdioxide de lucht in de kassen bevat.
Voor welk proces in planten is koolstofdioxide nodig?

Vooral in de winter zie je regelmatig kassen waarin lampen volop branden.
Leg uit dat hierdoor de groei van de planten in de kassen wordt bevorderd.

Veel kwekers van tomaten laten hommels in hun kas vliegen.
Waarvoor zijn de hommels belangrijk?

Geef een nadeel van glastuinbouw.

Milieuorganisaties vinden dat je ‘groenten van het seizoen’ moet eten, in plaats van het hele jaar door kasgroenten.
Wat vind jij daarvan?

Op een website staat de volgende tekst over visserij: ‘De meeste moderne vistechnieken maken nauwelijks onderscheid tussen een schol, een kabeljauw en een kreeft. Alles wordt opgevist. Na de vangst bekijken de vissers pas wat ze willen houden.’
Over welk verschijnsel van de visserij gaat deze tekst?

1. bijvangst
2. overbevissing
3. visteelt

Leg het verschil uit tussen visserij en visteelt.