Ecologie voor het laboratorium
Mother Nature
In ons landje..
wordt het bezitten van ecologische kennis steeds belangrijker
Landelijke trend
In de biobased economy wordt biomassa afkomstig van planten, algen en resten uit natuur en industrie gebruikt als een groene grondstof voor chemie, materialen en energie. Daarbij vermindert onze afhankelijkheid van aardolie.
Ook de CO2 uitstoot gaat omlaag. Duurzaamheid is een voorwaarde bij de ontwikkeling van biobased economy. Talrijke technieken voor de beheersing van milieuvriendelijke en milieusparende processen zijn van biologische aard.
Wat moet gespaard worden is in eerste instantie elke vorm van leven op aarde, een biologisch proces per definitie.
Regionale trend
In het milieu gerelateerde laboratoria staan stoffen en organismen centraal:
hoe functioneren zij, wat is het effect van stoffen op organismen en hoe gedragen zij zich in interactie met hun omgeving? Grote thema’s zijn onder meer microverontreinigingen, effecten van opwarming, ongewervelde dieren, nutriënten, blauwalgen, mariene plastics en nano materialen. In zeeland is een opkomende sector aquatische ecologische bedrijven
Kleurstoffen uit algen, zeewier, bonen
kweek tapijtschelpen
Waar heb je een voordeeltje..
Bedrijven
Laboratoria van afvalwaterzuiveringen van chemische fabrieken, oppervlakte en drinkwater zuiveringsbedrijven
Milieu gerelateerde onderzoekslaboratoria in de natuurbeheer, land- en tuinbouw en water sector
Doorstroom HBO
http://www.appliedscience.nl/opleidingen.php
Biobased economy
Aquatische ecotechnologie, JRC Middelburg
Docenten opleiding biologie 2
degraads
Milieukunde
https://www.nioz.nl/en https://www.limagrain.nl/
https://www.eurofins.nl/nl/
JRC Middelburg
Op het lab..
In het eerste jaar
Bepaling van Bladpigmenten - chromatografisch (papier) + spectrofotometrisch
Invloed van toxische stoffen op de kieming van bonen
In de komende perioden
Wateranalyses
Chlorofyl bepaling op de HPLC en de spectrofotometer
In het tweede jaar
Chemische Analyses (vaak wateranalyses)
Nitraat bepalingen
Fosfaatbepaling
Stikstofbepalingen - Kjehldal
Zuurstofbepalingen - CZV
Microbiologische analyses
Bacterieel wateronderzoek
Keuzedeel
Ecologie voor het laboratorium
Periode 9:
2 lesuren in de week
Gerelateerde practica
Opdrachten in de theorie
Cumlaude opdracht
Voortgangstoets 9.2
Periode 10:
2 lesuren in de week
Gerelateerde practica
Opdrachten in de theorie
Cumlaude opdracht
Examen
Examen in periode 10:
1 dag praktijk diverse analyses
Schrijven van een adviesrapport (2 dagen)
Wat is ecologie?
De ecologie onderzoekt de samenhang van levende wezens met elkaar en hun omgeving.
De omgeving van een organisme houdt zowel de fysische aspecten (abiotische factoren) in,
evenals alle andere organismen die in hetzelfde habitat bewonen (biotische factoren).
Even kennis terughalen en activeren..
Maak de volgende oefeningen op de Start.me pagina.
Oefening heterotroof / autotroof
Ecosystemen
Wat is een ecosysteem?
Biosfeer I – grootste (bijna) gesloten ecosysteem
Biosfeer II
Ecosysteem
De omgeving van elk organisme omvat:
abiotische, of niet-levende factoren
biotische, of levende factoren (= alle organismen die in de omgeving leven, de biota)
Interacties tussen organismen en hun omgeving beperken de verspreiding van de soort
Test je kennis met de volgende oefening op de scalda.start.me pagina.
Oefening abiotisch / biotisch
Opdracht
Maak de vragen 1 t/m 5 van hfdst 17 Ecosystemen en milieu van het boek
“Biologie voor het MLO”
Door klimaatpatronen wordt de natuur en lokatie van grote
leefgebieden (Biomen) gevormd.
Deze worden op het land
(terrestrische biomen) bepaald door vegetatie.
Biomen -
Grote Leefgebieden
Vraag: In welke bioom leven wij?
Terrestrische biomen
Algemene kenmerken
ontlenen vaak hun naam aan de
belangrijkste fysische- of klimaatfactoren en hun overheersende vegetatie (Planten)
gaan vaak geleidelijk in elkaar over
heeft een grote impact op de verspreiding van organismen
Verstoring (branden/storm/
begrazing ) is een essentieel onderdeel voor het bestaan
Woestijn Gematigd grasland Tropisch regenwoud
Gematigd loofbos
Naaldbos
Arctische en alpiene toendra
Jaarlijks neerslaggemiddelde (cm)
Jaarlijks temperatuurgemiddelde (ºC)
100 200 300 400
30
15
0
15
Vraag: Sommige toendra ecosystemen krijgen net zo weinig regenval als de woestijn, maar hebben meer vegetatie.
Wat kan dit verschil verklaren?
Terrestrische biomen -1
Tropisch regenwoud Savanne
Neerslag 200 – 400 cm/jaar 25 – 29 °C jaarrond
Epifyten
Competitie om licht
Neerslag seizoensgebonden regenval: 30 – 50 cm /jaar 24 – 29 oC jaarrond (beetje seizoensvariatie)
Weinig + kleine boompjes, gras Behoud door afbranden
Terrestrische biomen - 2
Gematigd grasland (pampas, steppe, prairie…) Woestijn
Neerslag : minder dan 30 cm/ jaar Varieert tussen – 30 en + 50oC
Aanpassing aan droogte (o.a. kleine bladeren, wateropslag) Veelal nachtdieren, Water is beperkend
Neerslag 30 – 100 cm/jaar (droge winters, natte zomers) -10 tot 30 oC door het jaar heen
Veelal gras, planten aangepast aan droogte en vuur
Terrestrische biomen - 3
Naaldbos Gematigd Loofbos
Neerslag 70 – 200 cm/jaar (jaarrond) Varieert van 0 - 35oC door het jaar heen Bladeren vallen in de winter af
Neerslag 30 – 70 cm/jaar (natte en droge periodes) Varieert van -50 tot 20oC door het jaar heen
Grootste terrestrische bioom Coniferen, naaldbomen
Toendra Chaparral
Terrestrische biomen - 4
Neerslag 30 – 50 cm/jaar (natte winters, droge zomers) 10 - 30oC door het jaar heen
Kleine struiken, gras: vaak aanpassingen aan vuur(zaden) Neerslag 20 – 60 cm/jaar (alpiene toendra 100 cm)
Varieert van -30 tot 10oC door het jaar heen Mos, gras
Permafrost
"Aardverschuiving door dooi permafrost"
Glacier Bay (Alaska/VS), 10 / 13 juli 2012 - Een reusachtige aardverschuiving heeft een kilometers lang deel van de Johns Hopkins gletsjer in het Glacier Bay National Park bedolven onder puin.
Hogere temperatuur versterkt methaanuitstoot uit moerassen
Utrecht, 29 / 30 juni 2012 - Als de temperatuur op aarde toeneemt, nemen methaan etende bacteriën minder methaan op uit de moerassen waarin zij leven. Deze
afnemende methaanrecycling betekent dat bij verdere opwarming van de aarde meer methaan uit de uitgestrekte veengebieden rond de Noordpool terecht zal komen in de atmosfeer. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht hebben hiervoor bewijzen gevonden, die zij 29 juni publiceren in het wetenschappelijke tijdschrift PLoS ONE.
www.uu.nl: Hogere temperatuur versterkt methaanuitstoot uit moerassen
www.plosone.org: Temperature-Induced Increase in Methane Release from Peat Bogs
Het broeikaseffect van methaan is 25 keer zo sterk als van CO2.
Bron: http://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/klimaatverandering/minder-
broeikasgassen/overige-broeikasgassen (18 sept 2012)
Aquatische biomen
Nemen het grootste deel van de biosfeer in beslag in termen van oppervlakte Kunnen zoet of zout water bevatten
Aquatische biomen 1
Meren Stromen en rivieren
Stilstaand water
Oligotroof: veelal zuurstof-rijk, nutrient-arm Eutroof: veelal zuurstof-arm, nutrient-rijk
Stroming
Verschil bovenstrooms/benedenstrooms.
Dammen
Aquatische biomen 2
Estuaria Moerassen
Kan grote hoeveelheden water opslaan en weer afgeven Staan soms deel van het jaar droog
Weinig zuurstof door hoge turnover organisch materiaal 90% verwoest door drainage of vol laten
Uitloop rivier in zee Zout en zoet water
Aquatische biomen 3
Koraalriffen Getijden zones
Gebied tussen hoog- en laagwater Organismen aangepast aan eb/vloed
Skeletten koraaldiertjes basis rif Mutualisme tussen koralen en algen Grote diversiteit
“stijging zeespiegel"
Hogere temperatuur hogere koraalsterfte
Chasing coral netflix documentaire (juli 2017)
Aquatische biomen -4
Voortdurende vermenging van de bovenste lagen 50% van alle fotosynthese-activiteit op aarde Bedekken ongeveer 75% van het aardoppervlak Hebben een enorme impact op de biosfeer
Op grote diepte
Aanpassingen aan temperatuur, druk en afwezigheid fotosynthese
Pelagiale (open water) oceaan biomen
Mariene benthische(bodem) zone
Veel aquatische biomen zijn verdeeld in zones of lagen, afgebakend door: lichtpenetratie,
temperatuur en diepte
Mariene zonering. Net als meren wordt het mariene milieu in het algemeen geclassificeerd op basis vanlichtpenetratie (fotische en afotische zones), afstand tot de kust en waterdiepte (getijden-, neritische en oceanische zones) en of het open water betreft (pelagiale zone) of bodem (benthische en abyssale zones).
Zonering in een meer. Een meer wordt in het algemeen geclassificeerd op basis van drie fysische criteria: lichtpenetratie (fotische en afotische zones), afstand tot de oever en waterdiepte (litorale en limnetische zones) en of het open water betreft (pelagiale zone) of bodem (benthische zone).
(a)
Litorale
zone Limnetische
zone
Fotische zone
Benthische zone
Afotische zone
Pelagiale zone
Getijdenzone
Neritische zone Oceanische zone
0 200 m
Continentaal plat
Fotische zone
Pelagiale zone
Afotische zone Benthische
zone
2,500–6,000 m
Abyssale zone (diepste delen van oceaanbodem)
(b)
Gescheiden waterlagen in
aquatische biomen
worden vaak periodiek vermengd door
fysische factoren:
• Eb/vloed
• Wind
• Het zakken van
gekoeld water
Samenvatting
De hoeveelheid zonlicht, temperatuur, neerslag, geografische locatie en overlap van grote leefgebieden bepalen de verschillende biomen
Terrestrische (land) biomen zijn bepaald door abiotische factoren zoals
temperatuur en neerslag (het klimaat), maar ook door de dominante planten soorten van dat gebied, de biotische factoren.
Land biomen: Tropische regenwoud, Woestijn, Savanne, Grasland, Loofbos, Naald bos Chaparral, Toendra, Hoge bergen, Poolijs.
De mens veranderd de natuurlijke biomen van het land door ze te vervangen voor stedelijke en landbouw gebieden
Aquatische (water) biomen worden vooral bepaald door hun direct fysieke omgeving (niet door klimaat).De hoeveelheid invallende zonlicht in het water, temperatuur, de verschillende waterlagen, zoutconcentratie
Water biomen: Meren, Stromen en Rivieren, Moerassen, Getijden zones, Koraalriffen, Estuaria, Pelagiale oceaan, Mariene benthische zone
Belangrijke begrippen tot nu toe
• Ecologie
• Ecosysteem
• Biosfeer
• Heterotroof / Autotroof
• Abiotisch/ Biotisch
• Bioom
• Terrestrische biomen
• Aquatische biomen
• (a)Fotische zone
• Benthische zone
• Pelagiale zone
• Abysale zone
Ecologische niveaus
Ecologische niveaus
Individu
Een organisme van één bepaalde soort
Populatie
Een groep individuen van één soort in een bepaald gebied
Levensgemeenschap
Alle populaties van verschillende soorten in een bepaald gebied
Ecosysteem
verschillende levensgemeenschappen met elk een eigen soortensamenstelling in een bepaald gebied, maar zijn afhankelijk van/ of worden beïnvloed door bepaalde abiotische factoren
Bron : www.tienvoorbiologie.nl
Individu – populatie – levensgemeenschap - ecosysteem
Bron:
ww.biologiepagina.nl
Individu – populatie – levensgemeenschap - ecosysteem
Bron:
ww.biologiepagina.nl
