Ecologie H1: Ecologie als wetenschap
1) Ecologie als wetenschap
Ecologie = wetenschappelijke discipline die interacties en relaties tussen
levende organismen onderling, maar ook met hun natuurlijke omgeving,
bestudeert. (1866 – Ernst Haeckel)
2) Het ecosysteem als studieobject van de
ecologie
Ecosysteem = geheel van abiotische en biotische
componenten die samen functioneren als een
eenheid
Natuurlijke ecosystemen hebben grotere biodiversiteit dan door de mens
gestuurde ecosystemen
Stroombekken = gebied waarvan al het water via een bepaalde stroom/beek
afgevoerd wordt
Biotische componenten = alle verschillende organismen die i/h ecosysteem
boven- of ondergronds voorkomen
Abiotische componenten = alle niet-levende omgevingsfactoren die de
organismen nodig hebben om te kunnen overleven (vb: gassen i/d atmosfeer,
licht, water, temperatuur…)
Abiotiek stuurt biotiek: de abiotische componenten (textuur, voedselrijkdom,
zuurtegraad) bepalen welke gewassen er wel/niet goed kunnen groeien op een
bodem
Zure bodem: eiken- en berkenbossen
Rijke leembodems: eiken- en beukenbossen
Biotiek stuurt abiotiek: de biotische componenten
laten organisch materiaal op de bodem vallen,
dat materiaal bepaalt mee de abiotische factoren
v/e bodem
Biotiek stuurt biotiek: de biotische componenten laten organisch materiaal op
de bodem vallen (en beïnvloeden ook andere abiotische componenten, zoals
lichtinval, water…), dat trekt specifieke soorten organismen in de bodem aan
om te helpen verteren
Epigeïsche regenwormen = strooiselwormen, graven enkel oppervlakkig i/h
strooisel
Endogeïsche regenwormen = niet-diepgravende regenwormen, enkel
bovenste grondlaag
Anekische regenwormen = diepgravende regenwormen
3) De wetenschappelijke methodiek van ecologische
studies
a) De verschillende stappen in wetenschappelijk ecologisch
onderzoek
Stap 1: de observatie v/e natuurlijk fenomeen
Stap 2: formuleren v/e onderzoeksvraag die het geobserveerde fenomeen wil
verklaren
Stap 3: formuleren v/d hypothese
, Formuleer een gefundeerde gok (adhv achtergrondkennis over het
onderwerp) over wat het antwoord op de onderzoeksvraag zou kunnen
zijn
Stap 4: testen v/d hypothese adhv een wetenschappelijke studie
Er worden gegevens verzameld en geanalyseerd, adhv deze gegevens
wordt de hypothese wel/niet verworpen
Grafieken opstellen: x-as = onafhankelijke variabele, y-as = afhankelijke
variabele
Regressievergelijking tss 2 variabelen: geeft weer hoeveel de y-
component stijgt bij een stijging van 1 eenheid v/d x-component
P-waarde: hoe kleiner, hoe zekerder het is dat de relatie bestaat
(significantie)
Stap 5: publiceren v/d resultaten in een correct wetenschappelijk tijdschrift
b) Ecologische studies in de praktijk
Observationele studies: grondige observatie en
monitoring, zonder dat de onderzoeker ingrijpt in
het systeem
Experimentele studies: de onderzoeker
manipuleert het systeem alvorens hij observeert
Experimentele labostudies: de onderzoeker bouwt een deel v/h ecosysteem
na in het labo, zo kan hij verschillende factoren manipuleren en hun invloed
onderzoeken
Modelleringen: wiskundige modellen worden gemaakt obv de verzamelde
gegevens in observationele en experimentele studies
Heel vaak worden meerdere methoden gebruikt om tot een antwoord op de
onderzoeksvraag te komen: observationeel experimenteel (in labo)
Vb: Hubbard brook experimental forest (1955 – nu):
de invloed v/h bos op de waterkwaliteit van de
beek?
Vb: studie van Sint-Jacobskruid: hoe beïnvloeden
verschillende soorten bodem de groei?
Bodemmoeheid
Kaartenveloppe = berekend klimaatvenster dat voor soorten aangeeft
wat hun optimaal verspreidingsgebied qua klimaat is
4) Stromingen binnen de ecologie: van fundamenteel en toegepast
Fundamentele ecologie: theoretisch en experimenteel studiewerk dat verricht
wordt om nieuwe kennis te verwerven over de basismechanismen, zonder dat
daarbij concrete toepassingen van belang zijn. (Verwerven van kennis omwille
van kennis)
Verkennende tak, gedreven door nieuwsgierigheid universiteiten
Kans op onverwachte resultaten en nieuwe ontdekkingen
Vb: onderzoek naar de oorzaak v/d felblauwe kleur v/d heikikker i/h voorjaar
Neen! Mannetjes in amplexus (=vastgehecht op rug v/h vrouwtje, wnr ze
eitjes afzet worden ze direct bevrucht) hun kleur werd gemeten adhv
spectrofotometrie, er was geen verschil merkbaar. Verder onderzoek wees
uit dat ze blauw kleuren zodat ze zich niet van geslacht zouden vergissen i/d
korte paringsperiode (efficiëntie).
, Toegepaste ecologie: doelgericht onderzoek, gericht op
het vinden van antwoorden op maatschappelijke vragen
en het ontwikkelen v/e product/techniek. Concrete
toepassingen zijn hier wel van belang.
Praktijkgericht onderzoek, met doel het ontwikkelen
v/e product/techniek hogescholen
Vb: welk natuurtype is het meest geschikt om onze drinkwaterreservoirs te
beschermen? Verschillende types natuur werden vergeleken, bleek dat
naaldbossen (dicht bij intensieve veehouderij) minst goed zijn. Ze nemen het
meest nitraat op, waardoor er dus ook meer stikstof in het uitgespoelde
water zit.
5) Ecologie op verschillende schaalniveaus
a) Biologische schaalniveaus
Het niveau van individuen/populaties/gemeenschappen/ecosystemen/globale
processen..
Populatie: functionerende groep van individuen van 1 soort, op 1
bepaalde locatie
Gemeenschap: alle populaties van soorten die leven en interageren
binnen een ecosysteem. Individuen staan in relatie met elkaar
Ecosysteem: biotische gemeenschap met verschillende hiërarchische
niveaus leven in een abiotische omgeving
Biosfeer = de totaliteit van alle biomen in interactie met hun fysisch
milieu op aarde
Interspecifieke concurrentie = concurrentie om natuurlijke hulpbronnen
tussen individuen van verschillende soorten
Biomen = geografische regio’s met vergelijkbare geologische en
klimatologische omstandig heden die wereldwijd voor dezelfde soorten
gemeenschappen en ecosystemen zorgen
b) Ruimtelijke schaalniveaus
Elk ruimtelijk schaalniveau heeft zijn eigen ecologie, en dus zijn eigen
aanpak
Bv: poeltje in boomstronk – tijdelijke waterplassen i/d savanne – grote meren
- oceanen
c) Temporele schaalniveaus
Elke ecologische studie kan uitgevoerd worden op verschillende schalen i/d
tijd
Gedurende 1 dag: specifieke activiteiten, welke planten wel/niet…
Gedurende volledige groeiseizoen: hoe ontwikkelen eitjes zich tot
vlinders…
Gedurende een paar jaar: wat zijn de trekroutes (bv: Monarchvlinders) …
Gedurende meerdere decades: impact v/d klimaatverandering op de
populatie…
6) Maatschappelijk nut van ecologie
a) Belang van ecologische studies
, Ecosysteemdiensten = processen die zich afspelen in een ecosysteem die
ons als individu en maatschappij allerlei voordelen opleveren zoals
diensten/grondstoffen/...
Groeiende wereldbevolking stijging i/d vraag naar grondstoffen en
diensten de ecosysteemdiensten zijn eindig en worden bedreigd door onze
hebberigheid
Ecologische studies bieden de kennis om op een duurzame wijze met de
natuurlijke hulpbronnen en biodiversiteit om te gaan
b) Verschillende types ecosysteemdiensten
Producerende diensten: de producten die uit ecosystemen verkregen worden
Houtproductie: primaire baten (constructiehout/brandhout) en
secundaire baten (tewerkstelling/inkomstenverzekering)
Voedselproductie: de landbouwteelten die binnen een gebied geoogst
worden, wordt door heel erg veel factoren beïnvloedt
Zuiver water: gebeurt via infiltratie, de kwaliteit wordt ook door de mens
beïnvloedt
Regulerende diensten: de voordelen uit de regulering van
ecosysteemprocessen
Bestuiving: bestuiving van insecten is cruciaal bij de productie van
voedsel
Denitrificatie: nitraat (NO3-) wordt omgezet in stikstofgas (N2) minder
eutrofiëring
Infiltratie: insijpelen van regenwater in de bodem (aanvulling) zuiver
grondwater
Luchtkwaliteit: vegetatie vermindert CO2, fijn stof,
milieuverontreiniging…
Culturele diensten: immateriële voordelen die mensen halen uit
ecosystemen
Gezondheidseffecten: wetenschappelijk bewezen dat zicht op, contact
met of bewegen in groen bijdraagt aan een betere fysieke en mentale
gezondheid
Recreatie: allerlei fysieke activiteiten kunnen in de natuur beoefend
worden
Ondersteunende diensten: noodzakelijke ecosysteemfuncties voor de
productie van alle overige ecosysteemdiensten (bv: vormen 02, vormen van
bodems, waterkringloop…)
1) Ecologie als wetenschap
Ecologie = wetenschappelijke discipline die interacties en relaties tussen
levende organismen onderling, maar ook met hun natuurlijke omgeving,
bestudeert. (1866 – Ernst Haeckel)
2) Het ecosysteem als studieobject van de
ecologie
Ecosysteem = geheel van abiotische en biotische
componenten die samen functioneren als een
eenheid
Natuurlijke ecosystemen hebben grotere biodiversiteit dan door de mens
gestuurde ecosystemen
Stroombekken = gebied waarvan al het water via een bepaalde stroom/beek
afgevoerd wordt
Biotische componenten = alle verschillende organismen die i/h ecosysteem
boven- of ondergronds voorkomen
Abiotische componenten = alle niet-levende omgevingsfactoren die de
organismen nodig hebben om te kunnen overleven (vb: gassen i/d atmosfeer,
licht, water, temperatuur…)
Abiotiek stuurt biotiek: de abiotische componenten (textuur, voedselrijkdom,
zuurtegraad) bepalen welke gewassen er wel/niet goed kunnen groeien op een
bodem
Zure bodem: eiken- en berkenbossen
Rijke leembodems: eiken- en beukenbossen
Biotiek stuurt abiotiek: de biotische componenten
laten organisch materiaal op de bodem vallen,
dat materiaal bepaalt mee de abiotische factoren
v/e bodem
Biotiek stuurt biotiek: de biotische componenten laten organisch materiaal op
de bodem vallen (en beïnvloeden ook andere abiotische componenten, zoals
lichtinval, water…), dat trekt specifieke soorten organismen in de bodem aan
om te helpen verteren
Epigeïsche regenwormen = strooiselwormen, graven enkel oppervlakkig i/h
strooisel
Endogeïsche regenwormen = niet-diepgravende regenwormen, enkel
bovenste grondlaag
Anekische regenwormen = diepgravende regenwormen
3) De wetenschappelijke methodiek van ecologische
studies
a) De verschillende stappen in wetenschappelijk ecologisch
onderzoek
Stap 1: de observatie v/e natuurlijk fenomeen
Stap 2: formuleren v/e onderzoeksvraag die het geobserveerde fenomeen wil
verklaren
Stap 3: formuleren v/d hypothese
, Formuleer een gefundeerde gok (adhv achtergrondkennis over het
onderwerp) over wat het antwoord op de onderzoeksvraag zou kunnen
zijn
Stap 4: testen v/d hypothese adhv een wetenschappelijke studie
Er worden gegevens verzameld en geanalyseerd, adhv deze gegevens
wordt de hypothese wel/niet verworpen
Grafieken opstellen: x-as = onafhankelijke variabele, y-as = afhankelijke
variabele
Regressievergelijking tss 2 variabelen: geeft weer hoeveel de y-
component stijgt bij een stijging van 1 eenheid v/d x-component
P-waarde: hoe kleiner, hoe zekerder het is dat de relatie bestaat
(significantie)
Stap 5: publiceren v/d resultaten in een correct wetenschappelijk tijdschrift
b) Ecologische studies in de praktijk
Observationele studies: grondige observatie en
monitoring, zonder dat de onderzoeker ingrijpt in
het systeem
Experimentele studies: de onderzoeker
manipuleert het systeem alvorens hij observeert
Experimentele labostudies: de onderzoeker bouwt een deel v/h ecosysteem
na in het labo, zo kan hij verschillende factoren manipuleren en hun invloed
onderzoeken
Modelleringen: wiskundige modellen worden gemaakt obv de verzamelde
gegevens in observationele en experimentele studies
Heel vaak worden meerdere methoden gebruikt om tot een antwoord op de
onderzoeksvraag te komen: observationeel experimenteel (in labo)
Vb: Hubbard brook experimental forest (1955 – nu):
de invloed v/h bos op de waterkwaliteit van de
beek?
Vb: studie van Sint-Jacobskruid: hoe beïnvloeden
verschillende soorten bodem de groei?
Bodemmoeheid
Kaartenveloppe = berekend klimaatvenster dat voor soorten aangeeft
wat hun optimaal verspreidingsgebied qua klimaat is
4) Stromingen binnen de ecologie: van fundamenteel en toegepast
Fundamentele ecologie: theoretisch en experimenteel studiewerk dat verricht
wordt om nieuwe kennis te verwerven over de basismechanismen, zonder dat
daarbij concrete toepassingen van belang zijn. (Verwerven van kennis omwille
van kennis)
Verkennende tak, gedreven door nieuwsgierigheid universiteiten
Kans op onverwachte resultaten en nieuwe ontdekkingen
Vb: onderzoek naar de oorzaak v/d felblauwe kleur v/d heikikker i/h voorjaar
Neen! Mannetjes in amplexus (=vastgehecht op rug v/h vrouwtje, wnr ze
eitjes afzet worden ze direct bevrucht) hun kleur werd gemeten adhv
spectrofotometrie, er was geen verschil merkbaar. Verder onderzoek wees
uit dat ze blauw kleuren zodat ze zich niet van geslacht zouden vergissen i/d
korte paringsperiode (efficiëntie).
, Toegepaste ecologie: doelgericht onderzoek, gericht op
het vinden van antwoorden op maatschappelijke vragen
en het ontwikkelen v/e product/techniek. Concrete
toepassingen zijn hier wel van belang.
Praktijkgericht onderzoek, met doel het ontwikkelen
v/e product/techniek hogescholen
Vb: welk natuurtype is het meest geschikt om onze drinkwaterreservoirs te
beschermen? Verschillende types natuur werden vergeleken, bleek dat
naaldbossen (dicht bij intensieve veehouderij) minst goed zijn. Ze nemen het
meest nitraat op, waardoor er dus ook meer stikstof in het uitgespoelde
water zit.
5) Ecologie op verschillende schaalniveaus
a) Biologische schaalniveaus
Het niveau van individuen/populaties/gemeenschappen/ecosystemen/globale
processen..
Populatie: functionerende groep van individuen van 1 soort, op 1
bepaalde locatie
Gemeenschap: alle populaties van soorten die leven en interageren
binnen een ecosysteem. Individuen staan in relatie met elkaar
Ecosysteem: biotische gemeenschap met verschillende hiërarchische
niveaus leven in een abiotische omgeving
Biosfeer = de totaliteit van alle biomen in interactie met hun fysisch
milieu op aarde
Interspecifieke concurrentie = concurrentie om natuurlijke hulpbronnen
tussen individuen van verschillende soorten
Biomen = geografische regio’s met vergelijkbare geologische en
klimatologische omstandig heden die wereldwijd voor dezelfde soorten
gemeenschappen en ecosystemen zorgen
b) Ruimtelijke schaalniveaus
Elk ruimtelijk schaalniveau heeft zijn eigen ecologie, en dus zijn eigen
aanpak
Bv: poeltje in boomstronk – tijdelijke waterplassen i/d savanne – grote meren
- oceanen
c) Temporele schaalniveaus
Elke ecologische studie kan uitgevoerd worden op verschillende schalen i/d
tijd
Gedurende 1 dag: specifieke activiteiten, welke planten wel/niet…
Gedurende volledige groeiseizoen: hoe ontwikkelen eitjes zich tot
vlinders…
Gedurende een paar jaar: wat zijn de trekroutes (bv: Monarchvlinders) …
Gedurende meerdere decades: impact v/d klimaatverandering op de
populatie…
6) Maatschappelijk nut van ecologie
a) Belang van ecologische studies
, Ecosysteemdiensten = processen die zich afspelen in een ecosysteem die
ons als individu en maatschappij allerlei voordelen opleveren zoals
diensten/grondstoffen/...
Groeiende wereldbevolking stijging i/d vraag naar grondstoffen en
diensten de ecosysteemdiensten zijn eindig en worden bedreigd door onze
hebberigheid
Ecologische studies bieden de kennis om op een duurzame wijze met de
natuurlijke hulpbronnen en biodiversiteit om te gaan
b) Verschillende types ecosysteemdiensten
Producerende diensten: de producten die uit ecosystemen verkregen worden
Houtproductie: primaire baten (constructiehout/brandhout) en
secundaire baten (tewerkstelling/inkomstenverzekering)
Voedselproductie: de landbouwteelten die binnen een gebied geoogst
worden, wordt door heel erg veel factoren beïnvloedt
Zuiver water: gebeurt via infiltratie, de kwaliteit wordt ook door de mens
beïnvloedt
Regulerende diensten: de voordelen uit de regulering van
ecosysteemprocessen
Bestuiving: bestuiving van insecten is cruciaal bij de productie van
voedsel
Denitrificatie: nitraat (NO3-) wordt omgezet in stikstofgas (N2) minder
eutrofiëring
Infiltratie: insijpelen van regenwater in de bodem (aanvulling) zuiver
grondwater
Luchtkwaliteit: vegetatie vermindert CO2, fijn stof,
milieuverontreiniging…
Culturele diensten: immateriële voordelen die mensen halen uit
ecosystemen
Gezondheidseffecten: wetenschappelijk bewezen dat zicht op, contact
met of bewegen in groen bijdraagt aan een betere fysieke en mentale
gezondheid
Recreatie: allerlei fysieke activiteiten kunnen in de natuur beoefend
worden
Ondersteunende diensten: noodzakelijke ecosysteemfuncties voor de
productie van alle overige ecosysteemdiensten (bv: vormen 02, vormen van
bodems, waterkringloop…)