Hoofdstuk 1: algemene inleiding en bereik van de ecologie
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap
- Ecologie is de totaliteit van de wederzijdse relaties tussen organismen en hun omgeving, zowel het
fysisch-chemische (klimaat en bodem) als het biotische milieu
- Economie “oikos nomos” en ecologie “oikos logos” hebben veel met elkaar te maken
In beide disciplines gaat het om dezelfde concepten en begrippen
o Evenwichten, balanceren
o Kosten-baten of input-output
o Kapitaal, reserve, rente en rentmeesterschap
o Allocatie (sturing) van hulpbronnen/grondstoffen
- Geschiedenis van de ecologie
o De ecologie gaat terug tot de oude Grieken
o Maar langs de andere kent is de ecologie nog redelijk recent en wortelt het in de plantengeografie
en de natuurgeschiedenis
- Verschil tussen fysiologie en ecologie
o Fysiologie: studie van de levensprocessen
o Ecologie: verklaring voor de leefbaarheid
1.2 De basiseenheden van de ecologie = het ecosysteem
- Een ecosysteem bestaat uit 2 basis componenten die met elkaar interageren: de levende of biotische
componenten en de fysische of abiotische componenten.
- De grootte van het ecosysteem hangt af van de grenzen die je trekt
o Grootste ecosysteem = biosfeer
o Kleinste ecosysteem = druppel water of systeem huid
- Het ecosysteem gehoorzaamt aan de wetten van de thermodynamica
1. Behoud van energie
2. Degradatie van energie
3. Entropie (wanorde)
- Het ecosysteem is een thermodynamisch open systeem: geen recyclage van energie, maar wel energie-
input en -output
Het ecosysteem is een zeer dynamisch systeem
- De grenzen van het ecosysteem: stippellijnen (omdat de
grenzen niet zo scherp zijn) → Stellen de plek voor waar alles
zich afspeelt
- Als er te weinig of te veel P (hoeveelheden) is dan zal het
systeem uit evenwicht geraken
- Vb: populatie everzwijnen
E is de energie die gedurende het jaar aanwezig is
P1 zijn planten en P2 konijnen en P3 everzwijnen
F geeft weer uit hoeveel dieren van een soort het dieet
bestaat
Bij te veel voedsel gaat het aantal everzwijnen groeien
en bij te weinig voedsel dan sterven er meer everzwijnen
- In elk ecosysteem is de basis de stroom/flux van energie die
door het ecosysteem gaat
, - Dankzij energiestromingen kunnen ecosystemen bestaan
- De karakteristieken van een ecosysteem zijn:
o Thermodynamisch systeem
o Energie doorstroming die leidt tot:
Trofische structuur: autotrofe (producenten) en heterotrofe (consumenten en ontbinders)
Biotische, biologische diversiteit
Materie, cycli en groei
o Structuur en functie, levensgemeenschap en habitat
- Voorbeeld van een ingevuld ecosysteem
- Ook hier een grens in stippellijn aangezien
grenzen overschreden kunnen worden
- Zon: geeft energie aan het ecosysteem
- Planten (P1)
- Herbivoren (P2) eten P1
- Planten en herbivoren sterven af en worden
verteerd door bacteriën
- Warmte verliezen: Er zijn respiratorische
warmte van de dieren en planten
- De planten en dieren bestaan niet enkel uit
energie maar ook uit mineralen
Ook hiervan is een cyclus (een cyclus van
materie/nutriënten)
Donkere pijl: materie die verplaatst - Er gaat ook materie in en uit het systeem
Witte pijl: energie die verplaatst Dit komt door verwering en uitloging
Verwering en uitloging
- Sommige nutriënten zakken zo diep in de bodem dat de planten wortels er niet meer aankomen.
Zo komen ze diep in de lithosfeer terecht. Door verwering komen deze nutriënten terug vrij en
komen ze weer terecht in de ondiepe bodem zodat de planten er terug aan kunnen.
1.3 Componenten van een ecosysteem vormen een hiërarchie
(hiërarchie van buiten kennen !)
- Organisme: de functionele eenheid van adaptatie, laagste organisatieniveau in de ecologie
- Populatie: een groep van individuen van eenzelfde soort dezelfde plaats innemen op eenzelfde tijdstip
- Gemeenschap: populaties van verschillende soorten die samen voorkomen en interageren
- Ecosysteem: biotische gemeenschappen en fysische omgeving
- Biosfeer: planetaire ecosysteem (alle ecosystemen van de aarde)
o Organismen in de biosfeer passen zich niet alleen aan de omgeving aan, maar interageren ook zodat
de chemische en fysische condities van de biosfeer gecontroleerd wijzigen
o De Gaia-hypothese: componenten van de biosfeer vertonen meer coöperatie dan competitie
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschap disciplines
- Om de complexe interacties die binnen een ecosysteem plaatsgrijpen te bestuderen en te verklaren, doen
ecologen beroep op verschillende andere wetenschapsgebieden.
Geologie integreert verschillende wetenschappen
- Biologische wetenschappen (volle cirkel)
- Wetenschappen van het fysische milieu (stippellijn)
De andere wetenschapstakken bestuderen en verklaren
verschillende processen. De ecologie onderzoekt hoe deze
processen beïnvloed worden.
- Recent zijn ook de veranderingen van de omgeving door de mens zeer belangrijk
o Bevolkingstoename, biologische diversiteit, duurzame ontwikkeling en globale klimaat wijzigingen.
,1.5 ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden
- Om relaties tussen organismen en hun omgeving te bestuderen, dienen ecologen experimentele studies uit
te voeren in het laboratorium of op het terrein.
- Grafiek geeft weer hoeveel stikstof er in de bodem
zit en hoeveel gras er wordt geproduceerd
- We zien dan dat er een stijgend lineair verband is
tussen beide factoren
Deze afbeelding is een mooi voorbeeld van een
ecologisch model, aan de hand hiervan kan je
experimenten en voorspellingen doen
- Men verzamelt gegevens om een hypothese te toetsen
Voor de verschillende gegevens te verzamelen kan met drie verschillende benaderingen hanteren
o Terreinstudie: verschillende terreinen met elkaar vergelijken
o Terreinexperiment: gaan twee gelijkaardige terreinen nemen en bij de ene de waarden van een van de
factoren aanpassen
o Laboratoriumexperimenten: gaan het experiment uitvoeren onder gecontroleerde labratoriumcondities
- Formuleren van modellen:
o Gaan de resultaten van het onderzoek weergeven in grafieken
o De onafhankelijke variabele staat hierbij op de x-as
o De afhankelijke variabele staat op de y-as
1.6 Experimenten kunnen tot voorspellingen leiden: modellen
- Modellen maken gebruik van het begrip bekomen uit de gegevens om te voorspellen wat er zal gebeuren op
een andere plaats en/of tijd
- Modellen zijn
o Abstracte, vereenvoudigde voorstellingen van reële systemen
o Een synthese van elementen van kennis omtrent een systeem
- Een model moet 3 functies kunnen uitvoeren
o Analyseren
o Voorspellen
o Voorschrijven van opties
- Modellen kunnen zijn:
o Mathematisch (vb: computersimulaties)
o Verbaal-beschrijvend (vb: theorie van Darwin)
- In de modelleringsprocedures zijn calibratie, verificatie en validatie noodzakelijke stappen
Hoofdstuk 2: Adaptatie en evolutie (lezen)
2.1 natuurlijke selectie
- adaptaties: de karakteristieken die het mogelijk maken dat een organisme het goed doet in een bepaald
milieu
- natuurlijke selectie: het differentieel succes (overleving en reproductie) van individuen binnen een populatie
die resulteren uit hun interacties met de omgeving.
Hier aan hangen dus 2 voorwaarden vast
o variabiliteit in een aantal karakteristieken tussen verschillende individuen binnen een populatie
o verschillen tussen individuen in hun overleving en of reproductiviteit
- er zijn verschillende soorten natuurlijke selectie
o directionele selectie: wanneer de gemiddelde waarde verschuift naar 1 extreem
o stabiliserende selectie: individuen nabij het gemiddelde worden bevoordeelt
o disruptieve selectie: de twee extremen worden tegelijkertijd beïnvloed
, 2.2 overerfbaarheid is een essentieel kenmerk van natuurlijke selectie
- twee veronderstellingen liggen aan de basis van de theorie dat natuurlijke selectie een verandering van
één soort overbrengt naar een andere
o een kenmerk van een individu is overerfbaar
o de kenmerken of eigenschappen van een species kunnen veranderen over de tijd
- Uit het kruisingsexperiment van Mendel bleek
o Er bestaan verschillende soorten van basisbouwtenen die overerfbare eigenschappen controleren
o Voor elk overerfbaar kenmerk heeft een organisme 2 verschillende basisbouwstenen
o Wanneer de 2 basisbouwstenen verschillend zijn dan is er 1 dominant en het andere recessief
2.3 genen zijn de basiseenheden van de overerving
- Chromosomen komen in gekoppelde paren voor
- Elk chromosoom draagt DNA dat georganiseerd is in genen. Van die genen zijn er verschillende varianten
die allelen worden genoemd.
o Homozygoot: wanneer allelen een bepaald kenmerk op dezelfde manier beïnvloeden
o Heterozygoot: wanneer allelen een bepaald kenmerk op een verschillende manier beïnvloeden
- Genotype: de som van alle overerfbare informatie die in een individu bevat zit
Genenpoel: de volledige verzameling van alle genen van al de individuen in de populatie op een gegeven
tijdstip
- Fenotype: de uitwendig observeerbare expressie van het genotype
- Fenotypische plasticiteit: de mogelijkheid van een genotype om een waaier van fenotypische expressies
te creëren onder verschillende omgevingscondities
2.4 genetische variabiliteit, natuurlijke selectie, en het begrip soort
- Genetische variatie is een essentieel ingrediënt voor natuurlijke selectie
o Het grootste deel van de geërfde variatie komt voort uit de recombinatie van de genen tijdens de
sexuele reproductie
o Genetisch materiaal kan ook gewijzigd worden door mutaties (genmutaties en chromosomale
mutaties)
- Het begrip soort is gebaseerd op genetische variatie
o Variatie over tijd en ruimte heeft geleid tot het concept van de biologische species: een groep van
met elkaar ‘kwekende’ individuen die samen leven in een gelijkige omgeving in een bepaalde streek.
o Sympatrische soorten: kunnen erfelijk materiaal met elkaar uitwisselen
o Allopatrische soorten: kunnen geen erfelijk materiaal met elkaar uitwisselen
- Soorten behouden hun identiteit via isolerende mechanismen
o ‘premating’ isolerende mechanismen: verschillende gedragspatronen, habitat, tijdstip van
voortplanting, …
o ‘postmating’ isolerend mechanismen: verminderen het succes van de voortplanting (steriele
hybriden, …)
- Het speciatie proces beheerst de ontwikkeling van reproductieve isolatie
o Soorten spruiten voort uit de interactie van erfelijke variaties, door natuurlijke selectie, en via
barrières aan de transfer van genen tussen populaties.
- Het resultaat van natuurlijke selectie is evolutie: een verandering in de genfrequentie over tijd
- De richting van de selectie met omgevingscondities veranderen zowel in tijd als in ruimte
2.5 nog twee belangrijke definities
- Habitat: de plaats (of het abiotisch en biotisch complex) waar het organisme leeft.
het adres
- Niche: de abiotische en biotische variabelen die het ‘welzijn’ van een organisme/soort beïnvloeden.
het beroep, de rol dat een organisme speelt
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap
- Ecologie is de totaliteit van de wederzijdse relaties tussen organismen en hun omgeving, zowel het
fysisch-chemische (klimaat en bodem) als het biotische milieu
- Economie “oikos nomos” en ecologie “oikos logos” hebben veel met elkaar te maken
In beide disciplines gaat het om dezelfde concepten en begrippen
o Evenwichten, balanceren
o Kosten-baten of input-output
o Kapitaal, reserve, rente en rentmeesterschap
o Allocatie (sturing) van hulpbronnen/grondstoffen
- Geschiedenis van de ecologie
o De ecologie gaat terug tot de oude Grieken
o Maar langs de andere kent is de ecologie nog redelijk recent en wortelt het in de plantengeografie
en de natuurgeschiedenis
- Verschil tussen fysiologie en ecologie
o Fysiologie: studie van de levensprocessen
o Ecologie: verklaring voor de leefbaarheid
1.2 De basiseenheden van de ecologie = het ecosysteem
- Een ecosysteem bestaat uit 2 basis componenten die met elkaar interageren: de levende of biotische
componenten en de fysische of abiotische componenten.
- De grootte van het ecosysteem hangt af van de grenzen die je trekt
o Grootste ecosysteem = biosfeer
o Kleinste ecosysteem = druppel water of systeem huid
- Het ecosysteem gehoorzaamt aan de wetten van de thermodynamica
1. Behoud van energie
2. Degradatie van energie
3. Entropie (wanorde)
- Het ecosysteem is een thermodynamisch open systeem: geen recyclage van energie, maar wel energie-
input en -output
Het ecosysteem is een zeer dynamisch systeem
- De grenzen van het ecosysteem: stippellijnen (omdat de
grenzen niet zo scherp zijn) → Stellen de plek voor waar alles
zich afspeelt
- Als er te weinig of te veel P (hoeveelheden) is dan zal het
systeem uit evenwicht geraken
- Vb: populatie everzwijnen
E is de energie die gedurende het jaar aanwezig is
P1 zijn planten en P2 konijnen en P3 everzwijnen
F geeft weer uit hoeveel dieren van een soort het dieet
bestaat
Bij te veel voedsel gaat het aantal everzwijnen groeien
en bij te weinig voedsel dan sterven er meer everzwijnen
- In elk ecosysteem is de basis de stroom/flux van energie die
door het ecosysteem gaat
, - Dankzij energiestromingen kunnen ecosystemen bestaan
- De karakteristieken van een ecosysteem zijn:
o Thermodynamisch systeem
o Energie doorstroming die leidt tot:
Trofische structuur: autotrofe (producenten) en heterotrofe (consumenten en ontbinders)
Biotische, biologische diversiteit
Materie, cycli en groei
o Structuur en functie, levensgemeenschap en habitat
- Voorbeeld van een ingevuld ecosysteem
- Ook hier een grens in stippellijn aangezien
grenzen overschreden kunnen worden
- Zon: geeft energie aan het ecosysteem
- Planten (P1)
- Herbivoren (P2) eten P1
- Planten en herbivoren sterven af en worden
verteerd door bacteriën
- Warmte verliezen: Er zijn respiratorische
warmte van de dieren en planten
- De planten en dieren bestaan niet enkel uit
energie maar ook uit mineralen
Ook hiervan is een cyclus (een cyclus van
materie/nutriënten)
Donkere pijl: materie die verplaatst - Er gaat ook materie in en uit het systeem
Witte pijl: energie die verplaatst Dit komt door verwering en uitloging
Verwering en uitloging
- Sommige nutriënten zakken zo diep in de bodem dat de planten wortels er niet meer aankomen.
Zo komen ze diep in de lithosfeer terecht. Door verwering komen deze nutriënten terug vrij en
komen ze weer terecht in de ondiepe bodem zodat de planten er terug aan kunnen.
1.3 Componenten van een ecosysteem vormen een hiërarchie
(hiërarchie van buiten kennen !)
- Organisme: de functionele eenheid van adaptatie, laagste organisatieniveau in de ecologie
- Populatie: een groep van individuen van eenzelfde soort dezelfde plaats innemen op eenzelfde tijdstip
- Gemeenschap: populaties van verschillende soorten die samen voorkomen en interageren
- Ecosysteem: biotische gemeenschappen en fysische omgeving
- Biosfeer: planetaire ecosysteem (alle ecosystemen van de aarde)
o Organismen in de biosfeer passen zich niet alleen aan de omgeving aan, maar interageren ook zodat
de chemische en fysische condities van de biosfeer gecontroleerd wijzigen
o De Gaia-hypothese: componenten van de biosfeer vertonen meer coöperatie dan competitie
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschap disciplines
- Om de complexe interacties die binnen een ecosysteem plaatsgrijpen te bestuderen en te verklaren, doen
ecologen beroep op verschillende andere wetenschapsgebieden.
Geologie integreert verschillende wetenschappen
- Biologische wetenschappen (volle cirkel)
- Wetenschappen van het fysische milieu (stippellijn)
De andere wetenschapstakken bestuderen en verklaren
verschillende processen. De ecologie onderzoekt hoe deze
processen beïnvloed worden.
- Recent zijn ook de veranderingen van de omgeving door de mens zeer belangrijk
o Bevolkingstoename, biologische diversiteit, duurzame ontwikkeling en globale klimaat wijzigingen.
,1.5 ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden
- Om relaties tussen organismen en hun omgeving te bestuderen, dienen ecologen experimentele studies uit
te voeren in het laboratorium of op het terrein.
- Grafiek geeft weer hoeveel stikstof er in de bodem
zit en hoeveel gras er wordt geproduceerd
- We zien dan dat er een stijgend lineair verband is
tussen beide factoren
Deze afbeelding is een mooi voorbeeld van een
ecologisch model, aan de hand hiervan kan je
experimenten en voorspellingen doen
- Men verzamelt gegevens om een hypothese te toetsen
Voor de verschillende gegevens te verzamelen kan met drie verschillende benaderingen hanteren
o Terreinstudie: verschillende terreinen met elkaar vergelijken
o Terreinexperiment: gaan twee gelijkaardige terreinen nemen en bij de ene de waarden van een van de
factoren aanpassen
o Laboratoriumexperimenten: gaan het experiment uitvoeren onder gecontroleerde labratoriumcondities
- Formuleren van modellen:
o Gaan de resultaten van het onderzoek weergeven in grafieken
o De onafhankelijke variabele staat hierbij op de x-as
o De afhankelijke variabele staat op de y-as
1.6 Experimenten kunnen tot voorspellingen leiden: modellen
- Modellen maken gebruik van het begrip bekomen uit de gegevens om te voorspellen wat er zal gebeuren op
een andere plaats en/of tijd
- Modellen zijn
o Abstracte, vereenvoudigde voorstellingen van reële systemen
o Een synthese van elementen van kennis omtrent een systeem
- Een model moet 3 functies kunnen uitvoeren
o Analyseren
o Voorspellen
o Voorschrijven van opties
- Modellen kunnen zijn:
o Mathematisch (vb: computersimulaties)
o Verbaal-beschrijvend (vb: theorie van Darwin)
- In de modelleringsprocedures zijn calibratie, verificatie en validatie noodzakelijke stappen
Hoofdstuk 2: Adaptatie en evolutie (lezen)
2.1 natuurlijke selectie
- adaptaties: de karakteristieken die het mogelijk maken dat een organisme het goed doet in een bepaald
milieu
- natuurlijke selectie: het differentieel succes (overleving en reproductie) van individuen binnen een populatie
die resulteren uit hun interacties met de omgeving.
Hier aan hangen dus 2 voorwaarden vast
o variabiliteit in een aantal karakteristieken tussen verschillende individuen binnen een populatie
o verschillen tussen individuen in hun overleving en of reproductiviteit
- er zijn verschillende soorten natuurlijke selectie
o directionele selectie: wanneer de gemiddelde waarde verschuift naar 1 extreem
o stabiliserende selectie: individuen nabij het gemiddelde worden bevoordeelt
o disruptieve selectie: de twee extremen worden tegelijkertijd beïnvloed
, 2.2 overerfbaarheid is een essentieel kenmerk van natuurlijke selectie
- twee veronderstellingen liggen aan de basis van de theorie dat natuurlijke selectie een verandering van
één soort overbrengt naar een andere
o een kenmerk van een individu is overerfbaar
o de kenmerken of eigenschappen van een species kunnen veranderen over de tijd
- Uit het kruisingsexperiment van Mendel bleek
o Er bestaan verschillende soorten van basisbouwtenen die overerfbare eigenschappen controleren
o Voor elk overerfbaar kenmerk heeft een organisme 2 verschillende basisbouwstenen
o Wanneer de 2 basisbouwstenen verschillend zijn dan is er 1 dominant en het andere recessief
2.3 genen zijn de basiseenheden van de overerving
- Chromosomen komen in gekoppelde paren voor
- Elk chromosoom draagt DNA dat georganiseerd is in genen. Van die genen zijn er verschillende varianten
die allelen worden genoemd.
o Homozygoot: wanneer allelen een bepaald kenmerk op dezelfde manier beïnvloeden
o Heterozygoot: wanneer allelen een bepaald kenmerk op een verschillende manier beïnvloeden
- Genotype: de som van alle overerfbare informatie die in een individu bevat zit
Genenpoel: de volledige verzameling van alle genen van al de individuen in de populatie op een gegeven
tijdstip
- Fenotype: de uitwendig observeerbare expressie van het genotype
- Fenotypische plasticiteit: de mogelijkheid van een genotype om een waaier van fenotypische expressies
te creëren onder verschillende omgevingscondities
2.4 genetische variabiliteit, natuurlijke selectie, en het begrip soort
- Genetische variatie is een essentieel ingrediënt voor natuurlijke selectie
o Het grootste deel van de geërfde variatie komt voort uit de recombinatie van de genen tijdens de
sexuele reproductie
o Genetisch materiaal kan ook gewijzigd worden door mutaties (genmutaties en chromosomale
mutaties)
- Het begrip soort is gebaseerd op genetische variatie
o Variatie over tijd en ruimte heeft geleid tot het concept van de biologische species: een groep van
met elkaar ‘kwekende’ individuen die samen leven in een gelijkige omgeving in een bepaalde streek.
o Sympatrische soorten: kunnen erfelijk materiaal met elkaar uitwisselen
o Allopatrische soorten: kunnen geen erfelijk materiaal met elkaar uitwisselen
- Soorten behouden hun identiteit via isolerende mechanismen
o ‘premating’ isolerende mechanismen: verschillende gedragspatronen, habitat, tijdstip van
voortplanting, …
o ‘postmating’ isolerend mechanismen: verminderen het succes van de voortplanting (steriele
hybriden, …)
- Het speciatie proces beheerst de ontwikkeling van reproductieve isolatie
o Soorten spruiten voort uit de interactie van erfelijke variaties, door natuurlijke selectie, en via
barrières aan de transfer van genen tussen populaties.
- Het resultaat van natuurlijke selectie is evolutie: een verandering in de genfrequentie over tijd
- De richting van de selectie met omgevingscondities veranderen zowel in tijd als in ruimte
2.5 nog twee belangrijke definities
- Habitat: de plaats (of het abiotisch en biotisch complex) waar het organisme leeft.
het adres
- Niche: de abiotische en biotische variabelen die het ‘welzijn’ van een organisme/soort beïnvloeden.
het beroep, de rol dat een organisme speelt
