Ecologie I
Deel 1: inleiding, fysisch milieu & organismen en hun omgeving (hoofdstukken 1-8)
Hoofdstuk 1: Algemene inleiding tot en bereik van de ecologie
➔ Eerst lezen, dan de rest studeren, dan dit hoofdstuk nog eens lezen!
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap
Ecologie = totaliteit van de wederzijdse relaties tussen organismen en hun omgeving, zowel het fysisch-
chemisch (klimaat, bodem) als het biotisch milieu
Ecologie = de wetenschappelijke studie van de relatie tussen organismen en hun omgeving
- ‘omgeving’ = zowel de fysische condities als de biologische of levende componenten die de
omgeving van een organisme uitmaken
- ‘relatie’ = zowel de interacties met de fysische (abiotische) wereld als met leden van dezelfde en
van andere soorten
Oorsprong/nomenclatuur:
- Ecologie komt van het Grieks
o ‘oikos’ = huishoudkunde (het huis of huishouden)
o ‘logos’ = studie of de leer van
o Ecologie = de studie of leer van de huishoudkunde
- Economie komt ook van het Grieks
o ‘oikos nomos’ = het beheer van de huishoudkunde
- We kunnen de ecologie als de economie van de natuur beschouwen; gaan beide om dezelfde
concepten:
o Evenwichten, balansen
o Kosten-baten of input-output (energie/geld)
o Kapitaal, reserve, rente en rentmeesterschap
o Allocatie van hulpbronnen/grondstoffen (allocatie= het sturen, verschuiven naar)
Geschiedenis van de ecologie in een notendop:
- Theophrastus: schreef reeds over relaties en samenhang (ecoloog avant la lettre)
- Buffon (1749): synthetiseert de eerste kennis van interrelaties van de levende wezens in de natuur
- Ch. Darwin (1809-1822): evolutietheorie + natuurlijke selectie leidde tot de ecologie, de studie van
de aanpassing aan het milieu
- Lavoisier: studie van de energie
- Ingenhousz (1798): ontdekte fotosynthese
- Ernst Haeckel (1866), Warming (1841-1924): ecologie als wetenschap voor het eerst geponeerd
Fysiologie: studie van de levensprocessen (hoe functioneert het leven op niveau van de cel)
Ecologie: verklaring voor leefbaarheid (interpreteert)
1.2 De basiseenheid van de ecologie = het ecosysteem
Definitie ecosysteem: ‘eco’ verwijst naar het milieu of de omgeving; ‘systeem’ verzameling van onderling
afhankelijke onderdelen die als één geheel functioneren
Sleutelbegrip systeem = een geheel, bestaande uit componenten, wederzijds afhankelijk en elkaar
wederzijds beïnvloeden (systemen zijn niet duidelijk af te bakenen)
- Grootste ecosysteem = biosfeer
- Kleinste ecosysteem = druppel water of systeem huid
Een ecosysteem:
- Een biotisch en functioneel systeem (maakt leven mogelijk en zorgt voor trofische structuur)
- Hoge graad van heterogenitiet (niet allemaal hetzelfde)
- Dynamische systemen (kan groeien + of – of steady state)
- Evolueren (kan over de loop van de jaren veranderen)
,Gehoorzamen aan de wetten van de thermodynamica:
- Behoud van energie
- Degradatie van energie (kwaliteit gaat verloren bij overgang naar andere energievorm)
- Entropie (wanorde)
Kenmerken of karakteristieken:
- Thermodynamisch open systeem: waarbij het ecosysteem stroomt doorheen het systeem,
drijvende kracht is energie, die het systeem ook weer verlaat MAAR economie, met geld als
drijvende kracht, dat geld circuleert en verlaat het systeem niet
- Energiedoorstroming die leidt tot:
o Trofische structuur: trofische elementen zijn de autotrofe (producenten) en heterotrofe
(consumenten en ontbinders)
o Biologische, biotische diversiteit (verscheidenheid)
o Materie, cycli en groei: energie = open systeem; mineralen = gesloten systeem
- Structuur en functie, levensgemeenschap en habitat
,1.3 Componenten van een ecosysteem vormen een hiërarchie
- Organisme: laagste organisatieniveau in de ecologie (= individu)
- Populatie: een groep van individuen van éénzelfde soort, die (terzelfdertijd) eenzelfde plaats (of
oppervlakte) innemen. Gemeenschappelijke genenpoel (bestaan uit organismen)
- Gemeenschap: (= levensgemeenschap; bestaande uit populaties) Omvat alle populaties van
verschillende soorten die samen voorkomen en interageren binnen eenzelfde ecosysteem.
- Ecosysteem: biotische gemeenschappen en fysische omgeving (alle levende populaties
(gemeenschappen) + fysische omgeving)
- Biosfeer: planetaire ecosysteem; Gaia-hypothese= componenten van de biosfeer, en dus ook de
ecosystemen, vertonen meer coöperatie dan competitie
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschapsdisciplines
Vroeger: kruidendokters, Darwin, systematiek, morfologie, fysiologie,
enz…
Recent ook veranderingen van de omgeving door de mens ~ ecologie
- Bevolkingstoename: veranderingen in landgebruik tot gevolg
- Biodiversiteit: het kappen van bossen vernietigt habitaten met gevolg
de extinctie van soorten
- Duurzaamheid: gebruik van hulpbronnen en grondstoffen op een niet-
duurzame manier
- Globale klimaatsveranderingen: gebruik van fossiele brandstoffen
Omgevingswetenschappen bestuderen de invloed van de mens op het natuurlijke milieu
Milieuproblemen zijn in de grond ecologisch, maar hun oplossing is economisch, sociaal en politiek.
1.5 Ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden
Experimentele studies → hypothese
Voorbeeld: stikstof als limiterende factor voor productiviteit
- Benadering 1: terreinstudie / zoeken van correlatie
- Benadering 2: experiment uitvoeren met N toediening
- Benadering 3: labo-experiment
1.6 Experimenten kunnen tot voorspellingen leiding: 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.
- Abstracte, vereenvoudigde voorstellingen van reële systemen
- Synthese van elementen van kennis en beschikbare gegevens
Hoofdstuk 2: Adaptatie en evolutie
Niet kennen
Hoofdstuk 3: Het fysisch milieu / energie en klimaat
- weer = combinatie van temperatuur, vochtigheid, neerslag, wind, bewolkingsgraad, en andere
atmosferische condities die op een specifieke plaats en tijdstip voorkomen
- klimaat = gemiddelde lange-termijn patroon van het weer, en kan lokaal, regionaal of globaal zijn
, 3.1 Zonnestraling en interceptie door de aarde
- Zonnestraling = elektromagnetische energie (zowel gedragen als golven of als deeltjes)
- Energiegolven:
o Golflengte (lambda λ): de fysische afstand tussen twee opeenvolgende golf-toppen
o Frequentie (v): het aantal pieken of dalen dat per seconde passeert
- Kortgolvige straling (zon) vs. langgolvige straling (andere objecten)
- Bij interceptie: reflectie, transmissie en absorptie
- Broeikaseffect: langgolvige energie kan niet even vlot door de atmosfeer passeren en wordt deels
tegengehouden en terug naar de aarde gereflecteerd
Verschillen:
- Temperatuur
- Hoeveelheid uitgestraalde energie
- Grootte hemellichaam
- Hoeveelheid uitgestraalde energie is afhankelijk
van de temperatuur
Stralingswetten:
- Wetten van Kirchoff:
o elk object straalt energie uit, vertoont emissie
o Emissiviteit ε
o Zwart lichaam ε = 1 (optimaal energie uitstralen, alle andere objecten kleiner dan 1)
- Wet van Wien:
o de maximale golflengte waarbij energie wordt uitgestraald is OE met de temperatuur
o λm = 2897 / T (μm)
- Wet van Stefan – Boltzmann
o Hoeveelheid energie die uitgestraald wordt = energieflux R = constante maal de temperatuur
tot de vierde macht
o Hoeveelheid energie die uitgestraald wordt RE met de temperatuur tot de vierde macht
o R = σ T4
o σ = 5.67 x 10-8 W m-2 K-4
Deel 1: inleiding, fysisch milieu & organismen en hun omgeving (hoofdstukken 1-8)
Hoofdstuk 1: Algemene inleiding tot en bereik van de ecologie
➔ Eerst lezen, dan de rest studeren, dan dit hoofdstuk nog eens lezen!
1.1 Wat is ecologie? Ecologie is een wetenschap
Ecologie = totaliteit van de wederzijdse relaties tussen organismen en hun omgeving, zowel het fysisch-
chemisch (klimaat, bodem) als het biotisch milieu
Ecologie = de wetenschappelijke studie van de relatie tussen organismen en hun omgeving
- ‘omgeving’ = zowel de fysische condities als de biologische of levende componenten die de
omgeving van een organisme uitmaken
- ‘relatie’ = zowel de interacties met de fysische (abiotische) wereld als met leden van dezelfde en
van andere soorten
Oorsprong/nomenclatuur:
- Ecologie komt van het Grieks
o ‘oikos’ = huishoudkunde (het huis of huishouden)
o ‘logos’ = studie of de leer van
o Ecologie = de studie of leer van de huishoudkunde
- Economie komt ook van het Grieks
o ‘oikos nomos’ = het beheer van de huishoudkunde
- We kunnen de ecologie als de economie van de natuur beschouwen; gaan beide om dezelfde
concepten:
o Evenwichten, balansen
o Kosten-baten of input-output (energie/geld)
o Kapitaal, reserve, rente en rentmeesterschap
o Allocatie van hulpbronnen/grondstoffen (allocatie= het sturen, verschuiven naar)
Geschiedenis van de ecologie in een notendop:
- Theophrastus: schreef reeds over relaties en samenhang (ecoloog avant la lettre)
- Buffon (1749): synthetiseert de eerste kennis van interrelaties van de levende wezens in de natuur
- Ch. Darwin (1809-1822): evolutietheorie + natuurlijke selectie leidde tot de ecologie, de studie van
de aanpassing aan het milieu
- Lavoisier: studie van de energie
- Ingenhousz (1798): ontdekte fotosynthese
- Ernst Haeckel (1866), Warming (1841-1924): ecologie als wetenschap voor het eerst geponeerd
Fysiologie: studie van de levensprocessen (hoe functioneert het leven op niveau van de cel)
Ecologie: verklaring voor leefbaarheid (interpreteert)
1.2 De basiseenheid van de ecologie = het ecosysteem
Definitie ecosysteem: ‘eco’ verwijst naar het milieu of de omgeving; ‘systeem’ verzameling van onderling
afhankelijke onderdelen die als één geheel functioneren
Sleutelbegrip systeem = een geheel, bestaande uit componenten, wederzijds afhankelijk en elkaar
wederzijds beïnvloeden (systemen zijn niet duidelijk af te bakenen)
- Grootste ecosysteem = biosfeer
- Kleinste ecosysteem = druppel water of systeem huid
Een ecosysteem:
- Een biotisch en functioneel systeem (maakt leven mogelijk en zorgt voor trofische structuur)
- Hoge graad van heterogenitiet (niet allemaal hetzelfde)
- Dynamische systemen (kan groeien + of – of steady state)
- Evolueren (kan over de loop van de jaren veranderen)
,Gehoorzamen aan de wetten van de thermodynamica:
- Behoud van energie
- Degradatie van energie (kwaliteit gaat verloren bij overgang naar andere energievorm)
- Entropie (wanorde)
Kenmerken of karakteristieken:
- Thermodynamisch open systeem: waarbij het ecosysteem stroomt doorheen het systeem,
drijvende kracht is energie, die het systeem ook weer verlaat MAAR economie, met geld als
drijvende kracht, dat geld circuleert en verlaat het systeem niet
- Energiedoorstroming die leidt tot:
o Trofische structuur: trofische elementen zijn de autotrofe (producenten) en heterotrofe
(consumenten en ontbinders)
o Biologische, biotische diversiteit (verscheidenheid)
o Materie, cycli en groei: energie = open systeem; mineralen = gesloten systeem
- Structuur en functie, levensgemeenschap en habitat
,1.3 Componenten van een ecosysteem vormen een hiërarchie
- Organisme: laagste organisatieniveau in de ecologie (= individu)
- Populatie: een groep van individuen van éénzelfde soort, die (terzelfdertijd) eenzelfde plaats (of
oppervlakte) innemen. Gemeenschappelijke genenpoel (bestaan uit organismen)
- Gemeenschap: (= levensgemeenschap; bestaande uit populaties) Omvat alle populaties van
verschillende soorten die samen voorkomen en interageren binnen eenzelfde ecosysteem.
- Ecosysteem: biotische gemeenschappen en fysische omgeving (alle levende populaties
(gemeenschappen) + fysische omgeving)
- Biosfeer: planetaire ecosysteem; Gaia-hypothese= componenten van de biosfeer, en dus ook de
ecosystemen, vertonen meer coöperatie dan competitie
1.4 Ecologie maakt gebruik van andere wetenschapsdisciplines
Vroeger: kruidendokters, Darwin, systematiek, morfologie, fysiologie,
enz…
Recent ook veranderingen van de omgeving door de mens ~ ecologie
- Bevolkingstoename: veranderingen in landgebruik tot gevolg
- Biodiversiteit: het kappen van bossen vernietigt habitaten met gevolg
de extinctie van soorten
- Duurzaamheid: gebruik van hulpbronnen en grondstoffen op een niet-
duurzame manier
- Globale klimaatsveranderingen: gebruik van fossiele brandstoffen
Omgevingswetenschappen bestuderen de invloed van de mens op het natuurlijke milieu
Milieuproblemen zijn in de grond ecologisch, maar hun oplossing is economisch, sociaal en politiek.
1.5 Ecologen gebruiken wetenschappelijke methoden
Experimentele studies → hypothese
Voorbeeld: stikstof als limiterende factor voor productiviteit
- Benadering 1: terreinstudie / zoeken van correlatie
- Benadering 2: experiment uitvoeren met N toediening
- Benadering 3: labo-experiment
1.6 Experimenten kunnen tot voorspellingen leiding: 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.
- Abstracte, vereenvoudigde voorstellingen van reële systemen
- Synthese van elementen van kennis en beschikbare gegevens
Hoofdstuk 2: Adaptatie en evolutie
Niet kennen
Hoofdstuk 3: Het fysisch milieu / energie en klimaat
- weer = combinatie van temperatuur, vochtigheid, neerslag, wind, bewolkingsgraad, en andere
atmosferische condities die op een specifieke plaats en tijdstip voorkomen
- klimaat = gemiddelde lange-termijn patroon van het weer, en kan lokaal, regionaal of globaal zijn
, 3.1 Zonnestraling en interceptie door de aarde
- Zonnestraling = elektromagnetische energie (zowel gedragen als golven of als deeltjes)
- Energiegolven:
o Golflengte (lambda λ): de fysische afstand tussen twee opeenvolgende golf-toppen
o Frequentie (v): het aantal pieken of dalen dat per seconde passeert
- Kortgolvige straling (zon) vs. langgolvige straling (andere objecten)
- Bij interceptie: reflectie, transmissie en absorptie
- Broeikaseffect: langgolvige energie kan niet even vlot door de atmosfeer passeren en wordt deels
tegengehouden en terug naar de aarde gereflecteerd
Verschillen:
- Temperatuur
- Hoeveelheid uitgestraalde energie
- Grootte hemellichaam
- Hoeveelheid uitgestraalde energie is afhankelijk
van de temperatuur
Stralingswetten:
- Wetten van Kirchoff:
o elk object straalt energie uit, vertoont emissie
o Emissiviteit ε
o Zwart lichaam ε = 1 (optimaal energie uitstralen, alle andere objecten kleiner dan 1)
- Wet van Wien:
o de maximale golflengte waarbij energie wordt uitgestraald is OE met de temperatuur
o λm = 2897 / T (μm)
- Wet van Stefan – Boltzmann
o Hoeveelheid energie die uitgestraald wordt = energieflux R = constante maal de temperatuur
tot de vierde macht
o Hoeveelheid energie die uitgestraald wordt RE met de temperatuur tot de vierde macht
o R = σ T4
o σ = 5.67 x 10-8 W m-2 K-4
