Samenvatting Ecologie
Hoofdstuk 1: Inleiding
1. Historische ontwikkeling van de ecologie als wetenschappelijke discipline
De ecologie vormt de brug tussen natuur- en menswetenschappen. De term ecologie werd in 1866 door
Ernst Haeckel ingevoerd i.p.v. ‘Biologie’. Hij was een Duits bioloog en natuurwetenschapper en hij was een
groot voorstander van de evolutietheorie van Darwin.
“Ecologie is de wetenschap die de relatie tussen organismen en hun omgeving bestudeert.
Ecologie werd gezien als de economie van de natuur. “
Analoge ideeën werden reeds vroeger al geformuleerd door botanici. Alexander Von Humboldt was een
botanicus en een geograaf, hij stelde dat de geografische verdeling van de vegetaties van onze planeet
niets te maken had met de classificatie door Linneus maar dat deze verdeling eerder beheerst werd door
milieu- en klimaatomstandigheden geassocieerd met de hoogte- en breedteligging.
Deze benadering werd verder uitgediept door August RH Grisebach, hij was een Duits botanicus die het
concept ‘phyto-geografische groeivorm’ introduceerde. Hij legt de nadruk op de limieten die de groei van
de plantengemeenschap belemmeren.
Eugen Warming, een Deens ecoloog, heeft deze visie duidelijk omschreven en legde de basis voor de
hedendaagse benadering van ecologie.
2. Ecologische subdisciplines en begrippen
• Ecologie bestudeert de relaties en wisselwerkingen tussen levende organismen en hun omgeving.
Deze omgeving bestaat uit abiotische en biotische aspecten:
- Abiotisch
Alle fysische aspecten van de omgeving, alle bestandsdelen die verbruikt worden en de delen
die door de fysische factoren en hun gradiënten beïnvloed worden.
- Biotisch
Alles wat betreft voedsel en nakomelingen
• Ecologie probeert de distributie van organismen en hun aantal te begrijpen
Uit beide definities volgt de hedendaagse definitie voor ecologie:
“ Ecologie is de studie van hoe de distributie en densiteit van populaties en soorten bepaald
worden/kan veranderen door interacties van individuele organismen et hun fysische en
biologische omgeving”
Ecologie kan onderverdeeld orden in meerdere disciplines:
- Ecofysiologie : fysiologische ecologie
Bestudeert de fysiologische respons van planten en dieren op het wisselend uitwendig
milieu waarin ze voorkomen. Het is de studie van de fysische en chemische basiswetten
die de uitwisselingsprocessen beschrijven en bestudeert de feedback-mechanismen.
- Mesologie
De studie van de eigenschappen van het milieu, klimatologie of pedologie
- Fysiologie
De studie van de levensprocessen
- Ethologie : Gedragsleer
- Autecologie : ecologie van individuen
- Synecologie : ecologie van groepen
- Systeemecologie : ecologie van ecosystemen
3. Beginselen van de systeemecologie
~1~
, 1) Wat is systeemecologie
De abiotische, fysio-chemische omgeving en de biotische verzameling van planten, dieren en micro-
organismen vormen een ecologisch systeem, een ecosysteem. Dit begrip werd geïntroduceerd door de
Engelse ecoloog Arthur G Tansley en er word een onderscheid gemaakt tussen:
- Natuurlijke ecosystemen
Dit bestaat bijna niet meer, dit zijn de echte ecosystemen die zich gevormd hebben in de
natuur zonder enige inmenging van de mens.
- Men-made ecosystemen
Vanaf er ook maar enige inmenging is van de mens in een ecosysteem spreken we van een
men-made ecosysteem.
2) Basisterminologie: interacties tussen individuen en hun fysische omgeving
We spreken van toestands- en stuurveranderlijke:
- Toestandsveranderlijke (x)
Reacties van planten, dieren,…. op de stuurveranderlijke
- Stuurveranderlijke (y)
De hoofdveranderlijke die bepalend is voor alle andere veranderlijke in het ecosysteem.
Vb. Als er een zonsverduistering is overdag zal de sapstroom in de plant afnemen en zullen de vogels hun
avondzang inzetten.
We kunnen deze veranderlijke in een wiskundig verband gieten: en
We kunnen een benadering maken van de processnelheid:
3) Verband tussen groei en temperatuur: concepten basistemperatuur en thermische tijd
Groei is een toestandsveranderlijke en de temperatuur is hiervoor een stuurveranderlijke. De
processnelheid of groeisnelheid wordt hier weergeven door:
De temperatuur beïnvloed de groei:
- Hun reactiesnelheid: als er een hogere kinetische energie is zijn er meerdere moleculaire
botsingen
- De energie-inhoud: de temperatuur verhoogt
de waarschijnlijkheid dat het energetisch
niveau van de moleculen hoger ligt dan de
vereiste activatie-energie ( er nemen meer
moleculen deel aan de reactie)
- De enzymactiviteit: een hogere temperatuur zorgt voor extra katalysatie.
~2~
, Tussen T(opt1) en T(opt2) hebben we de optimale situatie. Om de
reactie te laten doorgaan hebben we minstens de
basistemperatuur T(b) nodig. Als de temperatuur stijgt boven
T(opt2) krijgen we te maken met stress-fenomenen. De
gemiddelde toestandsverandering (groeisnelheid) door de
gewijzigde temperatuur word weergeven
door:
(a = evenredigheidsconstante)
De grootte van de toestandsveranderlijke y(t) op tijdstip t word
weergeven door:
Y(t) is hier de gecumuleerde groei op het tijdstip t.
Bij het gebruik van een vast tijdsinterval en een gecorrigeerde temperatuur T *i vereenvoudigd deze
formule zich tot:
Deze thermische tijd is voor de planten veel belangrijker dan de actuele, gewone tijd. Bij optimale
omstandigheden zal de plant beginnen groeien, bloeien,… .
Dit is verantwoordelijk voor het feit dat planten niet bloeien op vaste dagen, maar verspreid over een
periode.
4) Effecten van veranderingen in het fysische milieu
Responscurves kunnen gebruikt worden
om het overleven, de groei en de
reproductie van individuen, populaties en
gemeenschappen te beschrijven. En zijn
drie typische responscurves met op de y-
as de performantie van de soort, als die ‘0’
is sterft de soort uit.
4. Organisatie in ecosystemen
1) Organisatieniveaus en tijdsschalen
• Organisme/individu
Een levend wezen met een eigen stofwisseling, de meest fundamentele eenheid binnen de ecologie
• Soort
Historisch gedefinieerd als een verzameling van organismen die genetisch heel gelijkaardig zijn en
die dus in principe natuurlijk kunnen voortplanten en daarbij vruchtbare nakomelingen
voortbrengen. Deze definitie werkt minder goed voor onder andere bacteriën.
• Populatie
Een functionerende groep van individuele organismen van dezelfde soort die samenleven op
eenzelfde locatie, populaties zijn verschillend omdat ze een verschillende genetische samenstelling
hebben.
• Gemeenschap
Populaties van verschillende soorten die samenleven en interageren op eenzelfde locatie.
• Ecosysteem
De combinatie van de biologische gemeenschap en de fysische, niet-levende, abiotische omgeving.
• Bioom
~3~
, Een geografische regio met specifiek klimaat die gemeenschappen omvat die samengesteld zijn uit
organismen met gelijkaardige aanpassingen aan de omgeving.
• Biosfeer
De totaliteit van alle leven dat een wisselwerking vertoont met de fysische omgeving op het niveau
van de volledige planeet.
Om de ecologie te verklaren hebben we alle vier deze
disciplines nodig.
Voorbeelden hiervan zijn:
- Het fotosynthetisch proces
- BVOC = De biogene vluchtige organische
componenten → luchtvervuiling
Deze ruimtelijke schaal kan betrokken worden bij de
tijdschaal en zo bekomt men een ruimte-tijdsdomein. Hoe hoger we in deze domeinen komen, hoe
moeilijker de interactie is. Als er zich ergens een probleem voordoet moeten we zorgen dat we alles op
alle niveaus begrijpen om het te kunnen aanpakken.
2) Responstijd
De responstijd van een proces is de tijd nodig om, na inwerking van een stimulus, van een bepaalde
evenwichtstoestand naar een nieuwe evenwichtstoestand over te gaan. De grootte van de responstijd
hangt af van het organisatorisch niveau:
- Lagere organisatie: blad-niveau
- Hogere organisatie: eucalyptus-bestand
~4~
Hoofdstuk 1: Inleiding
1. Historische ontwikkeling van de ecologie als wetenschappelijke discipline
De ecologie vormt de brug tussen natuur- en menswetenschappen. De term ecologie werd in 1866 door
Ernst Haeckel ingevoerd i.p.v. ‘Biologie’. Hij was een Duits bioloog en natuurwetenschapper en hij was een
groot voorstander van de evolutietheorie van Darwin.
“Ecologie is de wetenschap die de relatie tussen organismen en hun omgeving bestudeert.
Ecologie werd gezien als de economie van de natuur. “
Analoge ideeën werden reeds vroeger al geformuleerd door botanici. Alexander Von Humboldt was een
botanicus en een geograaf, hij stelde dat de geografische verdeling van de vegetaties van onze planeet
niets te maken had met de classificatie door Linneus maar dat deze verdeling eerder beheerst werd door
milieu- en klimaatomstandigheden geassocieerd met de hoogte- en breedteligging.
Deze benadering werd verder uitgediept door August RH Grisebach, hij was een Duits botanicus die het
concept ‘phyto-geografische groeivorm’ introduceerde. Hij legt de nadruk op de limieten die de groei van
de plantengemeenschap belemmeren.
Eugen Warming, een Deens ecoloog, heeft deze visie duidelijk omschreven en legde de basis voor de
hedendaagse benadering van ecologie.
2. Ecologische subdisciplines en begrippen
• Ecologie bestudeert de relaties en wisselwerkingen tussen levende organismen en hun omgeving.
Deze omgeving bestaat uit abiotische en biotische aspecten:
- Abiotisch
Alle fysische aspecten van de omgeving, alle bestandsdelen die verbruikt worden en de delen
die door de fysische factoren en hun gradiënten beïnvloed worden.
- Biotisch
Alles wat betreft voedsel en nakomelingen
• Ecologie probeert de distributie van organismen en hun aantal te begrijpen
Uit beide definities volgt de hedendaagse definitie voor ecologie:
“ Ecologie is de studie van hoe de distributie en densiteit van populaties en soorten bepaald
worden/kan veranderen door interacties van individuele organismen et hun fysische en
biologische omgeving”
Ecologie kan onderverdeeld orden in meerdere disciplines:
- Ecofysiologie : fysiologische ecologie
Bestudeert de fysiologische respons van planten en dieren op het wisselend uitwendig
milieu waarin ze voorkomen. Het is de studie van de fysische en chemische basiswetten
die de uitwisselingsprocessen beschrijven en bestudeert de feedback-mechanismen.
- Mesologie
De studie van de eigenschappen van het milieu, klimatologie of pedologie
- Fysiologie
De studie van de levensprocessen
- Ethologie : Gedragsleer
- Autecologie : ecologie van individuen
- Synecologie : ecologie van groepen
- Systeemecologie : ecologie van ecosystemen
3. Beginselen van de systeemecologie
~1~
, 1) Wat is systeemecologie
De abiotische, fysio-chemische omgeving en de biotische verzameling van planten, dieren en micro-
organismen vormen een ecologisch systeem, een ecosysteem. Dit begrip werd geïntroduceerd door de
Engelse ecoloog Arthur G Tansley en er word een onderscheid gemaakt tussen:
- Natuurlijke ecosystemen
Dit bestaat bijna niet meer, dit zijn de echte ecosystemen die zich gevormd hebben in de
natuur zonder enige inmenging van de mens.
- Men-made ecosystemen
Vanaf er ook maar enige inmenging is van de mens in een ecosysteem spreken we van een
men-made ecosysteem.
2) Basisterminologie: interacties tussen individuen en hun fysische omgeving
We spreken van toestands- en stuurveranderlijke:
- Toestandsveranderlijke (x)
Reacties van planten, dieren,…. op de stuurveranderlijke
- Stuurveranderlijke (y)
De hoofdveranderlijke die bepalend is voor alle andere veranderlijke in het ecosysteem.
Vb. Als er een zonsverduistering is overdag zal de sapstroom in de plant afnemen en zullen de vogels hun
avondzang inzetten.
We kunnen deze veranderlijke in een wiskundig verband gieten: en
We kunnen een benadering maken van de processnelheid:
3) Verband tussen groei en temperatuur: concepten basistemperatuur en thermische tijd
Groei is een toestandsveranderlijke en de temperatuur is hiervoor een stuurveranderlijke. De
processnelheid of groeisnelheid wordt hier weergeven door:
De temperatuur beïnvloed de groei:
- Hun reactiesnelheid: als er een hogere kinetische energie is zijn er meerdere moleculaire
botsingen
- De energie-inhoud: de temperatuur verhoogt
de waarschijnlijkheid dat het energetisch
niveau van de moleculen hoger ligt dan de
vereiste activatie-energie ( er nemen meer
moleculen deel aan de reactie)
- De enzymactiviteit: een hogere temperatuur zorgt voor extra katalysatie.
~2~
, Tussen T(opt1) en T(opt2) hebben we de optimale situatie. Om de
reactie te laten doorgaan hebben we minstens de
basistemperatuur T(b) nodig. Als de temperatuur stijgt boven
T(opt2) krijgen we te maken met stress-fenomenen. De
gemiddelde toestandsverandering (groeisnelheid) door de
gewijzigde temperatuur word weergeven
door:
(a = evenredigheidsconstante)
De grootte van de toestandsveranderlijke y(t) op tijdstip t word
weergeven door:
Y(t) is hier de gecumuleerde groei op het tijdstip t.
Bij het gebruik van een vast tijdsinterval en een gecorrigeerde temperatuur T *i vereenvoudigd deze
formule zich tot:
Deze thermische tijd is voor de planten veel belangrijker dan de actuele, gewone tijd. Bij optimale
omstandigheden zal de plant beginnen groeien, bloeien,… .
Dit is verantwoordelijk voor het feit dat planten niet bloeien op vaste dagen, maar verspreid over een
periode.
4) Effecten van veranderingen in het fysische milieu
Responscurves kunnen gebruikt worden
om het overleven, de groei en de
reproductie van individuen, populaties en
gemeenschappen te beschrijven. En zijn
drie typische responscurves met op de y-
as de performantie van de soort, als die ‘0’
is sterft de soort uit.
4. Organisatie in ecosystemen
1) Organisatieniveaus en tijdsschalen
• Organisme/individu
Een levend wezen met een eigen stofwisseling, de meest fundamentele eenheid binnen de ecologie
• Soort
Historisch gedefinieerd als een verzameling van organismen die genetisch heel gelijkaardig zijn en
die dus in principe natuurlijk kunnen voortplanten en daarbij vruchtbare nakomelingen
voortbrengen. Deze definitie werkt minder goed voor onder andere bacteriën.
• Populatie
Een functionerende groep van individuele organismen van dezelfde soort die samenleven op
eenzelfde locatie, populaties zijn verschillend omdat ze een verschillende genetische samenstelling
hebben.
• Gemeenschap
Populaties van verschillende soorten die samenleven en interageren op eenzelfde locatie.
• Ecosysteem
De combinatie van de biologische gemeenschap en de fysische, niet-levende, abiotische omgeving.
• Bioom
~3~
, Een geografische regio met specifiek klimaat die gemeenschappen omvat die samengesteld zijn uit
organismen met gelijkaardige aanpassingen aan de omgeving.
• Biosfeer
De totaliteit van alle leven dat een wisselwerking vertoont met de fysische omgeving op het niveau
van de volledige planeet.
Om de ecologie te verklaren hebben we alle vier deze
disciplines nodig.
Voorbeelden hiervan zijn:
- Het fotosynthetisch proces
- BVOC = De biogene vluchtige organische
componenten → luchtvervuiling
Deze ruimtelijke schaal kan betrokken worden bij de
tijdschaal en zo bekomt men een ruimte-tijdsdomein. Hoe hoger we in deze domeinen komen, hoe
moeilijker de interactie is. Als er zich ergens een probleem voordoet moeten we zorgen dat we alles op
alle niveaus begrijpen om het te kunnen aanpakken.
2) Responstijd
De responstijd van een proces is de tijd nodig om, na inwerking van een stimulus, van een bepaalde
evenwichtstoestand naar een nieuwe evenwichtstoestand over te gaan. De grootte van de responstijd
hangt af van het organisatorisch niveau:
- Lagere organisatie: blad-niveau
- Hogere organisatie: eucalyptus-bestand
~4~
