Aquatische ecologie en hydrologie
Hoorcollege intro
Alles is anders onderwater:
•Licht beschikbaarheid -> hoe dichterbij het oppervlakte hoe meer licht.
•Nutriëntenhuishouding -> hoeveelheid en aanwezigheid van nutriënten opgelost in het water.
•Stroming en golfslag -> aanpassing van planten en dieren om tegen stroming/golfslag te vechten.
•Zuurstof beschikbaarheid -> beschikbaarheid/bereikbaarheid voor planten en dieren.
o Ook andere stoffen (zoutgehalte, ionen) zijn anders beschikbaar dan boven het water.
•Bodemkwaliteit -> bodemtype, stevigheid, resuspensie, sedimentatie, nutriënten-opslag, etc.
•Temperatuur -> de temperatuur veranderd minder snel, grondwater altijd rond de 13 graden.
Belang van water
70% van de aarde bedekt met water. Hiervan is 97% zeewater en 3%
zoetwater. 1% van dit zoetwater is oppervlaktewater. Vrijwel al het leven op
aarde is afhankelijk van dit kleine beetje zoete water.
Menselijk watergebruik is de afgelopen eeuw sterk toegenomen door
landbouw, industrie en huishoudens. Wereldwijd dreigt een
zoetwatertekort. Het is belangrijk om onze wateren en het gehele
watersysteem te begrijpen. Hiervoor zijn ecologische sleutelfactoren (ESFen)
van stilstaande, stromende wateren en mariene wateren opgesteld. Deze
factoren zijn bepalend voor een goed functionerend watersysteem.
De ecologische sleutelfactoren geven de belangrijkste stuurknoppen voor de
beïnvloeding van het watersysteem aan. Dit heeft betrekking tot
milieufactoren en stressoren. Milieufactoren zijn factoren met directe
invloed op het functioneren en voorkomen van aquatische organismen.
Stressoren kunnen worden beïnvloed door menselijk handelen. Wanneer dit
gebeurd zorgt dit voor verandering in milieufactoren.
Een voorbeeld van een ecologische sleutelfactor is connectiviteit. De sleutelfactor connectiviteit staat voor de
mate waarin sediment, organisch materiaal en organismen vrij kunnen bewegen en migreren langs de
waterloop.
Stilstaande wateren Stromende wateren
1
,Ontstaan watersystemen in Nederland
Pleistoceen
• Het pleistoceen had ijstijden waarin de Noordzee deels bevroren was.
• Er waren tussenperioden met een subtropisch klimaat. Tijdens deze periodes was
een deel van Nederland zee.
• Ook werden stuwwallen gevormd:
o Gletsjers duwen grond voor zich uit.
o Wanneer de gletsjers smelt blijft de grond achter.
• Aan het einde van het pleistoceen zijn rivieren gaan domineren.
Holoceen
• Mensen vestigen op droge plekken.
• Stijgende zeespiegel leidt tot huidige kustzone. De kustzone is nat en open.
• Door menselijke invloed worden rivieren worden vastgelegd. Ook worden bos- en
moerasecosystemen omgezet.
• Laagveen gebieden ontstaan, deze zijn grondwater gebonden. Hoogveen ontstaat ook, deze zijn
regenwater gebonden.
• Beken stromen door de dekzandruggen en langs de stuwwallen.
Moderne tijd
Rivieren worden vastgelegd. Ontginning van veen gebieden. Intensivering van landbouw en daarmee
watergebruik. Vervuiling door industrie. Langzaam komt wetgeving en realisatie dat het anders moet.
2
,Kringlopen
Verschillende kringlopen zijn van belang als het gaat om water:
• Hydrologische kringloop
• Koolstofkringloop
• Stikstofkringloop
• Fosforkringloop
De hydrologische kringloop
Processen in de kringloop:
-Neerslag (P)
-Interceptie (I), neerslag die valt op
bijvoorbeeld huizen en niet de bodem
bereikt.
-Verdamping en transpiratie (ET),
transpiratie is de verdamping vanuit
planten.
-Infiltratie in de bodem (F)
-Percoleren (Pe), naar het grondwater
sijpelen.
-Afstroming over verhard oppervlak en
rivieren (R / Q)
-Grondwaterstroming (G)
Water kan ook buiten de kringloop
geborgen worden bijvoorbeeld in
gletsjers.
Eenheden zijn in km3/jaar
Kleine kringloop blijft boven de zee. Grote
kringloop gaat ook over land.
Koolstofkringloop
Aquatische ecosystemen zijn van
groot belang voor de opslag van
koolstof.
De vorm van de koolstof is in
het water afhankelijk van de
pH.
pH traject: 12,0 - 8,5
omzetting van carbonaat naar
bicarbonaat.
pH traject: 8,5 – 4,3 omzetting
van bicarbonaat naar CO2. CO2
vervliegt naar de atmosfeer.
3
, Stikstofkringloop
Stikstof is een onmisbare voedingsstof voor planten. Stikstof is
met name te vinden in het sediment.
Processen:
o Stikstoffixatie
o Ammonificatie
o Nitrificatie
o Denitrificatie
o Anammox
Ammonificatie = afbraak van dood organisch materiaal en aminozuren door productie van ammonium.
Nitrificatie = proces waarbij ammonium via nitriet wordt omgezet in nitraat door nitrificerende bacteriën
(aeroob proces).
Denitrificatie = nitraat wordt omgezet in stikstofgas (N2) dat verdwijnt in de atmosfeer. De denitrificatie gebeurt
in enkele stappen: nitraat → nitriet → stikstofmonoxide → distikstofmonoxide → stikstof.
Anammox = anaerobe ammonium oxidatie.
4
Hoorcollege intro
Alles is anders onderwater:
•Licht beschikbaarheid -> hoe dichterbij het oppervlakte hoe meer licht.
•Nutriëntenhuishouding -> hoeveelheid en aanwezigheid van nutriënten opgelost in het water.
•Stroming en golfslag -> aanpassing van planten en dieren om tegen stroming/golfslag te vechten.
•Zuurstof beschikbaarheid -> beschikbaarheid/bereikbaarheid voor planten en dieren.
o Ook andere stoffen (zoutgehalte, ionen) zijn anders beschikbaar dan boven het water.
•Bodemkwaliteit -> bodemtype, stevigheid, resuspensie, sedimentatie, nutriënten-opslag, etc.
•Temperatuur -> de temperatuur veranderd minder snel, grondwater altijd rond de 13 graden.
Belang van water
70% van de aarde bedekt met water. Hiervan is 97% zeewater en 3%
zoetwater. 1% van dit zoetwater is oppervlaktewater. Vrijwel al het leven op
aarde is afhankelijk van dit kleine beetje zoete water.
Menselijk watergebruik is de afgelopen eeuw sterk toegenomen door
landbouw, industrie en huishoudens. Wereldwijd dreigt een
zoetwatertekort. Het is belangrijk om onze wateren en het gehele
watersysteem te begrijpen. Hiervoor zijn ecologische sleutelfactoren (ESFen)
van stilstaande, stromende wateren en mariene wateren opgesteld. Deze
factoren zijn bepalend voor een goed functionerend watersysteem.
De ecologische sleutelfactoren geven de belangrijkste stuurknoppen voor de
beïnvloeding van het watersysteem aan. Dit heeft betrekking tot
milieufactoren en stressoren. Milieufactoren zijn factoren met directe
invloed op het functioneren en voorkomen van aquatische organismen.
Stressoren kunnen worden beïnvloed door menselijk handelen. Wanneer dit
gebeurd zorgt dit voor verandering in milieufactoren.
Een voorbeeld van een ecologische sleutelfactor is connectiviteit. De sleutelfactor connectiviteit staat voor de
mate waarin sediment, organisch materiaal en organismen vrij kunnen bewegen en migreren langs de
waterloop.
Stilstaande wateren Stromende wateren
1
,Ontstaan watersystemen in Nederland
Pleistoceen
• Het pleistoceen had ijstijden waarin de Noordzee deels bevroren was.
• Er waren tussenperioden met een subtropisch klimaat. Tijdens deze periodes was
een deel van Nederland zee.
• Ook werden stuwwallen gevormd:
o Gletsjers duwen grond voor zich uit.
o Wanneer de gletsjers smelt blijft de grond achter.
• Aan het einde van het pleistoceen zijn rivieren gaan domineren.
Holoceen
• Mensen vestigen op droge plekken.
• Stijgende zeespiegel leidt tot huidige kustzone. De kustzone is nat en open.
• Door menselijke invloed worden rivieren worden vastgelegd. Ook worden bos- en
moerasecosystemen omgezet.
• Laagveen gebieden ontstaan, deze zijn grondwater gebonden. Hoogveen ontstaat ook, deze zijn
regenwater gebonden.
• Beken stromen door de dekzandruggen en langs de stuwwallen.
Moderne tijd
Rivieren worden vastgelegd. Ontginning van veen gebieden. Intensivering van landbouw en daarmee
watergebruik. Vervuiling door industrie. Langzaam komt wetgeving en realisatie dat het anders moet.
2
,Kringlopen
Verschillende kringlopen zijn van belang als het gaat om water:
• Hydrologische kringloop
• Koolstofkringloop
• Stikstofkringloop
• Fosforkringloop
De hydrologische kringloop
Processen in de kringloop:
-Neerslag (P)
-Interceptie (I), neerslag die valt op
bijvoorbeeld huizen en niet de bodem
bereikt.
-Verdamping en transpiratie (ET),
transpiratie is de verdamping vanuit
planten.
-Infiltratie in de bodem (F)
-Percoleren (Pe), naar het grondwater
sijpelen.
-Afstroming over verhard oppervlak en
rivieren (R / Q)
-Grondwaterstroming (G)
Water kan ook buiten de kringloop
geborgen worden bijvoorbeeld in
gletsjers.
Eenheden zijn in km3/jaar
Kleine kringloop blijft boven de zee. Grote
kringloop gaat ook over land.
Koolstofkringloop
Aquatische ecosystemen zijn van
groot belang voor de opslag van
koolstof.
De vorm van de koolstof is in
het water afhankelijk van de
pH.
pH traject: 12,0 - 8,5
omzetting van carbonaat naar
bicarbonaat.
pH traject: 8,5 – 4,3 omzetting
van bicarbonaat naar CO2. CO2
vervliegt naar de atmosfeer.
3
, Stikstofkringloop
Stikstof is een onmisbare voedingsstof voor planten. Stikstof is
met name te vinden in het sediment.
Processen:
o Stikstoffixatie
o Ammonificatie
o Nitrificatie
o Denitrificatie
o Anammox
Ammonificatie = afbraak van dood organisch materiaal en aminozuren door productie van ammonium.
Nitrificatie = proces waarbij ammonium via nitriet wordt omgezet in nitraat door nitrificerende bacteriën
(aeroob proces).
Denitrificatie = nitraat wordt omgezet in stikstofgas (N2) dat verdwijnt in de atmosfeer. De denitrificatie gebeurt
in enkele stappen: nitraat → nitriet → stikstofmonoxide → distikstofmonoxide → stikstof.
Anammox = anaerobe ammonium oxidatie.
4
