Ecology 1 Samenvatting
College 1 Ecologie en evolutie: ontstaan en
verspreiding van soorten
Wat is ecologie en het belang van ecologische kennis?
Ecologie is breed. Binnen een individu kan je kijken hoe een individu is opgebouwd uit organen,
hoe die zijn opgebouwd uit cellen, hoe die zijn opgebouwd organellen, etc.. Dit is echter geen
ecologie. Ecologie begint bij het organisme zelf en hoe het organisme interactie heeft van
andere organismen en de omgeving. Er wordt opgebouwd van individu → populatie → biosfeer.
Veel beslissen die worden gemaakt worden gemaakt vanuit politiek, economie en/of cultuur.
Ecologie speelt hier vaak (onterecht) een ondergeschikte rol in. Parken, bossen, bomen helpen
bij het leefbaar houden van de stad. Ecologie speelt hier wel een steeds grotere rol in. We
kijken naar groene daken en hoe we onze stad beter kunnen indelen.
Ecologie: Op zoek naar begrip van de processen (interacties) die deze patronen verklaren.
Centraal staat hierin de interactie van het organisme met de omgeving en het organisme met
andere organismen. Centrale variabele zijn distributie (verspreiding en dichtheid), maar ook
kenmerken van organismen (traits) die distributie beïnvloeden. Er is een heel sterk verband
tussen de omgeving en hoe het organisme eruit ziet, dat heeft te maken met evolutie.
Manieren om ecologie te verklaren:
Proximate verklaring: oorzaak-gevolg (waardoor). “Pissebedden kunnen de hoeveelheid licht en
vocht beoordelen en verplaatsen zich actief naar donkere, vochtige plekken.”
Ultimate verklaring: functie (evolutionaire processen, waartoe). “Pissebedden hebben zich aan
deze omgeving aangepast, die ze beter beschermt tegen roofdieren en aanhoudende droogte.”
Ecologie en evolutie: soortvorming en verspreiding
Eerste leven op aarde is op heel ander soort type atmosfeer ontstaan dan het type atmosfeer
vandaag de dag. Er was nog nauwelijks zuurstof, dit was de vulkanische atmosfeer. Een
belangrijke stap binnen de evolutie naar de ecologie van vandaag de dag is dat planten
fotosynthese kregen. Planten gingen zuurstof producten, dat werd eerst in ijzerhoudend
gesteenten gebonden. Wanneer deze verzadigd waren kwam het in de atmosfeer terecht. Een
belangrijke regel binnen de ecologie is dat wanneer er een hulpbron aanwezig is dat
organismen de hulpbron gaan gebruiken. Nu er zuurstof in atmosfeer is gaan organismen zich
daaraan aanpassen. Het grootste gedeelte van het leven nu is gebasseerd op het gebruik van
zuurstof. Een andere belangrijke stap was kolonisatie van het land, organismen gingen van
water naar land. Als organisme moet je je daar goed aan aanpassen, je hebt te maken met
uitdroging, er is zwaartekracht. Het bouwplan van een organisme op land moet totaal anders
zijn dan een organisme in het water. De belangrijkste gebeurtenissen zijn:
- de komst van anaerobe bacteriën,
- fotosynthese,
- vrije zuurstof,
- ozon als schild tegen UV,
- geslachtelijke voortplanting (recombinatie),
- landleven.
Pag. 1
,Ecology 1 Samenvatting
Geslachte voortplanten zorgt dat erfelijke informatie nieuwe combinaties maakt. Het genereerd
nieuwe enorme variatie. Dat bepaald dat er heel snel verschillende soorten organismen zijn
gekomen.
De basisregels van Darwin en Russel Wallace over de relatie tussen ecologie en evolutie
gelden nog steeds:
1. Individuen binnen een populatie zijn niet identiek.
2. Een deel van de variatie tussen individuen heeft een genetische basis en is overerfbaar
(heritable).
3. Niet alle individuen komen tot reproductie en populaties bevatten dus een subset van de
mogelijke afstammelingen van vorige generatie.
4. Individuen verschillen in het aantal afstammelingne en dragen dus verschillend bij aan
de overerfbare eigenschappen van een volgende generatie.
Erfelijke eigenschappen zijn pas belangrijk op het moment dat er
selectie plaatsvindt, zoals links is te zien. Het roofdier pakt de
makkelijkste prooien. De prooien die te snel zijn voor het roofdier
zullen overleven en zich kunnen voortplanten. De snelle
eigenschap wordt weer doorgeven aan de nieuwe generatie
prooien, waardoor deze populatie zich over verloop van tijd zich
aanpast tot steeds snellere prooien. De term fitness is hier
belangrijk: de relatieve bijdrage van een individu aan de volgende
generatie (voortplantingssucces).
Niet alles wat je aan de buitenkant ziet van een organisme wordt
door het genotype bepaald, maar door de interactie van het
genotype met de omgeving. Organismen hebben veel meer
erfelijke informatie dan dat daadwerkelijk tot uiting komt.
Genotype: alle genetische eigenschappen van een individu die tezamen de kenmerken van het
individu bepalen.
Fenotype: de daadwerkelijk tot uiting gekomen kenmerken van het individu.
Fenotypische plasticiteit: de mate waarin variatie in fenotypen van een individu tot uiting komen
afhankelijk van de omgeving door meerdere factoren (complex).
Dat we meer erfelijke informatie hebben dan dat tot uiting komt is te zien in bloemkleur. Een
bloem kan zowel het dominante allel hebben voor een paarse kleur en een recessief allel
hebben voor een witte kleur, maar alleen de paarse kleur (het dominante allel) komt dan tot
uiting. Echter kan in de generaties daarna wel het fenotype veranderen als een nakomeling
alleen de recessieve allelen krijgt en dus wit wordt. Hieronder zijn de effecten van het genotype,
fenotype en de fenotypische plasticiteit te zien:
Pag. 2
,Ecology 1 Samenvatting
Guppies krijgen een grote, mooie staart door
sexuele selectie. Vrouwelijke guppies willen een
man met een grote, mooie staart, waardoor mannen
met een grote, mooie staat een hogere fitness
hebben. Echter hebben mannelijke guppies niet een
extreem grote, mooie staart, omdat er ook nog
andere factoren het uiterlijk van de staart
beïnvloeden. De mannetjes met de grote, mooie
staarten vallen ook op door roofdieren en worden er
veel makkelijker uitgepikt. Hier links is te zien dat bij
populaties waar de predatie erg hoog is dat dan de
sexuele selectie een veel kleinere rol speelt bij het
uiterlijk van de guppie als waar de predatie erg laag is.
Pag. 3
, Ecology 1 Samenvatting
Sommige delen binnen de evolutie zijn toeval, dat is genetic drift. Er kan
ook sprake zijn van co-evolutie: wederzijdse selectie op organismen in een
interactie. Dat kan ook wel een vergeleken worden met een
wapenwedloop, zie links.
Wanneer er een plantensoort is die verspreid is over een gebied waar een
zinkgradient aanwezig is krijg je planten die in het gebied groeien met veel
zink en zich daardoor goed aan de zink aanpassen en planten die in het
gebied groeien met weinig zink en zich daardoor slecht aan de zink
aanpassen. Wanneer er genetische uitwisseling blijft is er sprake van
ecotypen: populaties van een soort zijn onderling verschillend, maar zijn nog wel een soort
(soort van ondersoort). Isolatie kan op den duur leiden tot soortvorming, waarbij tussen de
soorten geen kruisingen meer optreden met vruchtbare nakomelingen.
Soortvorming is erg complex. De kleine mantelmeeuw en zilvermeeuw kunnen onderling niet
met elkaar voortplanten, maar toch zijn ze met elkaar verbonden. Dit is omdat de kleine
mantelmeeuw met andere meeuwensoorten kan voortplanten die op hun duur weer met andere
meeuwensoorten kan voortplanten die met de zilvermeeuw kunnen voortplanten. Toch zijn de
mantelmeeuw en de zilvermeeuw verschillende soorten.
Ondersoorten: populaties van een soort die verschillen in kenmerken, maar bij hybridisatie
nakomelingen krijgen die tot voortplanting komen.
Ecotypen: (vergelijkbaar met ondersoort) populaties van een soort met een verschillend
fenotype aangepast aan lokale omstandigheden.
Soortenring: complex van ondersoorten die genetische uitwisseling hebben, maar waarbij de
uiteinden van de ring uit verschillende soorten bestaan (meeuwen).
Er zijn twee soorten van soortvorming: allopatrische en sympatrische.
Allopatrische soortvorming: soorten ontstaan in isolatie (bijvoorbeeld op een eiland).
Sympatrische soortvorming: soorten ontstaan wanneer ze naast elkaar leven.
Een voorbeeld van allopatrische soortvorming zijn de darwin vinken. De voorouders van de
vinken komen aan op de Galapagoseilanden. De vinken passen zich aan op het leven op de
verschillende eilanden. Hierdoor ontstaan erna verloop van tijd verschillende vinkensoorten.
Sympatrische voortvorming kan ontstaan wanneer een
deel van de populatie zich in een andere tijd van het
jaar voortplanten of dat ze in een meer in een andere
waterlaag voorkomen.
Platentektoniek heeft grote invloed op waar bepaalde
diersoorten voorkomen. Op de eilanden van Indonesië
komen rechts hele andere diersoorten voor dan op de
eilanden links, zie links, terwijl deze eilanden erg dicht
naast elkaar liggen. Dit komt doordat deze eilanden op
verschillende platen liggen en de dieren op deze
eilanden zijn ontstaan voordat de platen naar elkaar
zijn toegekomen.
Pag. 4
College 1 Ecologie en evolutie: ontstaan en
verspreiding van soorten
Wat is ecologie en het belang van ecologische kennis?
Ecologie is breed. Binnen een individu kan je kijken hoe een individu is opgebouwd uit organen,
hoe die zijn opgebouwd uit cellen, hoe die zijn opgebouwd organellen, etc.. Dit is echter geen
ecologie. Ecologie begint bij het organisme zelf en hoe het organisme interactie heeft van
andere organismen en de omgeving. Er wordt opgebouwd van individu → populatie → biosfeer.
Veel beslissen die worden gemaakt worden gemaakt vanuit politiek, economie en/of cultuur.
Ecologie speelt hier vaak (onterecht) een ondergeschikte rol in. Parken, bossen, bomen helpen
bij het leefbaar houden van de stad. Ecologie speelt hier wel een steeds grotere rol in. We
kijken naar groene daken en hoe we onze stad beter kunnen indelen.
Ecologie: Op zoek naar begrip van de processen (interacties) die deze patronen verklaren.
Centraal staat hierin de interactie van het organisme met de omgeving en het organisme met
andere organismen. Centrale variabele zijn distributie (verspreiding en dichtheid), maar ook
kenmerken van organismen (traits) die distributie beïnvloeden. Er is een heel sterk verband
tussen de omgeving en hoe het organisme eruit ziet, dat heeft te maken met evolutie.
Manieren om ecologie te verklaren:
Proximate verklaring: oorzaak-gevolg (waardoor). “Pissebedden kunnen de hoeveelheid licht en
vocht beoordelen en verplaatsen zich actief naar donkere, vochtige plekken.”
Ultimate verklaring: functie (evolutionaire processen, waartoe). “Pissebedden hebben zich aan
deze omgeving aangepast, die ze beter beschermt tegen roofdieren en aanhoudende droogte.”
Ecologie en evolutie: soortvorming en verspreiding
Eerste leven op aarde is op heel ander soort type atmosfeer ontstaan dan het type atmosfeer
vandaag de dag. Er was nog nauwelijks zuurstof, dit was de vulkanische atmosfeer. Een
belangrijke stap binnen de evolutie naar de ecologie van vandaag de dag is dat planten
fotosynthese kregen. Planten gingen zuurstof producten, dat werd eerst in ijzerhoudend
gesteenten gebonden. Wanneer deze verzadigd waren kwam het in de atmosfeer terecht. Een
belangrijke regel binnen de ecologie is dat wanneer er een hulpbron aanwezig is dat
organismen de hulpbron gaan gebruiken. Nu er zuurstof in atmosfeer is gaan organismen zich
daaraan aanpassen. Het grootste gedeelte van het leven nu is gebasseerd op het gebruik van
zuurstof. Een andere belangrijke stap was kolonisatie van het land, organismen gingen van
water naar land. Als organisme moet je je daar goed aan aanpassen, je hebt te maken met
uitdroging, er is zwaartekracht. Het bouwplan van een organisme op land moet totaal anders
zijn dan een organisme in het water. De belangrijkste gebeurtenissen zijn:
- de komst van anaerobe bacteriën,
- fotosynthese,
- vrije zuurstof,
- ozon als schild tegen UV,
- geslachtelijke voortplanting (recombinatie),
- landleven.
Pag. 1
,Ecology 1 Samenvatting
Geslachte voortplanten zorgt dat erfelijke informatie nieuwe combinaties maakt. Het genereerd
nieuwe enorme variatie. Dat bepaald dat er heel snel verschillende soorten organismen zijn
gekomen.
De basisregels van Darwin en Russel Wallace over de relatie tussen ecologie en evolutie
gelden nog steeds:
1. Individuen binnen een populatie zijn niet identiek.
2. Een deel van de variatie tussen individuen heeft een genetische basis en is overerfbaar
(heritable).
3. Niet alle individuen komen tot reproductie en populaties bevatten dus een subset van de
mogelijke afstammelingen van vorige generatie.
4. Individuen verschillen in het aantal afstammelingne en dragen dus verschillend bij aan
de overerfbare eigenschappen van een volgende generatie.
Erfelijke eigenschappen zijn pas belangrijk op het moment dat er
selectie plaatsvindt, zoals links is te zien. Het roofdier pakt de
makkelijkste prooien. De prooien die te snel zijn voor het roofdier
zullen overleven en zich kunnen voortplanten. De snelle
eigenschap wordt weer doorgeven aan de nieuwe generatie
prooien, waardoor deze populatie zich over verloop van tijd zich
aanpast tot steeds snellere prooien. De term fitness is hier
belangrijk: de relatieve bijdrage van een individu aan de volgende
generatie (voortplantingssucces).
Niet alles wat je aan de buitenkant ziet van een organisme wordt
door het genotype bepaald, maar door de interactie van het
genotype met de omgeving. Organismen hebben veel meer
erfelijke informatie dan dat daadwerkelijk tot uiting komt.
Genotype: alle genetische eigenschappen van een individu die tezamen de kenmerken van het
individu bepalen.
Fenotype: de daadwerkelijk tot uiting gekomen kenmerken van het individu.
Fenotypische plasticiteit: de mate waarin variatie in fenotypen van een individu tot uiting komen
afhankelijk van de omgeving door meerdere factoren (complex).
Dat we meer erfelijke informatie hebben dan dat tot uiting komt is te zien in bloemkleur. Een
bloem kan zowel het dominante allel hebben voor een paarse kleur en een recessief allel
hebben voor een witte kleur, maar alleen de paarse kleur (het dominante allel) komt dan tot
uiting. Echter kan in de generaties daarna wel het fenotype veranderen als een nakomeling
alleen de recessieve allelen krijgt en dus wit wordt. Hieronder zijn de effecten van het genotype,
fenotype en de fenotypische plasticiteit te zien:
Pag. 2
,Ecology 1 Samenvatting
Guppies krijgen een grote, mooie staart door
sexuele selectie. Vrouwelijke guppies willen een
man met een grote, mooie staart, waardoor mannen
met een grote, mooie staat een hogere fitness
hebben. Echter hebben mannelijke guppies niet een
extreem grote, mooie staart, omdat er ook nog
andere factoren het uiterlijk van de staart
beïnvloeden. De mannetjes met de grote, mooie
staarten vallen ook op door roofdieren en worden er
veel makkelijker uitgepikt. Hier links is te zien dat bij
populaties waar de predatie erg hoog is dat dan de
sexuele selectie een veel kleinere rol speelt bij het
uiterlijk van de guppie als waar de predatie erg laag is.
Pag. 3
, Ecology 1 Samenvatting
Sommige delen binnen de evolutie zijn toeval, dat is genetic drift. Er kan
ook sprake zijn van co-evolutie: wederzijdse selectie op organismen in een
interactie. Dat kan ook wel een vergeleken worden met een
wapenwedloop, zie links.
Wanneer er een plantensoort is die verspreid is over een gebied waar een
zinkgradient aanwezig is krijg je planten die in het gebied groeien met veel
zink en zich daardoor goed aan de zink aanpassen en planten die in het
gebied groeien met weinig zink en zich daardoor slecht aan de zink
aanpassen. Wanneer er genetische uitwisseling blijft is er sprake van
ecotypen: populaties van een soort zijn onderling verschillend, maar zijn nog wel een soort
(soort van ondersoort). Isolatie kan op den duur leiden tot soortvorming, waarbij tussen de
soorten geen kruisingen meer optreden met vruchtbare nakomelingen.
Soortvorming is erg complex. De kleine mantelmeeuw en zilvermeeuw kunnen onderling niet
met elkaar voortplanten, maar toch zijn ze met elkaar verbonden. Dit is omdat de kleine
mantelmeeuw met andere meeuwensoorten kan voortplanten die op hun duur weer met andere
meeuwensoorten kan voortplanten die met de zilvermeeuw kunnen voortplanten. Toch zijn de
mantelmeeuw en de zilvermeeuw verschillende soorten.
Ondersoorten: populaties van een soort die verschillen in kenmerken, maar bij hybridisatie
nakomelingen krijgen die tot voortplanting komen.
Ecotypen: (vergelijkbaar met ondersoort) populaties van een soort met een verschillend
fenotype aangepast aan lokale omstandigheden.
Soortenring: complex van ondersoorten die genetische uitwisseling hebben, maar waarbij de
uiteinden van de ring uit verschillende soorten bestaan (meeuwen).
Er zijn twee soorten van soortvorming: allopatrische en sympatrische.
Allopatrische soortvorming: soorten ontstaan in isolatie (bijvoorbeeld op een eiland).
Sympatrische soortvorming: soorten ontstaan wanneer ze naast elkaar leven.
Een voorbeeld van allopatrische soortvorming zijn de darwin vinken. De voorouders van de
vinken komen aan op de Galapagoseilanden. De vinken passen zich aan op het leven op de
verschillende eilanden. Hierdoor ontstaan erna verloop van tijd verschillende vinkensoorten.
Sympatrische voortvorming kan ontstaan wanneer een
deel van de populatie zich in een andere tijd van het
jaar voortplanten of dat ze in een meer in een andere
waterlaag voorkomen.
Platentektoniek heeft grote invloed op waar bepaalde
diersoorten voorkomen. Op de eilanden van Indonesië
komen rechts hele andere diersoorten voor dan op de
eilanden links, zie links, terwijl deze eilanden erg dicht
naast elkaar liggen. Dit komt doordat deze eilanden op
verschillende platen liggen en de dieren op deze
eilanden zijn ontstaan voordat de platen naar elkaar
zijn toegekomen.
Pag. 4
