Aquatische ecologie uitwerkingen:
1. Je kunt aan de hand van een situatieschets van een waterlichaam
analyseren hoe verschillende fysische en hydrologische factoren van
invloed zijn op aquatische ecosystemen: Vaktermen: Stratificatie,
afvoer, stroomsnelheid. Les: Fysisch: Analyseren.
2. Je kunt aan de hand van waterkwaliteitsparameters het watertype
bepalen en problemen duiden: vaktermen: Kwel, eutrofiëring, van
Wirdum: les: Chemisch: Analyseren
3. Je kunt de habitat en niche van de belangrijkste soortgroepen (Vis,
macrofauna, waterplanten, fyto- en zoöplantkon) toelichten. Les:
biologisch: Begrijpen
4. Je kunt analyseren hoe de belangrijkste soortgroepen (zie hierboven)
elkaar beïnvloeden. Les biologisch: Analyseren.
5. Je kunt toelichten hoe aquatische ecosystemen kunnen veranderen
door fysische en biologische processen en beschrijven welke
gevolgen dit heeft voor de levering van ecosysteemdiensten. Les:
Fysisch/Chemisch begrijpen
6. Je kunt de geschiktheid van een waterlichaam voor de belangrijkste
soortgroepen bepalen op basis van hun voorkeuren en de
kenmerken van het water. Les Bio/Fysis/Chem: Toepassen
7. Je kunt voorspellen hoe veranderingen in biologische processen de
chemische en fysische toestand van water kunnen veranderen: Les
bio/fysis/Chem analyseren.
,Inhoud
Introductie en relevantie..............................................................................3
Hoorcollege 1 Fysisch...................................................................................5
De zon.......................................................................................................5
Hoorcollege 2 Chemische waterkwaliteit...................................................12
Saliniteit..................................................................................................13
Zuurstof..................................................................................................14
Nutriënten...............................................................................................15
Koolstofdioxide........................................................................................16
Ijzer.........................................................................................................18
Bedreigingen...........................................................................................19
Hoorcollege 4 Biologisch............................................................................23
Hoorcollege 5 Biologisch............................................................................28
Vissen......................................................................................................29
Macrofauna.............................................................................................30
,Introductie en relevantie
De aarde bestaat voor 70% uit water. Hiervan is 97% zeewater en 3% niet.
1% van dit water is zoet oppervlaktewater maar vrijwel al het leven op
aarde is afhankelijk van zoetwater.
SDG 14 (sustainable development goal) zijn de 14 ontwikkelingsdoelen om
de oceaan te herstellen. Denk hierbij aan het beschermen van mariene
ecosystemen, het aanpakken van overbevissing, het verminderen van
vervuiling en het aanpakken van de gevolgen van klimaatverandering voor
de oceaan.
Water is een bijzonder element. Het kan vaste stoffen zoals zouten
oplossen. Het kan vloeibare stoffen verdunnen zoals alcohol en kan gassen
opnemen zoals zuurstof. Water kan alleen polaire moleculen opnemen. Dit
zijn moleculen met een oneven verdeelde lading dus het ene uiteinde is
licht positief en het ander licht negatief. Water kan geen non-polaire
moleculen opnemen zoals olie, siliciumoxide of plastic.
Helaas scoort Nederland als allerlaatste qua waterkwaliteit in Europa.
Binnen de EU hebben we een europese richtlijn opgesteld om de Europese
wateren te verbeteren. Deze richtlijn kennen we als de KaderRichtlijnWater
KRW. Het is een samenveoging van meerdere Europese wetten en
richtlijnen met als doel de kwaliteit van ecosystemen beschermen en
verbeteren, verminderen en stoppen van lozingen en verontreinigingen
van het grondwater, het voorkomen van droogte en overstroming en het
duurzaam gebruik van water.
Met de KRW wordt een cijfer gegeven aan waterlichamen op basis van
chemische, fysische en ecologische eigenschappen. In Nederland kennen
we nog nauwelijks natuurlijke wateren behalve de noordzee. (bijna) Al het
water in Nederland (de rivieren, beken, sloten, meren, plassen) is
kunstmatig of sterk veranderd door menselijke invloeden.
Ecologische sleutelfactoren (ESF) zijn elementen die de ecologische staat
van een waterlichaam of watersysteem bepalen. Dit zijn lokale maar ook
effecten op grote schaal. Bij ESF’s moet je denken aan fabrieken die
toxiciteit veroorzaken, verspreiding van organisme door verbindingen,
productiviteit in bodem en water, habitatschikking, waterzuivering die het
water belast, bufferzones. De waterschappen en rijkswaterstaat hebben
een enorme opgave als ze rekening moeten houden met al deze ESF’s. Er
vind interactie plaats tussen biologie en waterkwaliteit. Er zijn
verschillende wateren zoals een macrofyte-gedomineerd water of een
fytoplakton-gedomineerd water, die we gebruiken voor verschillende
doeleinde.
,
,Hoorcollege 1 Fysisch
De zon
De zon is een van de belangrijkste elementen voor waterkwaliteit. De zon
produceert licht in μmol siemens en produceert warmte in Joule. De
hoeveelheid licht die het water binnentreedt is afhankelijk van de wolken,
de lichtintensiteit en het spectrum, het oppervlakte structuur, de hoogte
van de zon en zijn hoek, en het lichtweerkaatsingsvermogen van water (5-
22%). Licht kan op drie manieren in contact komen met het water:
Reflectie, verstrooiing, en absorptie. Stoffen als chlorofyl, anorganische
deeltjes, organisch zwevend stof opgeloste stoffen, en water zelf vangen
licht op en absorberen het.
Licht dat water binnendringt gaat maar tot een bepaalde diepte. De
lichtintensiteit neemt logaritmisch af des te dieper het water wordt door
absorptie. Dit fenomeen kennen we als attenuatie of extinctie coëfficiënt
(ε m-1) De attenuatie coëfficiënt kan afhangen van reflectie, absorptie,
opgeloste stoffen enz. In eutrofische waterlichamen (hoge gradiënt
fotosynthetische organismen of opgeloste inorganische stoffen) bevat het
water meer absorberende deeltjes waardoor de minder licht wordt
doorgelaten (of sneller wordt geabsorbeerd). In minder productieve
waterlichamen (oligotrofisch) bevindt zich een gemiddeld lage gradiënt
opgeloste stoffen waardoor het licht veel dieper rijkt.
, Licht extinctie/attenualatie is logaritmisch. Dat ga ik uitleggen. Stel voor
dat 1/10 van het zonlicht dat het water binnendringt tot 10 meter diepte
rijkt. Als attenualatie logaritmisch is, zou bij 20 meter 1/10 van die 1/10 bij
10 meter over zijn dus bij 20 meter zijn 1/100. En bij 30 meter is 1/10 van
1/10 va 1/10 over = 1/1000. Een logaritmische schaal per 10m diepte. Als
33% (0.33) zonlicht een diepte van 10 meter bereikt, dan is bij 30 meter =
0.33/10/10 = 0.0033 = 0.33% licht over.
Verschillende formules kunnen worden gebruikt om de extinctie coëfficiënt
te bepalen. Als I0 de lichtintensiteit is bij diepte z0, en I1 de lichtintensiteit
bij diepte z1, geld de formule voor de attenualatie coëfficiënt ε:
ln I 0 −ln I 1
Of I 1=I 0 ⅇ (
−ε z −z )
ε= 1 0
z 1−z 0
De extinctie coefficient wordt bepaalt door de hoeveelheid chlorofyl,
anorganisch zwevend stof, organisch zwevend stof, opgeloste stoffen,
absorptie door water en verstrooiing.
PAR = fotosynthetisch beschikbare radiatie.
We kunnen attenualatie zichtbaar maken met een secchi schijf, of met een
elektrisch apparaat dat het nauwkeurig meet.
1. Je kunt aan de hand van een situatieschets van een waterlichaam
analyseren hoe verschillende fysische en hydrologische factoren van
invloed zijn op aquatische ecosystemen: Vaktermen: Stratificatie,
afvoer, stroomsnelheid. Les: Fysisch: Analyseren.
2. Je kunt aan de hand van waterkwaliteitsparameters het watertype
bepalen en problemen duiden: vaktermen: Kwel, eutrofiëring, van
Wirdum: les: Chemisch: Analyseren
3. Je kunt de habitat en niche van de belangrijkste soortgroepen (Vis,
macrofauna, waterplanten, fyto- en zoöplantkon) toelichten. Les:
biologisch: Begrijpen
4. Je kunt analyseren hoe de belangrijkste soortgroepen (zie hierboven)
elkaar beïnvloeden. Les biologisch: Analyseren.
5. Je kunt toelichten hoe aquatische ecosystemen kunnen veranderen
door fysische en biologische processen en beschrijven welke
gevolgen dit heeft voor de levering van ecosysteemdiensten. Les:
Fysisch/Chemisch begrijpen
6. Je kunt de geschiktheid van een waterlichaam voor de belangrijkste
soortgroepen bepalen op basis van hun voorkeuren en de
kenmerken van het water. Les Bio/Fysis/Chem: Toepassen
7. Je kunt voorspellen hoe veranderingen in biologische processen de
chemische en fysische toestand van water kunnen veranderen: Les
bio/fysis/Chem analyseren.
,Inhoud
Introductie en relevantie..............................................................................3
Hoorcollege 1 Fysisch...................................................................................5
De zon.......................................................................................................5
Hoorcollege 2 Chemische waterkwaliteit...................................................12
Saliniteit..................................................................................................13
Zuurstof..................................................................................................14
Nutriënten...............................................................................................15
Koolstofdioxide........................................................................................16
Ijzer.........................................................................................................18
Bedreigingen...........................................................................................19
Hoorcollege 4 Biologisch............................................................................23
Hoorcollege 5 Biologisch............................................................................28
Vissen......................................................................................................29
Macrofauna.............................................................................................30
,Introductie en relevantie
De aarde bestaat voor 70% uit water. Hiervan is 97% zeewater en 3% niet.
1% van dit water is zoet oppervlaktewater maar vrijwel al het leven op
aarde is afhankelijk van zoetwater.
SDG 14 (sustainable development goal) zijn de 14 ontwikkelingsdoelen om
de oceaan te herstellen. Denk hierbij aan het beschermen van mariene
ecosystemen, het aanpakken van overbevissing, het verminderen van
vervuiling en het aanpakken van de gevolgen van klimaatverandering voor
de oceaan.
Water is een bijzonder element. Het kan vaste stoffen zoals zouten
oplossen. Het kan vloeibare stoffen verdunnen zoals alcohol en kan gassen
opnemen zoals zuurstof. Water kan alleen polaire moleculen opnemen. Dit
zijn moleculen met een oneven verdeelde lading dus het ene uiteinde is
licht positief en het ander licht negatief. Water kan geen non-polaire
moleculen opnemen zoals olie, siliciumoxide of plastic.
Helaas scoort Nederland als allerlaatste qua waterkwaliteit in Europa.
Binnen de EU hebben we een europese richtlijn opgesteld om de Europese
wateren te verbeteren. Deze richtlijn kennen we als de KaderRichtlijnWater
KRW. Het is een samenveoging van meerdere Europese wetten en
richtlijnen met als doel de kwaliteit van ecosystemen beschermen en
verbeteren, verminderen en stoppen van lozingen en verontreinigingen
van het grondwater, het voorkomen van droogte en overstroming en het
duurzaam gebruik van water.
Met de KRW wordt een cijfer gegeven aan waterlichamen op basis van
chemische, fysische en ecologische eigenschappen. In Nederland kennen
we nog nauwelijks natuurlijke wateren behalve de noordzee. (bijna) Al het
water in Nederland (de rivieren, beken, sloten, meren, plassen) is
kunstmatig of sterk veranderd door menselijke invloeden.
Ecologische sleutelfactoren (ESF) zijn elementen die de ecologische staat
van een waterlichaam of watersysteem bepalen. Dit zijn lokale maar ook
effecten op grote schaal. Bij ESF’s moet je denken aan fabrieken die
toxiciteit veroorzaken, verspreiding van organisme door verbindingen,
productiviteit in bodem en water, habitatschikking, waterzuivering die het
water belast, bufferzones. De waterschappen en rijkswaterstaat hebben
een enorme opgave als ze rekening moeten houden met al deze ESF’s. Er
vind interactie plaats tussen biologie en waterkwaliteit. Er zijn
verschillende wateren zoals een macrofyte-gedomineerd water of een
fytoplakton-gedomineerd water, die we gebruiken voor verschillende
doeleinde.
,
,Hoorcollege 1 Fysisch
De zon
De zon is een van de belangrijkste elementen voor waterkwaliteit. De zon
produceert licht in μmol siemens en produceert warmte in Joule. De
hoeveelheid licht die het water binnentreedt is afhankelijk van de wolken,
de lichtintensiteit en het spectrum, het oppervlakte structuur, de hoogte
van de zon en zijn hoek, en het lichtweerkaatsingsvermogen van water (5-
22%). Licht kan op drie manieren in contact komen met het water:
Reflectie, verstrooiing, en absorptie. Stoffen als chlorofyl, anorganische
deeltjes, organisch zwevend stof opgeloste stoffen, en water zelf vangen
licht op en absorberen het.
Licht dat water binnendringt gaat maar tot een bepaalde diepte. De
lichtintensiteit neemt logaritmisch af des te dieper het water wordt door
absorptie. Dit fenomeen kennen we als attenuatie of extinctie coëfficiënt
(ε m-1) De attenuatie coëfficiënt kan afhangen van reflectie, absorptie,
opgeloste stoffen enz. In eutrofische waterlichamen (hoge gradiënt
fotosynthetische organismen of opgeloste inorganische stoffen) bevat het
water meer absorberende deeltjes waardoor de minder licht wordt
doorgelaten (of sneller wordt geabsorbeerd). In minder productieve
waterlichamen (oligotrofisch) bevindt zich een gemiddeld lage gradiënt
opgeloste stoffen waardoor het licht veel dieper rijkt.
, Licht extinctie/attenualatie is logaritmisch. Dat ga ik uitleggen. Stel voor
dat 1/10 van het zonlicht dat het water binnendringt tot 10 meter diepte
rijkt. Als attenualatie logaritmisch is, zou bij 20 meter 1/10 van die 1/10 bij
10 meter over zijn dus bij 20 meter zijn 1/100. En bij 30 meter is 1/10 van
1/10 va 1/10 over = 1/1000. Een logaritmische schaal per 10m diepte. Als
33% (0.33) zonlicht een diepte van 10 meter bereikt, dan is bij 30 meter =
0.33/10/10 = 0.0033 = 0.33% licht over.
Verschillende formules kunnen worden gebruikt om de extinctie coëfficiënt
te bepalen. Als I0 de lichtintensiteit is bij diepte z0, en I1 de lichtintensiteit
bij diepte z1, geld de formule voor de attenualatie coëfficiënt ε:
ln I 0 −ln I 1
Of I 1=I 0 ⅇ (
−ε z −z )
ε= 1 0
z 1−z 0
De extinctie coefficient wordt bepaalt door de hoeveelheid chlorofyl,
anorganisch zwevend stof, organisch zwevend stof, opgeloste stoffen,
absorptie door water en verstrooiing.
PAR = fotosynthetisch beschikbare radiatie.
We kunnen attenualatie zichtbaar maken met een secchi schijf, of met een
elektrisch apparaat dat het nauwkeurig meet.
