Mother Nature. Ecologie voor het laboratorium

Transcriptie

1 Mother Nature Ecologie voor het laboratorium

2 In ons landje.. wordt het bezitten van ecologische kennis steeds belangrijker Landelijke trend In de biobased economy wordt biomassa afkomstig van planten, algen en resten uit natuur en industrie gebruikt als een groene grondstof voor chemie, materialen en energie. Daarbij vermindert onze afhankelijkheid van aardolie. Ook de CO2 uitstoot gaat omlaag. Duurzaamheid is een voorwaarde bij de ontwikkeling van biobased economy. Talrijke technieken voor de beheersing van milieuvriendelijke en milieusparende processen zijn van biologische aard. Wat moet gespaard worden is in eerste instantie elke vorm van leven op aarde, een biologisch proces per definitie. Regionale trend In het milieu gerelateerde laboratoria staan stoffen en organismen centraal: hoe functioneren zij, wat is het effect van stoffen op organismen en hoe gedragen zij zich in interactie met hun omgeving? Grote thema s zijn onder meer microverontreinigingen, effecten van opwarming, ongewervelde dieren, nutriënten, blauwalgen, mariene plastics en nano materialen. In zeeland is een opkomende sector aquatische ecologische bedrijven

3 Waar heb je een voordeeltje.. Bedrijven Laboratoria van afvalwaterzuiveringen van chemische fabrieken, oppervlakte en drinkwater zuiveringsbedrijven Milieu gerelateerde onderzoekslaboratoria in de natuurbeheer, land- en tuinbouw en water sector Doorstroom HBO Biobased economy Aquatische ecotechnologie Docenten opleiding biologie 2 de graads Milieukunde

4 In de biologie les Eerste jaar Tweede jaar Fotosynthese & celademhaling Autotroof & Heterotroof Biotechnologie -fermentatie Ecosysteem Kringlopen Milieuproblemen Duurzaam Biobased economy Ecologische voetafdruk

5 Op het lab.. In het eerste jaar In het tweede jaar Bepaling van Bladpigmenten - chromatografisch (papier) + spectrofotometrisch Invloed van toxische stoffen op de kieming van bonen Chemische Analyses (vaak wateranalyses) Nitraat bepalingen Fosfaatbepaling Stikstofbepalingen - Kjehldal Zuurstofbepalingen - CZV Bioplastics Microbiologische analyses Bacterieel wateronderzoek In de komende periode Chlorofyl bepaling op de HPLC

6 Keuzedeel Ecologie voor het laboratorium 3x Periode 10 weken (PW10,11,12) Periode 10: Ecologie Periode 11:Ecologie Periode 12: Biobasedeconomy - Duurzaam

7 Wat is ecologie? De ecologie onderzoekt de samenhang van levende wezens met elkaar en hun omgeving. De omgeving van een organisme houdt zowel de fysische aspecten (abiotische factoren) in, evenals alle andere organismen die in hetzelfde habitat bewonen (biotische factoren).

8 Even kennis terughalen en activeren.. Maak de volgende oefeningen op de Start.me pagina. Oefening heterotroof / autotroof

9 Ecosystemen Wat is een ecosysteem? Biosfeer I grootste (bijna) gesloten ecosysteem Biosfeer II

10 Ecosysteem De omgeving van elk organisme omvat: abiotische, of niet-levende factoren biotische, of levende factoren (= alle organismen die in de omgeving leven, de biota) Interacties tussen organismen en hun omgeving beperken de verspreiding van de soort Test je kennis met de volgende oefening op de mypip pagina. Oefening abiotisch / biotisch Opdracht Maak de vragen 1 t/m 5 van hfdst 17 Ecosystemen en milieu van het boek Biologie voor het MLO

11 Biomen - Grote Leefgebieden Vraag: In welke bioom leven wij? Door klimaatpatronen wordt de natuur en lokatie van grote leefgebieden (Biomen) gevormd. Deze worden op het land (terrestrische biomen) bepaald door vegetatie.

12 Jaarlijks temperatuurgemiddelde (ºC) Terrestrische biomen Algemene kenmerken ontlenen vaak hun naam aan de belangrijkste fysische- of klimaatfactoren en hun overheersende vegetatie (Planten) 30 Woestijn Gematigd grasland Tropisch regenwoud gaan vaak geleidelijk in elkaar over heeft een grote impact op de verspreiding van organismen 15 Gematigd loofbos Naaldbos Verstoring (branden/storm/ begrazing ) is een essentieel 0 Arctische en alpiene toendra onderdeel voor het bestaan Jaarlijks neerslaggemiddelde (cm) Vraag: Sommige toendra ecosystemen krijgen net zo weinig regenval als de woestijn, maar hebben meer vegetatie. Wat kan dit verschil verklaren?

13 Terrestrische biomen -1 Tropisch regenwoud Savanne Neerslag cm/jaar C jaarrond Epifyten Competitie om licht Neerslag seizoensgebonden regenval: cm /jaar oc jaarrond (beetje seizoensvariatie) Weinig + kleine boompjes, gras Behoud door afbranden

14 Terrestrische biomen - 2 Gematigd grasland (pampas, steppe, prairie ) Woestijn Neerslag cm/jaar (droge winters, natte zomers) -10 tot 30 oc door het jaar heen Veelal gras, planten aangepast aan droogte en vuur Neerslag : minder dan 30 cm/ jaar Varieert tussen 30 en + 50oC Aanpassing aan droogte (o.a. kleine bladeren, wateropslag) Veelal nachtdieren, Water is beperkend

15 Terrestrische biomen - 3 Naaldbos Gematigd Loofbos Neerslag cm/jaar (natte en droge periodes) Varieert van -50 tot 20oC door het jaar heen Grootste terrestrische bioom Coniferen, naaldbomen Neerslag cm/jaar (jaarrond) Varieert van 0-35oC door het jaar heen Bladeren vallen in de winter af

16 Terrestrische biomen - 4 Toendra Chaparral Neerslag cm/jaar (alpiene toendra 100 cm) Varieert van -30 tot 10oC door het jaar heen Mos, gras Permafrost Neerslag cm/jaar (natte winters, droge zomers) 10-30oC door het jaar heen Kleine struiken, gras: vaak aanpassingen aan vuur(zaden)

17 "Aardverschuiving door dooi permafrost" Glacier Bay (Alaska/VS), 10 / 13 juli Een reusachtige aardverschuiving heeft een kilometers lang deel van de Johns Hopkins gletsjer in het Glacier Bay National Park bedolven onder puin. Hogere temperatuur versterkt methaanuitstoot uit moerassen Utrecht, 29 / 30 juni Als de temperatuur op aarde toeneemt, nemen methaan etende bacteriën minder methaan op uit de moerassen waarin zij leven. Deze afnemende methaanrecycling betekent dat bij verdere opwarming van de aarde meer methaan uit de uitgestrekte veengebieden rond de Noordpool terecht zal komen in de atmosfeer. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht hebben hiervoor bewijzen gevonden, die zij 29 juni publiceren in het wetenschappelijke tijdschrift PLoS ONE. Hogere temperatuur versterkt methaanuitstoot uit moerassen Temperature-Induced Increase in Methane Release from Peat Bogs Het broeikaseffect van methaan is 25 keer zo sterk als van CO2. Bron: (18 sept 2012)

18 Nemen het grootste deel van de biosfeer in beslag in termen van oppervlakte Kunnen zoet of zout water bevatten Aquatische biomen

19 Aquatische biomen 1 Meren Stromen en rivieren Stilstaand water Oligotroof: veelal zuurstof-rijk, nutrient-arm Eutroof: veelal zuurstof-arm, nutrient-rijk Stroming Verschil bovenstrooms/benedenstrooms. Dammen

20 Aquatische biomen 2 Moerassen Estuaria Kan grote hoeveelheden water opslaan en weer afgeven Staan soms deel van het jaar droog Weinig zuurstof door hoge turnover organisch materiaal 90% verwoest door drainage of vol laten Uitloop rivier in zee Zout en zoet water

21 Aquatische biomen 3 Getijden zones Koraalriffen Gebied tussen hoog- en laagwater Organismen aangepast aan eb/vloed Skeletten koraaldiertjes basis rif Mutualisme tussen koralen en algen Grote diversiteit

22 stijging zeespiegel" Hogere temperatuur hogere koraalsterfte Chasing coral netflix documentaire (juli 2017)

23 Aquatische biomen -4 Mariene benthische(bodem) zone Pelagiale (open water) oceaan biomen Voortdurende vermenging van de bovenste lagen 50% van alle fotosynthese-activiteit op aarde Bedekken ongeveer 75% van het aardoppervlak Hebben een enorme impact op de biosfeer Op grote diepte Aanpassingen aan temperatuur, druk en afwezigheid fotosynthese

24 Veel aquatische biomen zijn verdeeld in zones of lagen, afgebakend door: lichtpenetratie, temperatuur en diepte Getijdenzone Fotische zone Litorale zone Limnetische zone m Continentaal plat Neritische zone Benthische zone Oceanische zone Fotische zone Pelagiale zone Afotische zone Gescheiden waterlagen in aquatische biomen worden vaak periodiek vermengd door fysische factoren: Benthische zone Afotische zone Pelagiale zone 2,500 6,000 m Abyssale zone (diepste delen van oceaanbodem) Eb/vloed Wind Het zakken van gekoeld water (a) Zonering in een meer. Een meer wordt in het algemeen geclassificeerd op basis van drie fysische criteria: lichtpenetratie (fotische en afotische zones), afstand tot de oever en waterdiepte (litorale en limnetische zones) en of het open water betreft (pelagiale zone) of bodem (benthische zone). (b) Mariene zonering. Net als meren wordt het mariene milieu in het algemeen geclassificeerd op basis van lichtpenetratie (fotische en afotische zones), afstand tot de kust en waterdiepte (getijden-, neritische en oceanische zones) en of het open water betreft (pelagiale zone) of bodem (benthische en abyssale zones).

25 Samenvatting De hoeveelheid zonlicht, temperatuur, neerslag, geografische locatie en overlap van grote leefgebieden bepalen de verschillende biomen Terrestrische (land) biomen zijn bepaald door abiotische factoren zoals temperatuur en neerslag (het klimaat), maar ook door de dominante planten soorten van dat gebied, de biotische factoren. Land biomen: Tropische regenwoud, Woestijn, Savanne, Grasland, Loofbos, Naald bos Chaparral, Toendra, Hoge bergen, Poolijs. De mens veranderd de natuurlijke biomen van het land door ze te vervangen voor stedelijke en landbouw gebieden Aquatische (water) biomen worden vooral bepaald door hun direct fysieke omgeving (niet door klimaat).de hoeveelheid invallende zonlicht in het water, temperatuur, de verschillende waterlagen, zoutconcentratie Water biomen: Meren, Stromen en Rivieren, Moerassen, Getijden zones, Koraalriffen, Estuaria, Pelagiale oceaan, Mariene benthische zone Belangrijke begrippen tot nu toe Ecologie Ecosysteem Biosfeer Heterotroof / Autotroof Abiotisch/ Biotisch Bioom Terrestrische biomen Aquatische biomen

26 Ecologische niveaus

27 Ecologische niveaus Individu Een organisme van één bepaalde soort Populatie Een groep individuen van één soort in een bepaald gebied Levensgemeenschap Alle populaties van verschillende soorten in een bepaald gebied Ecosysteem verschillende levensgemeenschappen met elk een eigen soortensamenstelling in een bepaald gebied, maar zijn afhankelijk van/ of worden beïnvloed door bepaalde abiotische factoren Bron :

28 Individu populatie levensgemeenschap - ecosysteem Bron: ww.biologiepagina.nl

29 Individu populatie levensgemeenschap - ecosysteem Bron: ww.biologiepagina.nl