2 Indeling Leerdoelen De natuurgids kan aangeven wat het verschil is tussen levend en nietlevend; weet dat de oude indeling tussen planten en dieren sinds lang verlaten is maar dat de nieuwe indelingen nog steeds onderhevig zijn aan wetenschappelijke discussie; kan een korte omschrijving geven van de 5 rijken volgens Whittaker. Inhoud 1 Levend of niet levend? 2 Indelen is mensenwerk 3 Vijf rijken 3.1 Monera (Moneren) 3.2 Protista (Protisten) 3.3 Zwammen (Fungi) 3.4 Planten 3.5 Dieren 4 Recente visies:??? rijken Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling 1
1 Levend of niet levend? Voor we het leven op aarde kunnen indelen, moeten we eerst bepalen wat levend is. Instinctief zien we allemaal het verschil tussen een steen en een vogel. Een vogel leeft, een steen niet. Maar waar ligt precies het verschil tussen levend en niet-levend? Een vogel beweegt, dus hij leeft. Maar stromend water beweegt ook. En planten? De meeste kunnen zich niet verplaatsen, en toch zijn het levende wezens. Wat zijn zaden dan? Op het eerste gezicht lijken ze levenloos. Maar zaden bevinden zich in een toestand van rust. Ze wachten tot de omstandigheden in hun leefomgeving goed genoeg zijn om te ontkiemen en uit te groeien tot een nieuwe plant. Levende wezens bestaan uit cellen die kunnen groeien en vermenigvuldigen. 2 Indelen is mensenwerk Nu we levend van niet-levend hebben onderscheiden, kunnen we gaan kijken naar de grote diversiteit van levende organismen en hoe wij mensen ze hebben ingedeeld. Weet dat indelen mensenwerk is. Wij hebben grenzen getrokken en hokjes gemaakt om elk wezen in te stoppen. In de natuur zijn er geen grenzen, alles is een groot geheel. Daarom bestaan er ook, zoals we verder zullen zien, organismen die niet helemaal passen in de groepen die wij gecreëerd hebben. Niet verwonderlijk dus dat er in wetenschappelijke kringen discussie bestaat over de indeling van organismen. In een ver verleden waren indelingen louter op praktijkgerichte gronden gebaseerd, zoals die in nuttige en schadelijke organismen. Dergelijke informatie was immers van groot belang voor het overleven van de mens. Een andere indeling is die in organismen die zich voortbewegen en organismen die statisch blijven. Dergelijk onderscheid wordt nog steeds spontaan door jonge kinderen gemaakt. Toch probeerden al in de Oudheid geleerden zoals Aristoteles en Plinius meer diepgaande indelingen in de natuur aan te brengen. Vooral in de 18 de en 19 de eeuw namen deze wetenschappelijke pogingen een grote vlucht. De wetenschap van het ordenen en indelen wordt taxonomie (taxon=groep) genoemd. Taxonomen houden zich bezig met het beschrijven van de soorten en het rangschikken ervan in een hiërarchisch systeem: soorten worden samengevoegd in groepen van steeds hogere rang. Sinds het formuleren van de evolutiehypothese door Darwin en Wallace (tweede helft van de 19 de eeuw) wordt de indeling van de natuur ook geacht te beantwoorden aan een evolutionaire afstamming. Groepen van verwante soorten zijn alle afstammelingen van een gemeenschappelijke voorouder die samen met andere (uitgestorven) soorten weer uit een andere oersoort voortkwam, enz. Deze wetenschap, de fylogenie, of de studie van de ontstaansgeschiedenis van een groep organismen, heeft aldus een historische dimensie toegevoegd aan de taxonomie. De taxonomie en de fylogenie vormen samen de systematiek. Zie het hoofdstuk evolutie om meer te weten te komen over het ontstaan van het leven. De aloude tweedeling tussen dieren en planten heeft lang standgehouden. Toch stelde ze de systematici steeds weer voor problemen. Er bestaan immers tussenvormen: microscopisch kleine eencellige wezentjes die als dier én als plant kunnen leven. Ook zwammen vormen een groep apart: ze doen net als dieren nooit aan fotosynthese maar planten zich wel voort met sporen, zoals we dat van sporenplanten kennen. Om die redenen werden vijf rijken onderscheiden binnen de levende natuur. 3 Vijf rijken De indeling van de levende wereld in vijf rijken werd voor het eerst voorgesteld in 1969 door Robert H. Whittaker. Hij baseerde zijn onderverdeling onder meer op: de aanwezigheid van een celkern, eencellige of meercellige bouw, de manier van voeden: fotosynthese, absorptie (opname van opgeloste voedingsstoffen) en ingestie (opname van niet opgeloste voedseldeeltjes). Deze indeling maakt een onderscheid in moneren, protisten, zwammen, planten en dieren. De indeling in vijf rijken had een aantal belangrijke nieuwigheden. Ten eerste werden er meer rijken erkend dan de twee traditionele (planten en dieren). Verder werd het duidelijk dat er twee basale typen cellen zijn: eukaryoot (met celkern) en prokaryoot (zonder celkern). 2 Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling
planten zwammen dieren zaadplanten gewervelden steeltjeszwammen stekelhuidigen varens zakjeszwammen geleedpotigen rondwormen wolfsklauwen schimmels ringwormen platwormen mossen korstmossen weekdieren slijmzwammen neteldieren groenwieren roodwieren zweephaardiertjes bruinwieren kiezelwieren protisten amoeben trilhaardiertjes bacteriën blauwwieren moneren Het vijfrijkensysteem volgens Whittaker; de korstmossen bestaan uit organismen uit 2 verschillende rijken (Maggy Jacqmin) 3.1 Monera (Moneren) Een moneer is een eencellig organisme zonder kernmembraan (en dus zonder celkern). Het genetisch materiaal zweeft a.h.w. rond in de cel. Men noemt ze ook prokaryoten. Deze groep omvat de bacteriën. Bacteriën bezitten geen bladgroen. Ze zijn alom tegenwoordig in de natuur. Sommige zijn onmisbaar voor het voortbestaan van soorten of ecosystemen. Bacteriën spelen een belangrijke rol in de stoffenkringloop. Ze breken organisch materiaal verder af tot de minerale bestanddelen en zorgen ervoor dat stoffen zich met elkaar kunnen binden. Bacteriën maken een onmisbaar onderdeel uit van ons spijsverteringsstelsel en van dat van andere diersoorten. Zonder de hulp van bacteriën kan een rund geen gras verteren, kan een boktorlarve geen hout eten, kunnen ook wij ons voedsel moeilijker verteren. Ziekteverwekkende bacteriën kunnen we bestrijden met behulp van antibiotica. Een gevolg van antibioticagebruik is dikwijls diarree: mét de schadelijke bacteriën wordt ook de darmflora vernietigd. Bacteriën kunnen ziekten verwekken bij mens, dier en plant. Voorbeelden van aantastingen van planten door bacteriën zijn populierenkanker en perenvuur. Tip: bacteriën zijn microscopisch klein en kunnen we dus niet rechtstreeks tonen aan de wandelaars. Maar hun aanwezigheid in het landschap kan op velerlei manieren worden aangetoond, door op de gevolgen van hun activiteiten te wijzen. Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling 3
Meer informatie over de belangrijke rol van bacteriën in de natuur vind je in het hoofdstuk Ecologie. Opgelet: virussen vinden we niet terug in deze groep, of in een ander rijk. Virussen worden niet als levend beschouwd omdat ze zonder gastheercel geen metabolische activiteit kunnen uitvoeren of zichzelf kunnen voortplanten. 3.2 Protista (Protisten) Het rijk van de protisten omvat alle ééncellige organismen met een celkern alsook de meercellige organismen die niet in het planten-, dieren- of schimmelrijk te plaatsen zijn. Ook de met het blote oog waarneembare slijmzwammen zoals heksenboter worden hiertoe gerekend. Deze organismen zitten op de grens met de dieren. De afbakening van de Protista met de planten is nog steeds problematisch. Dit heeft er samen met modern DNA-onderzoek voor gezorgd dat de indeling in vijf rijken herbekeken wordt. 3.3 Zwammen (Fungi) Zwammen bestaan doorgaans uit meerdere cellen die ten opzichte van elkaar georganiseerd zijn. Ze hebben een volstrekt andere structuur dan hogere planten. Hoewel ze soms groen van kleur zijn, bevatten ze nooit chlorofyl. Ze planten zich voort door middel van sporen. Hun cellen hebben bijna altijd een starre wand (zoals planten) maar bij veel soorten bevat de wand chitine, waardoor ze dichter bij de dieren staan. (Kreeftachtigen en insecten hebben ook chitine in hun pantser.) Al deze en nog veel meer, vaak bizarre, eigenschappen hebben ertoe geleid dat zwammen in een eigen rijk worden ondergebracht. Ze worden noch tot de planten, noch tot de dieren gerekend. De ons vertrouwde paddenstoelen uit bos en wei (boleten, cantharellen, morieljes) vertegenwoordigen slechts het zichtbare gedeelte van een reusachtige wereld die nog grotendeels onbekend is en die bestaat uit de veel talrijkere, vaak microscopisch kleine, zwammen die verborgen in de bodem leven. Zwammen kunnen worden onderverdeeld in schimmels en paddenstoelen. Het betreft hier overigens geen wetenschappelijke indeling. Schimmels vormen meestal een microscopisch klein sporenvormend orgaan. Bij de paddenstoelen daarentegen is het spoorvormend orgaan met het blote oog waarneembaar als de paddenstoel (het bovengrondse deel van de zwam). Het belangrijkste deel van de zwam is de zwamvlok of mycelium. Het bevindt zich in het substraat, dit is het materiaal waaruit het voedsel opgenomen wordt (vb. grond, hout, rottende bladeren, ). Vermelden we nog dat sommige op hout levende paddenstoelen zelf verhouten, zoals tonderzwammen. Bij de paddenstoelen versmelt zich een aantal myceliumdraden om een paddenstoel te vormen. Als we de onderkant van de hoed bekijken, zien we daar verschillende structuren die zorgen voor de sporenvorming. Ook hier gaat het om een onderscheid volgens bepaalde uitwendige kenmerken, dat niet volledig aan de wetenschappelijke indeling beantwoordt. Bij plaatjeszwammen, zoals de vliegenzwam, vinden we straalsgewijs ingeplante plaatjes. Hiertussen worden de sporen gevormd. Bij rijpheid komen ze vrij. Ze worden vooral bij droog weer door de wind verspreid. Later kunnen de sporen weer tot een nieuw mycelium uitgroeien. Bij buisjeszwammen, zoals de boleten, zien we gaatjes die in verbinding staan met buisjes waarin de sporen gevormd worden. Bij nog een andere groep, de buikzwammen, zoals de aardappelbovist, vormen de sporen zich binnen in de bolvormige paddenstoel. Na een tijdje droogt de wand van de bol uit en scheurt hij. De sporen worden als het ware naar buiten gespoten, als er een waterdruppel op valt of als er op getrapt wordt. Bij bekerzwammen worden de sporen in een soort kuipje gevormd. Zwammen bevatten geen chlorofyl (bladgroen) en zijn dus niet in staat om met behulp van licht zelf hun organische stoffen te maken. Ze moeten zich voeden ten koste van andere, levende of dode, organismen. Laten we hier direct aan toevoegen dat er naast gevaarlijke parasieten die verantwoordelijk zijn voor de schimmelziekten die oogsten vernietigen, een groot aantal andere soorten voorkomen die een essentiële rol spelen in de biosfeer en zelfs bij onze voedselbereidingen (vb. gisten, kaasschimmels). Zwammen worden onderverdeeld naar gelang de manier waarop ze aan voedsel geraken. Saprotrofe zwammen (saprofyten) onttrekken hun voedsel aan dood organisch materiaal. Ze staan mee in voor de afbraak van dood hout, afgevallen bladeren en dode planten en dieren. 4 Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling
Parasitaire zwammen leven van levende organismen. Dit kunnen planten zijn (honingzwam en iepenziekte op bomen), dieren (rupsendoder) maar ook andere zwammen (een vorm van hyperparasitisme als de aangetaste zwam zelf een parasiet is). Sommige parasieten kunnen overschakelen op dood materiaal, zoals de berkenzwam. De derde groep zijn de mycorrhiza (Grieks: schimmelwortels ). Ze verenigen eigenschappen van beide vorige groepen. Ze kunnen samenleven met andere levende organismen maar kunnen ook voedingsstoffen uit dood organisch materiaal opnemen. Ze staan in verbinding met plantenwortels, zoals bij orchideeën. Ze onttrekken suikersap aan de plant, maar de zwamvlok levert extra water en mineralen aan de plant. Beide organismen hebben voordeel bij hun samenleven. De meeste planten blijken in natuurlijke omstandigheden een dergelijke symbiose met zwammen aan te gaan. Mycorrhiza kunnen ondergrondse verbindingen maken tussen verschillende plantensoorten en voor uitwisseling van suikers, stikstof en fosfaat zorgen. Er wordt wel eens gezegd dat planten gebruik maken van een wood-wide-web. Vooral op armere bodems zijn planten sterk afhankelijk van mycorrhiza. Als deze, door verzuring van het milieu, verdwijnen, krijgen ook de planten het moeilijk. De zure regen doodt dus niet rechtstreeks de planten maar wel de zwammen. In Vlaanderen werden meer dan 5 000 soorten zwammen geregistreerd, maar het totale aantal soorten zou tot het dubbele kunnen oplopen. Een aantal groepen is de laatste jaren sterk achteruitgegaan. Plukken kan op zichzelf niet de hoofdoorzaak van deze achteruitgang zijn. Het overmatig betreden van de bodem bij het zoeken naar paddenstoelen kan wel negatieve gevolgen hebben. Maar vooral vermesting, verzuring en verdroging zouden een grote rol spelen bij de achteruitgang van veel soorten zwammen. In Vlaanderen zijn zwammen niet rechtstreeks beschermd. Wel is het verboden paddenstoelen te plukken in de openbare bossen en uiteraard ook in die privébossen waar men zelf niet de eigenaar van is. 3.4 Planten Planten hebben bladgroen en doen aan fotosynthese. Ze zorgen voor hun eigen voedsel en zijn dus autotroof, hoewel enkele soorten deze eigenschap weer verloren hebben en leven als parasiet of saprofyt. Planten zijn meercellig en hebben duidelijke weefseldifferentiatie. De cellen bezitten een stevige celwand. Meer informatie over planten vind je in de volgende hoofdstukken. En wat met de korstmossen? Korstmossen zijn nog zo n groep die hoofdbrekens opleverde voor de taxonomen. Zijn dit nu planten of zwammen? Korstmossen zijn samenlevingsvormen tussen een zwam en microscopisch kleine wiertjes. Met mossen hebben ze niets te maken, zij het dat korstmossen ook kleine organismen zijn die vaak op dezelfde plaatsen groeien als de echte mossen. De vorm van het korstmoslichaam of de thallus wordt bepaald door de zwam. Dit kan korstvormig zijn, maar ook schub-, blad- of struikvormig. De aanwezigheid van de wieren blijkt uit de (grijs)groene kleur, die vooral na een regenbui goed opvalt. Maar er zijn ook korstmossen met een fel oranje kleur, zoals het steenkorstmos. Omdat de zwam het belangrijkste deel uitmaakt van de thallus, worden korstmossen meestal tot de zwammen gerekend. Maar in de regel kunnen deze zwammen niet meer overleven zonder symbiose met de wieren. Ook de voortplanting gebeurt meestal gemeenschappelijk: kleine stukjes zwam met de wiertjes erin breken van de thallus af. De bijzondere samenlevingsvorm tussen wier en zwam laat korstmossen toe op plaatsen te groeien waar planten het niet uithouden: kale zandbodems, rotsen en muren, boomstammen en takken. De zwam doet dienst als een soort spons, waarin regenwater en de meegevoerde mineralen worden opgevangen. De wiertjes doen aan fotosynthese en leveren aldus suikers aan de zwam. Op heel wat plaatsen vormen korstmossen de eerste pioniersvegetatie. Ze bereiden de komst van echte mossen en nadien van meer ontwikkelde planten voor. Korstmossen zijn volledig afhankelijk van wat via de lucht en de regen wordt aangevoerd. Dit maakt de meeste soorten bijzonder kwetsbaar voor luchtverontreiniging. Inmiddels is de uitstoot van zwaveldioxide (zware industrie) sterk afgenomen. De uitstoot van ammoniak (veeteelt) is sinds 1990 met de helft afgenomen maar deze afname stagneert de laatste jaren. In en om grote steden en gebieden met intensieve landbouw zijn de meeste korstmossen verdwenen. Korstmossen worden gebruikt als bio-indicatoren. In Vlaanderen zijn de korstmossen van het genus Cladina (rendiermossen) wettelijk beschermd. Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling 5
3.5 Dieren Dieren zijn heterotrofe wezens: ze halen hun voedsel uit andere organismen. Ze bestaan uit meerdere cellen zonder celwand maar met celmembraan. Er is veel weefseldifferentiatie en behalve bij de heel primitieve groepen een duidelijke inwendige organisatie (organen). Veel mensen zien het al dan niet zich kunnen verplaatsen als het belangrijkste onderscheid tussen plant en dier. Toch brengen heel wat dieren een groot deel van hun leven statisch door. Anderzijds slagen ook planten er in om als sporen of zaad soms erg grote afstanden te overbruggen. En ook planten bewegen, zij het meestal veel langzamer dan dieren dat doen. Het grote verschil tussen planten en dieren vinden we in de structuur van hun cellen. Plantencellen hebben naast de onderdelen van een dierlijke cel ook nog een starre celwand, een vacuole (een met vloeistof gevuld membraan) en bladgroenkorrels. dierlijke cel plantencel celmembraan celkern mitochondriën grondplasma bladgroenkorrel celwand vacuole Verschil tussen dierlijke cel en plantencel. Bladgroenkorrels, celwand en grote vacuolen komen alleen voor in plantencellen. (Maggy Jacqmin) 4 Recente visies:??? rijken Al dertig jaar is het duidelijk dat het vijfrijkensysteem niet goed genoeg is om alle diversiteit in de wereld weer te geven. Er zijn bijvoorbeeld meerdere typen bacteriën: de eubacteriën en de archaebacteriën. Die verschillen zo wezenlijk van elkaar dat ze niet bij elkaar in een groep horen. Het rijk Monera (eencellige prokaryoten: zonder celkern) is daarom tegenwoordig verder opgedeeld en als rijk opgeheven. Whittaker 1969 5 rijken Woese e.a. 1977 6 rijken Woese e.a. 1990 3 domeinen Monera Eubacteria Bacteria Archaebacteria Archaea Protista Protista Zwammen Zwammen Planten Planten Eukarya Dieren Dieren Verschillende indelingen sinds het vijfrijkensysteem 6 Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling
dieren zwammen planten wieren eencellige eukarioten eubacteria archaea chloroplasten mitochondriën De stamboom van het leven. De aftakkingen vanuit de eubacteria zijn bacteriën die als chloroplasten geïntegreerd zijn in de plantencellen en als mitochondriën in dierlijke cellen. Ze bevatten nog hun apart DNA. Ook het rijk Protista (eencellige eukaryoten: met celkern) is geheel opgeheven, omdat het op basis van nieuwe (vooral DNA-) gegevens onderverdeeld zou moeten worden in heel veel nieuwe rijken. Tegenwoordig weet men dat de meeste diversiteit onder de eukaryoten te vinden is bij de protisten. Daarom vinden veel wetenschappers het een slecht idee om al die diversiteit in één rijk te plaatsen. Zo ontstond een heel nieuw systeem met drie domeinen als hoogste indelingseenheid. Alhoewel er dus allerlei nieuwe rijken zijn voorgesteld is er nog geen definitieve nieuwe indeling van de verschillende rijken. Alleen de zwammen, planten en dieren staan nog recht als goed omschreven rijk. Er zijn ook nog wetenschappers die veel meer dan tien rijken zien en zelfs wel twintig of dertig rijken hanteren. De discussie over de indeling van de levende wereld is in ieder geval nog niet ten einde. Systematiek is steeds een soort mensenwerk in uitvoering. Er verandert dus nog dagelijks iets aan de indeling van het leven. Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling 7
Vragen Wat zijn de essentiële kenmerken van de vijf rijken van het natuurlijk systeem? Wat zijn de belangrijkste functies van bacteriën in de natuur? Wat is de rol van zwammen in de natuur? Hoe worden zwammen op een eenvoudige manier ingedeeld, zowel naar bouw als naar manier van zich voeden? Wat zijn korstmossen en wat is de rol van elke partner in de symbiose? Waarom worden korstmossen bio-indicatoren genoemd? Kernbegrippen Autotroof Bacterie Bekerzwam Bio-indicator Buikzwam Buisjeszwam Fylogenie Heterotroof Korstmos Moneer Mycorrhiza Paddenstoel Plaatjeszwam Protist Schimmel Systematiek Taxonomie Virus Zwam 8 Cursus Natuurgids CVN - 2 Indeling