Ecology 1 P1

Ecologie betekenis

kennis van relaties tussen organismen en hun omgeving

Op zoek naar begrip van de processen (=interacties) die deze patronen verklaren

Proximate en ultimate verklaring

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’

Belangrijkste gebeurtenissen van evolutie

Miljard jaar geleden: vulkanische atmosfeer met CH4, NH3, H2, H2O

komst van anaerobe bacteriën
Fotosynthese
Vrije zuurstof
Ozon als schild tegen UV
Geslachtelijke voortplanting (recombinatie)
landleven

Relatie ecologie en evolutie: evolutie door natuurlijke selectie

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 de vorige generatie
4) Individuen verschillen in het aantal afstammelingen en dragen dus verschillend bij aan de overerfbare eigenschappen van een volgende generatie

Fitness

Relatieve bijdrage van een individu aan volgende generatie; overlevings en voortplantingskans

Genotype, fenotype en fenotypische plasticiteit

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. Individuen van een populatie hebben op dit moment hetzelfde genotype

Co-evolutie uitleg

Co-evolutie: wederzijdse selectie op organismen in een interactie; verschillende soorten evolueren samen doordat ze elkaar beïnvloeden

Soortvorming (betekenis en vormen + endemisme)

uitgangssituatie: milieu-gradiënt en individuen met verschillende genetische eigenschappen

Isolatie kan leiden tot soortvorming, waarbij tussen soorten geen kruisingen meer optreden met vruchtbare nakomelingen

Na isolatie passen de organismen zich steeds meer aan op hun eigen gebied en evolueren apart van elkaar verder.

Hierdoor ontstaan er meerdere soorten

—>voorbeeld van Darwin vinken

Allopatrische soortvorming: Soorten ontstaan in isolatie (bijvoorbeeld op een eiland)

Sympatrische soortvorming: Soorten ontstaan wanneer ze naast elkaar leven

Endemische soorten: soorten die zeer lokaal voorkomen

Ecotype

=populaties van een soort met een verschillend fenotype aangepast aan lokale omstandigheden

—> Ontstaat bij geringe uitwisseling en sterke selectie

Bij verandering ecosysteem, blijven de karakeristieke eigenschappen behouden, terwijl lokale aanpassingen verloren gaan

Ondersoorten

=populaties van een soort die verschillen in kenmerken, maar bij hybridisatie nakomelingen krijgen die tot voortplanting komen

Soortenring

Complex van ondersoorten die genetische uitwisseling hebben, maar waarbij de uiteinden van de ring uit verschillende soorten kan bestaan

Platentektoniek (continentale drift) en soorten regio’s

Gondwanaland begint uit elkaar te gaan, waardoor er verschillende soorten vegetatietypen ontstaan.

De vegetatieregio’s worden steeds meer gedefineerd, waarna uiteindelijk continenten ontstaan, waarbij klimaat en vegetatie verschillen van de hedendaagse

Florarijken (indeling) en Zoögeografische regio’s

Florarijken: Indeling is naar het voorkomen van orden van hogere planten (taxonomische kenmerken)

Zoögeografische regio’s: deze overlappen niet volledig met plantenrijken → door latere kolonisatie van land hebben dieren zich pas verspreid toen platen al verder uit elkaar lagen.

Europese florarijken

Klimaat is hierbij de bepalende factor voor de soortensamenstelling

Convergente, parallelle en divergente evolutie

Convergente evolutie: verschillende voorouders met analoge organen (organen met dezelfde vorm en functie) - vb vleugels bij dieren

Parallelle evolutie: Gezamelijke voorouders, maar geografisch gescheiden met analoge en homologe organen (organen vanuit eenzelfde voorouder ontwikkeld

Divergente evolutie: gezamelijke voorouder met homologe organen - vb voorpoot zoogdieren

3 belangrijkste krachten in evolutie

-mutaties: toevallig, langzaam; voegt allelen toe aan populatie

-selectie: milieu, langzaam; allelen verdwijnen uit populatie

-genetic drift: toevallig, snel; allelen verdwijnen uit populatie

Biomen (definitie)

Geografische regio’s die gemeenschappen bevatten bestaande uit organismen met vergelijkbare aanpassingen; is gerelateerd aan potentiële vegetatie en huidige vegetatie kan hiervan afwijken agv landgebruikt

—> Klimaat is de bepalende factor van de verspreiding van de biomen

Terrestrische biomen → biomen op het land
-Groeivormen zijn bepalend (kruidlaag, bladverliezend etc)
-aquatische biomen → biomen in het water

Successie (primair, secondair)

Primaire successie: Vroeger geen vegetatie (waddeneilanden)

Secondaire successie: de vegetatie na een verstoring

Gebied ontwikkelt van een pioniersstadium tot een climaxvegetatie

Aquatische biomen

Zoetwater biomen
-Lotische systemen (beken, rivieren)
-Poelen & meren:
-Moerasbossen
-Laagvenen:
-Hoogvenen

Zoutwater biomen
-Intergetijde
-Mangroves:
-Kwelders/schorren:
-Koraal riffen:
-Open Oceaan

Gevormd door: zoutwatergehalte, stroomsnelheid en diepte

Zoetwater biomen
-Lotische systemen (beken, rivieren): Stromend zoet water + Ondiep
-Poelen & meren: Niet-stromend zoet water + Diep of ondiep
-Moerasbossen: Niet-stromend + Heel ondiep + Bomen
-Laagvenen: Niet-stromend + Heel ondiep + Kruidachtige planten
-Hoogvenen: Niet-stromend + Heel ondiep + Zuur water (regenwater)

Zoutwater biomen
-Intergetijde: Heel ondiep + Dagelijkse overstromingen
-Mangroves:Ondiep + Bomen
-Kwelders/schorren: Heel ondiep + Vaak overstromingen + Kruidachtige planten
-Koraal riffen: Ondiep + Warm
-Open Oceaan: Diep + Verschillende zones

Omgevingsfactoren en hulpbronnen (verschil)

Omgevingsfactoren: biotische omgevingsomstandigheden die variëren over tijd en ruimte, en waar verschillende organismen verschillend op reageren (=variabel en niet consumeerbaar) - niet te veel en niet te weinig

Hulpbronnen: Abiotische and biotische materie die variëren over tijd en ruimte en die geconsumeerd kan worden door organismen (variabel en consumeerbaar) - niet te weinig

Hulpbronnen
-licht (licht en schaduwblad), CO2 (fotosyntese C3, C4 en CAM), water, nutriënten

omgevingsfactoren voor planten

Zoutconcentratie, temperatuur, pH, textuur

hulpbronnen

Licht

-Dichte vegetatie absorbeert bijna alle radiatie → weinig licht bereikt de onderste lagen
-Blad-morfologie
→ schaduwblad (gunstiger in donkere omgeving) heeft dunne laag fotosynthese-actieve cellen en lagere koolstof investeringen
→ Zonneblad (gunstiger in lichte omgeving) heeft dikke laag fotosynthese-actieve cellen en hogere koolstof investeringen - maximale fotosynthesesnelheid is hoger ; meer licht nodig om neutrale koolstofbalans te bereiken en verliest ook meer CO2 zonder licht dan schaduwblad

CO2 en water
-planten winnen CO2 en verliezen water
-C3-fotosyntese → standaard cyclus
-C4-fotosynthese → uitgebreidere fotosynthese in droge gebieden om waterverlies te beperken; huidmondjes hoeven minder vaak open
-CAM → C4 systeem in 1 cel; 1 deel is overdag actief en een deel is snachts actief

Nutriënten
-waar de meeste nutriënten zitten, gaan ook de wortels van een plant naartoe

omgevingsfactoren

Zoutconcentratie → door hoge zoutconcentratie in wortelcellen, kan er toch osmose plaatsvinden
Temperatuur →
pH → positieve ionen binden aan negatief geladen minerale bij normale pH, bij verzuurde bodem binden positieve ionen aan mineralen, zodat er minder minderalen bij planten komen
waterdichtheid

Bodemtextuur en waterbeschikbaarheid

Soort materiaal dat in de bodem zit bepaald hoe goed de bodem water kan vasthouden

Het verwelkingspunt is de minimale hoeveelheid water in de bodem waarbij een plant kan overleven

De veldcapaciteit geeft de maximale watergehalte aan waarbij een plant kan overleven

Omgevingsfactoren voor dieren
temperatuur, vochtigheid, zoutconcentratie, licht, waterdichtheid

Temperatuur
-Van invloed op ontwikkelingssnelheid
-Ectotherme (koudbloedigen) worden wel beïnvloed, endotherme (warmbloedigen) niet
-Levenscyclus wordt bepaald door fysiologische tijd (=de tijd die nodig is om een ontwikkeling te voltooien) = product van fysiologische snelheid - afhankelijk van temperatuur en tijd)

waterdichtheid
-botten van kraakbeen

Hulpbronnen voor dieren + voedselkwaliteit + aanpassingen herbivoren

Voedsel, nestmaterialen, territoria

voedsel verschilt tussen:
-herbivoren
-predatoren
-parasieten, parasitoïden
-afbrekers

Voedselkwaliteit
-voedingswaarde van planten is lager dan van dieren
→ planten hebben hogere C:N ratio
→ Planten zijn lastig afbreekbaar vanwege lange C-verbindingen
→dieren: prooi heeft vergelijkbare chemische compositie als predator

Herbivoren hebben aanpassingen aan lage voedselkwaliteit
-Mutualismes in herbivoren - micro-organismen hebben enzymen (b.v. cellulase) die afbraak van cellulose en hemicellulose mogelijk maken
-herkauwers
-voorvertering

Bergmann’s wet

Endotherme organismen zijn vaak groter in koudere klimaten en hebben kortere ledematen en lichaamsaanhangsels (bijv. oren) dan soortgelijke organismen in warmere klimaten

→ Vanwege kleinere oppervlak/volume ratio, dit reduceert warmteverlies en energiebehoefte

Verdedigingsmechanismes:
-Mechanisch:
• Chemische verdediging
• Ontsnapping
• Camouflage, aposematisme and mimicry
• Deceptie en bluf (NB: predatoren gebruiken ook deceptie!)
• mutualisme: “de vijand van je vijand is je vriend", b.v. mieren,
bladluizen en roofmijten

uitleg en herkennen

Heterotrofe en autotrofe organismen

Autotrofe organismen produceren zelf hun eigen voedingsstoffen

heteretrofe organismen moeten andere organismen eten om aan juiste voedingsstoffen te komen

Populatie
Unitaire organismen:
Modulaire organismen
Klonale organismen:
genet
Ramet

Populatie: Een groep individuen van een soort (niet altijd eenvoudig te definiëren)

Unitaire organismen: organismen met een vast bouwplan en voorspelbare ontwikkeling (bijv. vogels, vissen, mens)

Modulaire organismen: Organismen die opgebouwd zijn uit modulen die in vorm/functie kunnen veranderen door de omgeving. (bijv. planten, koralen)

Klonale organismen: modulaire organismen waarbij de structurele eenheden (modulen) ook onafhankelijk van andere eenheden overleven.

Genet: (genetic individual): het product van de zygote dat bestaat uit vele modulen en een individu vormt

Ramet: de onafhankelijke eenheid van een klonaal organisme (bijv. spruit met wortels)

populaties - individuen tellen

1-census (hele populatie; geen statistiek)

2-steekproef (gedeelte, schatting; statistiek)

3-merken en terugvangen (indirect, statistiek) —> M/N=m/n ; N=geschatte populatie | M=gevangen populatie | n=gevangen populatie 2e keer | m=gemarkeerde populagtie

gevangen populatie / geschatte populatie = gemarkeerde populatie / gevangen populatie 2e keer

Voortplanting van semelpaar en iteropaar en deze populaties tellen

Semelpaar: een organisme krijgt maar één keer nakomelingen
-
Iteropaar: een organisme krijgt meerdere keren in het leven nakomelingen
-tellen met cohorten (alle individuen in dezelfde geboren periode)
-statische levenstabel - tellen van aantal individuen dat tot een bepaalde leeftijdsgroep behoort om inzicht te krijgen in de populatie opbouw

Overlevingscurven (type 1, 2, 3)

Type I: organismen met hoge overleving op Jonge leeftijd en een groter risico op sterfte bij latere leeftijd (passend bij een K – strategie)
Type II: organismen met een evenredig afnemende overleving en constante sterftekans
Type III: organismen met een lage overlevingskans en hoog risico op sterfte op jonge leeftijd (passend bij een r – strategie)

Dispersie
-Dichtheidsafhankelijk
-Leeftijdsafhankelijk

Migratie
-Herhaalde migratie
-Migratie met terugkeer
-Eenmalige migratie

Dispersie: ongericht, kan individueel of met een deel van de populatie
-Dichtheidsafhankelijk: dispersie door toename van locale populatiedichtheid
-Leeftijdsafhankelijk: dispersie afhankelijk van de leeftijd van het organisme; bijvoorbeeld, jonge dieren koloniseren vaak nieuwe gebieden

Migratie: gericht en veelal massaal
-Herhaalde migratie: Multiple return ticket; Dagelijkse migratie zoals in getijdenbeweging of dagelijks heen en weer tussen slaap en fourageer plaatsen. Maar ook tussen habitats zoals trekvogels.
-Migratie met terugkeer: One return only; geboorte in habitat A, opgroeien in habitat B en trek als adult terug naar habitat A voor voortplanting (zalm, paling)
-Eenmalige migratie: one-way only; migratie in maar één rrichting

Exponentiële populatiegroei en logistische groei en draagkracht

Exponentiële groei: Als hulpbronnen onbeperkt zijn
→ nataliteit =maximaal; mortaliteit=minimaal
→Groeisnelheid r = intrinsieke groeisnelheid (rmax)

Logistische groei: terugkoppeling op populatiegroei door intraspecifieke concurrentie om limiterende hulpbronnen

K: draagkracht van een gebied (maximale populatieomvang beperkt door de hulpbronnen)limiterende hulpbronnen

Intraspecifieke concurrentie en populatiegroei

r en k strategie

interferentie competitie

exploitatie competitie

Grimes plantenstrategiën
Stress tollerante soorten (S)
Ruderale soorten (R):
Concurrentie krachtige soorten (C)

r strategie: soorten hebben exponentiele populatie groei, individuen krijgen veel kleine nakomelingen. Omgevingsfactoren zorgen voor instorten van de populatie. r- soorten vinden we vaak in instabiele milieus.
K stratgie: de populatie van een soort groeit richting de draagkracht en zal rondom de draagkracht schommelen. Individuen krijgen weinig relatief grote jongen en investeren veel in hun jongen. K-soorten vinden we in stabiele milieus.

Interferentie competitie: populaties worden beperkt doordat individuen andere individuen weghouden van hulpbronnen

Exploitatie competitie: individuen concurreren door het benutten van hulpbronnen maar sluiten elkaar niet fysiek uit.

Grimes plantenstrategiën:
-Stress tollerante soorten (S): langzaam groeiende en lang levende soorten die bij veel stress maar weinig verstoring domineren
Ruderale soorten (R): gelijk aan r strateeg; snel groeiende soorten, uitbundige reproductive en kortlevend, die bij weinig stress en veel verstoring domineren.
Concurrentie krachtige soorten (C): gelijk aan K strateeg; grote, snelgroeiende planten die snel beschikbare hulpbronnen opnemen, die bij weinig stress en weinig verstoring domineren

Predatie - met echte predatoren, grazers en parasieten

Populatiegroei in aanwezigheid van predator

Predatoren zorgen voor cyclische patronen → zorgen voor remming van prooi populatie groei en zijn voor eigen populatiegroei afhankelijk van prooipopulaties.

Grazers (predatie): veroorzaken structuur verandering van de vegetatie (planten compenseren deze schade met dat slapende knoppen actief worden als andere groeipunten worden opgegeten)

Parasitisme van planten kan leiden tot veranderingen in competitiekracht en daarmee vegetatie samenstelling

prooi: dN/dt = rN - aPN —> prooipopulatie is afhankgelijk van de efficientie van de predator (a)

predator: dP/dt = faPN - qp —> predatorpopulatie groeien in aanwezigheid van prooi (-qp) en die groei wordt bepaald door de snelheid van eten (faPN) en efficientie om eten om te zetten in nakomelingen (f),

Predatie: Optimaal foerageren

E=energieopname; h=behandelingstijd

optimalisatie=maximalisatie=E/h

E opnemen (eten) kost tijd = h
Zoeken naar E kost ook tijd = s

Baten = opgenomen E
Kosten = tijd om E op te nemen

→ E/h > E/(s+h)
-ja - achtervolgen nee - laten gaan

als s klein is - predator is specialistisch
als s groot is - predator is generalistisch

Prooikeuze
tijd die nodig is om een prooi te vinden (zoektijd)
tijd die nodig is om te vangen en op te eten (behandelingstijd)
prooigrootte
prooikwaliteit

Functionele response

-Type 1: predatie (P) neemt toe bij toenemende dichtheid aan prooidieren (N). De predator heeft geen behandeltijd maar zal wel verzadigd raken.

-Type 2: predatie (P) neemt toe bij toenemende dichtheid aan prooidieren (N). De predator heeft wel behandeltijd en zal wel verzadigd raken.

-Type 3: predatie (P) neemt toe bij toenemende dichtheid aan prooidieren (N). De predator heeft wel behandeltijd, zal verzadigd raken en kiest voor een andere prooi (switching) wanneer de dichtheid van een prooi te laag wordt.

—> effect van Type III op fluctiaties in aantallen predatoren en hun prooi uitleggen

—>uitleggen wat ‘switching betekent voor fluctuaties in de prooi- en predatorenpopulaties

—> funtionele response gebruiken bij bepalen van prooivoorkeur

lokale en Metapopulatie

Lokale populaties hebben instabiele predator-prooi relatie

Metapopulaties hebben een cyclische relatie tussen predator-prooi doordat in individuele populaties de prooi aan de predator kan ontsnappen

Lokale populaties hebben grotere aantalsschommelingen dan de metapopulatie.
Grotere patches herbergen vaker een populatie voor langere tijd.
Kleine patches hebben vaker een tijdelijke populatie (kleiner target voor kolonisatie en grotere kans op uitsterven).

Vroege en late successie

Vroege successie:
• soortenrijkdom omhoog
• heterogeniteit omhoog
• aantal niches omhoog

Late successie:
• concurrentie omhoog
• dominantie omhoog
• soortenrijkdom omlaag

Inter en intra specifieke concurrentie en specialisatie

Intraspecifieke concurrentie: individuen van dezelfde soort concurreren of sluiten elkaar uit in het gebruik van hulpbronnen met verminderde groei, overleving of fitness tot gevolg.
Interspecifieke concurrentie: individuen van verschillende soorten concurreren of sluiten elkaar uit in het gebruik van hulpbronnen met verminderde groei, overleving of fitness tot gevolg —> er is efficientie in gebruik van limiterende hulpbron, bij verschillende omstandigheden doet 1 het beste

—> Specialisatie zorgt voor voortbestaan in concurerende omgeving (voedselgrootte, omgeving, etc.

Principe van competitieve uitsluiting (Gause) en co-existentie

Principe van competitieve uitsluiting (Gause):
In een stabiele omgeving kunnen twee soorten alleen duurzaam samenleven (coëxisteren) wanneer ze verschillende niches bezetten.
Wanneer er geen niche-differentiatie is zal één concurrende soort de ander verdrijven

Fundamentele en gerealiseerde niche en niche differentiatie

Fundamentele niche (zonder interspecifieke concurrentie!): de combinatie van condities en hulpbronnen die het voorkomen, de ontwikkeling en reproductive van een soort mogelijk maakt.
Gerealiseerde niche: de condities en hulpbronnen die het voorkomen, de ontwikkeling en reproductive van een soort mogelijk maakt in de aanwezigheid van andere soorten die het voortbestaan beperken (interspecifieke concurrentie).

Evolutionaire consequenties van niche differentiatie (character displacement en niche differentiatie )

Character displacement: een morfologische aanpassing door competitie ter vermindering van de ondervonden interspecifieke competitie

Niche differentiatie: aanpassingen van soorten aan nieuwe omgeving en / of hulpbron

‘Character displacement’ is het gevolg van concurrentie (nu, of in het verleden)
Niche-differentiatie kan het gevolg zijn van concurrentie, maar dat hoeft nie

Soortenrijkdom (definitie en verklaringen)

biodiversiteitsindex

Soortenrijkdom (species richness): aantal soorten in een gebied

Biodiversiteitsindex: een index die zowel soortenrijkdom als de verdeling van individuen over soorten weegt (eveness)

wordt bepaald door nichebreedte en overlap, samen met de beschikbare hulpbronnen.

Verklaringen
-regionaal effect van nutriënten Hoge beschikbaarheid van nutrienten kan soortenrijkdom verminderen:Soorten die nutrienten efficient kunnen gebruiken zullen gaan domineren en andere soorten wegconcurreren

-lokaal niche gebruik De hoeveelheid aan mogelijke hulpbronnen en hoe soorten deze hulpbronnen gebruiken bepaalt soortenrijkdom.

-effecten van predatie Predatoren zorgen voor hogere soortenrijkdom door het voorkomen van competitieve uitsluiting tussen prooisoorten

effecten van parasieten Parasieten zorgen voor hogere planten soortenrijkdom door het voorkomen van competitieve uitsluiting

-effecten van verstoring Uitgangspunt: niches van soorten overlappen sterk met naar verwachting competitieve
uitsluiting (evenwichtstheorie rondom K) Een verstoring: voorkomt competitieve uitsluiting door fluctuaties in milieufactoren (niet-
evenwichtstheorie) en zorgt er voor dat concurrentie krachtige soorten niet domineren

-ruimtelijke factoren (eilandtheorie)
-Kolonisatie (‘distance effect’) Hoe groter de afstand van een eiland tot het vaste land, of hoe kleiner het eiland, hoe kleiner de kans op kolonisatie door soorten.
-Extinctie (‘area effect’): Hoe kleiner het eiland, hoe kleiner de populatie en hoe groter de kans op uitsterven.
-Migratie effect (I): Hoe meer soorten al aanwezig zijn, hoe minder er bij komen.
-Extinctie effect (E): Hoe meer soorten op een eiland hoe hoger de extinctie

Voedselwebben (definitie)

Trofische niveau’s

gildes

sleutelsoort

Voedselwebben: zijn representaties van hoe soorten zich met andere soorten uit een gemeenschap voeden

Trofische niveau’s

Veel organismen zijn omnivoren: ze eten organismen van verschillende trofische niveau’s

Gildes: soorten binnen een trofisch niveau met een vergelijkbaar dieet. (Voorbeeld: Bladetende sprinkhanen en kevers)

Sleutelsoort: Als bij uitsluiting van een soort, een cascade optreedt op andere trofische niveau’s

primaire productie (bruto en netto)

staande biomassa

Primaire productie: De snelheid waarmee zonne-energie of chemische energie opgevangen wordt en omgezet wordt in chemische bonden, door fotosynthese of chemosynthese

—> wordt bepaald door temperatuur, neerslag, N en P

Bruto primaire productie (BPP)
Definitie: de snelheid waarmee energie wordt opgevangen en wordt gebruikt door producenten, binnen een gegeven gebied
Eenheid: energie per oppervlak per jaar (b.v. kJ m-2 jr-1)

Netto primaire productie (NPP)
Definitie: de snelheid waarmee energie door producenten wordt opgevangen, gebruikt en omgezet in biomassa, binnen een gegeven gebied
Eenheid: energie per oppervlak per jaar (b.v. kJ m-2 jr-1), of: geproduceerde biomassa per oppervlak per jaar (b.v. g m-2 jr-1)
NPP = BPP – respiratie

Staande biomassa
Definitie: biomassa van producenten binnen een gegeven gebied
Eenheid: biomassa per oppervlak (b.v. g m-2

Secondaire productie

Secundaire productie: De snelheid waarmee de biomassa van consumenten accumuleert binnen een gegeven gebied

Subsystemen van het ecosysteem (autotroof, herbivore en detrivoren)

Energie stromen bepalen de structuur van trofische pyramides

Consumptie efficiëntie = Geconsumeerde energie / NPP

Assimilatie efficiëntie = Geassimileerde energie / geconsumeerde energie

Netto productie efficiëntie = Netto productie energie / geassimileerde energie

Biomassa = Netto productiviteit x verblijftijd biomassa

• Hoge beschikbaarheid van N en P, relatief veel neerslag → hoge NPP
• Kruidachtige planten en gras zijn dominant → goed verteerbaar → hoge consumptie efficiëntie van herbivoren, en een relatief hoge assimilatie efficiëntie
• Goed beschermd gebied → geen stroperij

Biomassa stromen zijn gerelateerd aan C stromen: want ongeveer 50% van de biomassa bestaat uit C

koolstofcyclus

stikstofcyclus

De waardes van biodiversiteit
• Intrinsieke waardes
• Instrumentele waardes:
- Culturele dientsen
- Ondersteunende diensten
- Regulerende diensten
- Productie diensten

De waardes van biodiversiteit
• Intrinsieke waardes
• Instrumentele waardes:
- Culturele dientsen
- Ondersteunende diensten (oordelen van biodiversiteit die het goed functioneren van ecosystemen mogelijk maken)
- Regulerende diensten (voordelen van biodiversiteit die het milieu van de aarde leefbaarder maken voor mensen)
- Productie diensten

Oorzaken van biodiversiteitsverlies

Habitat verlies
Overexploitatie
Klimaatsverandering
Invasieve soorten
Vervuiling

Habitat verlies: Hoe meer habitat je verliest, hoe sneller je soorten verlies + habitatfragmentatie (dmv weg wordt habitat in 2en gedeeld)
Overexploitatie = jacht (vissen)
Klimaatsverandering: over algemeen hogere temperatuur, en neerslagpatronen veranderen
-verandering in fenologie (groei, bloeiseizoen, reproductie)
-veranderingen in gedrag
—>veranderingen in prestaties en verspreiding
Mogelijke gevolgen van opwarming:
• Verhoogde fotosynthese-snelheid (hogere CO2 opname)
• Verhoogde decompositie-snelheid en respiratie-snelheid (meer CO2 verlies)
Deze veranderingen kunnen klimaatsverandering dan wel remmen, dan wel versnellen
Invasieve soorten (verspreiding tuinplanen, ontsnapte dieren, jachtdieren, biologische pestcontrole, ongelukken (spinnen met landbouw)
Vervuiling (vermesting, verzuring, pesticiden, zware metalen, licht, geluid)

één grote of meerdere kleine gebieden? (Single large or several small (SLOSS)

metapopulaties

Definitie: “Een collectie van sub- populaties die in geïsoleerde gebieden leven die via verspreiding gelinkt zijn”
• Sub-populaties zijn vaak niet stabiel (en soms sterven ze uit)
• De kans op kolonizatie hangt van isolatie
• Het risico op uitsterven is groter voor kleinere populaties in kleine gebieden

mortaliteit

nataliteit

overleving

Netto reproductiefactor

generatietijd

groeisnelheid

(R0) =

(Tc) =

(r) =

(R) =

(K) =

(ax) =

(lx) =

(qx) =

(bx)

r = ln (R) = ln (R0) / Tc

Tc = som x(lx*bx) / som lx*bx

N1 = N0 * R

Nt = N0 *R^t

basis reproductie getal (R0) = het gemiddelde aantal nakomelingen dat een gemiddeld individu voortzet tijdens zijn leven (geboorte tot sterfte)

Generatietijd (Tc) =

relatieve groeisnelheid (r) = aantall individuen per eenheid tijd en per individu dat wordt toegevoegd of verwijderd van de populatie

Groeifactor (R) = de factor waarmee de grootte van de populatie veranderd per eenheid tijd

Draagkracht (K) = —> r=0 en R=1

(ax) = aantal individuen dat een bepaalde leeftijdsklasse heeft bereikt

(lx) = overlevingsaantal; de fractie van het originele aantal dieren dat nog leeft aan het begin van een bepaalde tijdsinterval.

(qx) = sterftesnelheid

(bx) = geboortesnelheid

Exponentiële groei:

dN/dt = r * N

Nt = N0 e^(r * t) = N0 * R^t

dB/dt = r * B

Bt = B0 * e^(r * t)

ln (Bt) = ln B0 + r * t → logaritmise schaal voor rechte lijn

Logistische groei

dB/dt = r * B [1 - (B/K)]

dB/dt * 1/B = K

dB/dt * 1/B = r * [1 - (B/K]

dB/dt = r * B * [1 - (B/K)] = r * B - (r/K) * B²

Maximum Sustainable Yield (MSY)

Fixed effort oogsten

MSY - de surplus productie oogsten;

als r>MSY → populatie neemt toe

als r< MSY → populatie neemt af

Fixed effort - afnemende populatie resulteerd in een kleinere vangst. → veiliger, omdat een populatie niet precies geschat kan worden en er te snel te veel gevangen wordt.

De Wit vervangingsexperiment =

relative yield total (RYT) =

De Wit vervangingsexperiment = om de competitie tussen 2 plantensoorten te meten en te bepalen of een ‘intercropping system’ een hogere oogst heeft dan van de twee aparte gewassen.

relative yield total (RYT) = informatie over de productiviteit van het intercroppingsysteem (dit is de bovenste horizontale lijn in het diagram)

competitie co-efficiënt =

(K1 - N1 - a12 N2) / K1

lotka-Volterramodel (zonder predator!)

dNt/dt = r1 * N1 (K1 - N1 - a12 N2) / K1

dNt/dt = r2 * N2 (K2 - N2 - a21 N1) / K2

zero- isocline lijn =

-N1 = 0 → N2 = K1 / a12
-N2 = 0 → N1 = K1

vectors tekenen in deze grafieken

competitie co-efficiënt = weerspiegeld de relatie tussen inter en intraspecifieke concurrentie

(K1 - N1 - a12 N2) / K1 → resterend deel van de draagkracht

lotka-Volterramodel ——> voor interspecifieke concurrentie zonder predator

dNt/dt = r1 * N1 (K1 - N1 - a12 N2) / K1

dNt/dt = r2 * N2 (K2 - N2 - a21 N1) / K2

zero- isocline lijn = de lijn waarbij dN/dt = 0 → de lijn met combinaties van de populatiegrootte van soort 1 en soort 2 waarbij de populatiegroei van soort 1 0 is
-N1 = 0 → N2 = K1 / a12
-N2 = 0 → N1 = K1
→ voor soort 2 andersom!

als K1 / a12 > K2 → K1 > a12 * K2

uitgaande van deze lijnen kan worden voorspelt of er een evenwicht zal ontstaan of dat 1 soort de andere verdrijft.

Lotka-Volterra vergelijkingen (met predator)

-dN/dt = rN - aPN
-dP/dt = faPN - qP

-dN/dt = rN - aPN
-dP/dt = faPN - qP

r = intrinsieke groeisnelheid
N = prooidichtheid
P = predatordichtheid
a = gevangen fractie van de prooipopulatie per predator per tijdseenheid
f = aantal predators die kan worden voortgebracht door consumptie van één eenheid prooi
q = mortaliteit predator per tijdseenheid

Absolute snelheden =
relatieve eenheden =

dP/dt = It - Ut = Pt+1 - Pt

Ut = k * Pt → Pt = Ut / k

positieve feedback =
negatieve feedback =

Mean residence time (MRT) =
Turnover rate (TO) =

MRT = Pt / Ut en TO = Ut/Pt

in evenwichtssituatie —>
MRT* = P* / U* en TO = U* / P* = I* / P*

Resistance = veerconstante; hoeveelheid druk/weerstand dat een systeem kan bieden tegen verstoringen
Resilience = Veerkracht; hoe snel een systeem het evenwicht kan herstellen na verstoring

resilience = TO

herbivorensysteem:
Consumptie = NPP CE - mortaliteit = NPP (1-CE)
Assimilatie = consumptie AE - Faeces = consumptie - assimilatie
Net productie = assimilatie * NPE - respiratie = assimilatie - net productie

Ecological efficiency = NP hoger trofisch niveau / NP lager trofisch niveau

DOM-systeem

Detrivoren-systeem

aannames:

Absolute snelheden = uitgedrukt in nummers of massa per tijdseenheid
relatieve eenheden = gebaseerd op de grootte van de pool

dP/dt = It - Ut = Pt+1 - Pt
Pt+1 = Pt + It + Ut

Pt = de pool op tijd t
It = input
Ut = output

Ut = k * Pt → Pt = Ut / k

k = decompositie snelheid

positieve feedback = de gevolgen van een proces beïnvloeden de snelheid van het proces, waarbij het proces wordt versnelt → destabilizing effect
negatieve feedback = het proces wordt vertraagt → stabilizing effect

Mean residence time (MRT) = de tijd die nodig is om de pool te vervangen
Turnover rate (TO) = fractie van de pool dat wordt vervangen per tijdseenheid

herbivorensysteem:
Consumptie = NPP CE - mortaliteit = NPP (1-CE)
Assimilatie = consumptie AE - Faeces = consumptie - assimilatie
Net productie = assimilatie * NPE - respiratie = assimilatie - net productie

—> aanname dat het systeem in evenwicht is en dus de totale biomassa van de herbivoren constant is, dus mortaliteit is dan gelijk aan Net production

Ecologische efficiëntie = de ratio tussen de productie van hoger niveau en de productie van een lager niveau

DOM = dead organic matter

Detrivoren-systeem → AE=1;

aannames:

1) NPP is onafhankelijk van de biomassa van de vegetatie

2)CE van herbivoren is onafhankelijk van de biomassa van de vegetatie en de biomassa van de herbivoren →

3)De koolstofpool in de vegetatie wordt als constante beschouwd en de DOM productie wordt aangenomen om gelijk te zijn aan sterfte + faeces

4)De DOM pool in de bodem wordt aangenomen als constant

5)De comsumptie/humification ratio van vers DOM wordt aangenomen als constant