HOOFDSTUK 6 - BIOLOGIE
### Samenvatting Biologie H6 Soorten en populaties
6.1 De verwantschap tussen soorten:
Vroeger gebruikten biologen uiterlijke overeenkomsten (kan misleidend zijn) en de mogelijkheid om vruchtbare nakomelingen te krijgen om te bepalen of individuen tot dezelfde soort behoorden. Tegenwoordig gebruiken ze DNA om de indeling van soorten te bepalen:
- Ze analyseren genen met eiwitten die voorkomen in veel verschillende organismen.
- Ook gebruiken ze de DNA-barcode (specifieke basenvolgorde om soorten te herkennen). Bij dieren halen ze een stukje DNA afkomstig uit de mitochondria en bij planten uit de chloroplast.
Als twee verschillende soorten met elkaar kruisen en een levende nakomeling krijgen, heet dit een hybride. Hybriden zijn meestal onvruchtbaar.
Elke soort krijgt een wetenschappelijke naam die bestaat uit twee delen:
- Eerst de geslachtsnaam (met een hoofdletter)
- Daarna de soortaanduiding (met een kleine letter)
- Dit is de binominale naamgeving
- Voorbeeld: ezel = Equus africanus en een bergzebra = Equus zebra
Biologen delen soorten in op basis van verwantschap met andere soorten: taxonomie.
- De taxonomie plaatst organismen in groepen: organismen -> soorten -> geslachten -> families -> orden -> klassen -> afdelingen -> rijken -> domeinen.
- Voorbeeld: een kuifmees en koolmees hebben veel overeenkomsten en horen tot hetzelfde geslacht, maar kuifmezen en staartmezen hebben grotere verschillen en horen tot dezelfde orde.
- Rassen maken geen deel uit van de taxonomie.
- Er zijn drie domeinen met een eigen type rRNA: de archaea, de bacteriën en de eukaryoten. Archaea en bacteriën zijn beide prokaryoten (geen kernmembraan) en bacteriën en eukaryoten hebben cellen met een dubbele laag fosfolipiden.
- Er zijn ook drie rijken: het plantenrijk, het dierenrijk en het bacterierijk.
Met genen die met constante snelheid muteren, kunnen biologen vaststellen in hoeverre soorten verwant zijn.
- Hoe groter het aantal verschillende mutaties in het gen, hoe minder nauw verwant soorten zijn.
6.2 Populaties:
Als alle organismen in hetzelfde gebied leven, vormen ze een populatie. Om achter de populatiegrootte te komen, is tellen een tijdrovende optie; schatten is een geschiktere werkwijze. De vangst-terugvangstmethode is een manier om een populatiegrootte te berekenen.
- Je verspreidt vallen over het leefgebied en geeft de gevangen populatie (n1) een merkteken. Een aantal dagen later vang je in hetzelfde gebied opnieuw een deel van de populatie (n2), waarvan een deel al een merkteken heeft (n3).
\[ N = \frac{n1 \times n2}{n3} \]
De populatiegrootte wordt beïnvloed door geboorte, sterfte en immigratie/emigratie. Er is altijd één factor die de groei van een populatie belemmert: de beperkende factor, bijvoorbeeld het voedselaanbod of de territoria. De maximale capaciteit van een gebied om voldoende voedsel en schuil- en nestplaatsen te leveren, wordt de draagkracht van een gebied genoemd.
Menselijke activiteiten bedreigen een miljoen soorten met uitsterven, waardoor de soortensamenstelling afneemt. Natuurbeheer probeert dit te voorkomen.
- Een gezond ecosysteem is belangrijk voor dieren, planten en mensen.
- Zo’n gezonde leefomgeving biedt schone lucht, genoeg/gezond voedsel en veiligheid (tegen natuurkrachten bijvoorbeeld).
Versnippering = het opdelen van een leefgebied in kleine stukken.
Ontsnipperen = het weer samenvoegen van kleine stukken leefgebied door bijvoorbeeld ecoducten, vistrappen, dassentunnels of paddenschermen.
Een andere optie is dieren uitzetten, zodat hun knagen en grazen het leefgebied aantrekkelijker maakt voor andere soorten. Dit kan een verstoring veroorzaken: een snelle en blijvende verandering in een ecosysteem waardoor er een kale vlakte overblijft.
Diersoorten kunnen uit gebieden verdwijnen; beheerders proberen ze dan opnieuw uit te zetten in de hoop dat er een levensvatbare populatie ontstaat: herintroductie.
6.3 Soorten in hun omgeving:
- Een invloed van een organisme is een biotische factor: zoals urine, dode dieren of plantenresten.
- Invloeden niet gekoppeld aan organismen (levenloos) zijn abiotische factoren: zoals temperatuur, water of lucht.
Een leefomgeving die voldoet aan de specifieke biotische en abiotische eisen van een soort = een habitat (of standplaats voor planten). De specifieke eisen verschillen per soort. Iedere abiotische factor heeft voor een soort een minimum- en maximumwaarde: de tolerantiegrenzen. Buiten de grenzen gaat de soort dood.
De individuen hebben binnen een populatie kleine verschillen voor de waarden waar ze het best welvaren. Voor de totale populatie levert dat een optimumgebied op waar het grootste aantal organismen het best functioneert. De tolerantiegrenzen en het optimumgebied worden grafisch weergegeven in een tolerantiecurve.
Verschillende soorten in dezelfde habitat hoeven geen concurrenten van elkaar te zijn als ze een eigen niche hebben. Ze maken dan ieder verschillend gebruik van de mogelijkheden die de omgeving biedt en vermijden daardoor concurrentie. Een niche is een omschrijving van hoe een soort de omgeving gebruikt en beïnvloedt.
Soorten hebben allemaal adaptaties die hun kans op overleven verhogen.
- Deze aanpassingen in een uiterlijk kenmerk of gedrag zijn erfelijk en komen tot stand door langdurige selectieprocessen. Door mutaties ontstaan nieuwe allelen die soms leiden tot een betere overlevingskans.
- Hierdoor groeien populaties ook, doordat de nakomelingen langer leven en meer nakomelingen krijgen.
- Het vermijden van ongunstige veranderingen in de omgeving is ook een vorm van adaptatie.
6.4 Relaties tussen soorten:
De meeste planten overleven beschadiging door vraat. Carnivoren (vleeseters) moeten hun prooien vangen en doden: predatie.
Als een soort een ander soort eet, is er sprake van een voedselrelatie.
- Sprinkhanen hebben een voedselrelatie met planten en muizen. De organische stoffen met energie gaan zo van de plant naar de adder. Dit vormt een voedselketen (begint altijd bij producenten).
- Aan elkaar gekoppelde voedselketens in een ecosysteem vormen een voedselweb.
Predatoren gebruiken hun zintuigen om een prooi op te sporen en gebruiken diverse vangtechnieken. Prooidieren en planten beschermen zichzelf tegen predatoren op verschillende manieren (stekels, camouflage, chemische stoffen of holen graven).
- Snelle voortplanting is ook een manier om als prooisoort te overleven.
De relatie tussen een prooi en zijn natuurlijke vijand noemen we predator-prooirelatie.
- Het aantal predatoren hangt af van het aantal prooidieren (voedsel). Als er weinig prooidieren zijn, kunnen er minder predatoren leven.
Naast voedselrelaties komen er ook langdurige relaties tussen individuen van twee soorten voor: symbiose. Er zijn drie vormen van symbiose:
- Mutualisme: een +/+ relatie. Beide soorten hebben een voordeel (bijv. impala en roodsnavelossenpikker of hommel en bloemen).
- Commensalisme: een +/0 relatie. Een soort heeft voordeel en de ander heeft geen effect (bijv. zuigvisjes en zeedieren. Zuigvisjes hechten zich met hun zuignap aan een haai/schildpad om mee te liften. Epifytisme: planten, algen en korstmossen die op andere planten groeien en geen voedsel onttrekken).
- Parasitisme: een +/- relatie. Een soort heeft een voordeel en de ander heeft een nadeel (bijv. parasieten zoals een hondenteek of veerluizen bij vogels).
Ziekte kan een voedselketen verstoren, zoals het RHD2-virus onder konijnen in 2015. 75% van de konijnenpopulatie stierf, waardoor de vossen wegtrokken (gebrek aan voedsel) en pas terugkwamen toen de konijnenpopulatie hersteld was. Gif is ook een verstoring van voedselketens. Als boeren gewasbeschermingsmiddelen spuiten op insecten, wordt dat in de voedselketen doorgegeven, beginnend bij spitsmuizen en eindigend bij uilen en torenvalken. Doordat zij meerdere muizen met gifstoffen eten, treedt accumulatie (ophoping) op. De concentratie gifstoffen neemt bij elke schakel in de voedselketen toe.
- Sommige gifstoffen zijn persistent: breken zo langzaam af dat ze nog jaren kleine dieren vergiftigen (deze stoffen zijn verboden).
6.5 Nieuwe en kwetsbare populaties:
Fitness = het vermogen om bepaalde allelen door te geven aan de volgende generatie.
Soms zijn populaties te klein, waardoor individuen alleen met familieleden kunnen paren, wat leidt tot een gebrek aan genetische variatie. Nakomelingen zijn dan vaker homozygoot voor een groot deel van hun allelen.
- In kleine groepen zijn enkele leden drager van een bepaald allel. Als deze leden sterven voordat ze voort
planten, verdwijnt hun allel, waardoor een verandering in allelfrequentie optreedt door toeval: genetic drift.
De verandering van allelfrequenties door toeval komt ook voor als het aantal individuen sterk afneemt door bijvoorbeeld een milieuramp. Het aantal genen neemt ook sterk af: flessenhalseffect. Er vindt dan herstel plaats door de overlevende individuen.
Het herstel leidt tot een populatie met een veel kleinere genetische variatie. Hetzelfde gebeurt bij het ontstaan van een nieuwe populatie door een klein aantal individuen van de oorspronkelijke populatie: stichtereffect.
Een eiland krijgt nooit zoveel soorten als op het vasteland. Charles Darwin zag dat in de 19e eeuw op de Galapagoseilanden. Dit legde de basis voor zijn eilandtheorie:
- Deze beschrijft het verband tussen de grootte van een eiland en het aantal soorten en de afstand tot het vasteland.
- Hoe groter het eiland, hoe groter het aantal soorten.
- Hoe verder van het vasteland, hoe minder soorten.
De immigratie en extinctie bepalen de evenwichtssituatie van het aantal soorten op een eiland. De eilandtheorie is toepasbaar op alle soorten afgescheiden gebieden zoals meren, bergen of afgesloten stukjes bos.