1 / 69

Fysiologie Ecologie Arthur Rep

Fysiologie Ecologie Arthur Rep. Wat gaat het om?. Wat is de rol van de ecologie in de maatschappij? Hoe passen organismen zich aan aan veranderende omstandighe-den en wat zijn hiervan de gevolgen op lange termijn (=evolutie)? Waarom zijn verspreidingspatronen in de natuur zelden random?

caden
Télécharger la présentation

Fysiologie Ecologie Arthur Rep

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Fysiologie Ecologie Arthur Rep

  2. Wat gaat het om? • Wat is de rol van de ecologie in de maatschappij? • Hoe passen organismen zich aan aan veranderende omstandighe-den en wat zijn hiervan de gevolgen op lange termijn (=evolutie)? • Waarom zijn verspreidingspatronen in de natuur zelden random? • Welke modellen beschrijven de groei van populaties en hoe worden de aantallen gereguleerd? • Hoe interacteren verschillende populaties met elkaar (o.a. predatie, competitie, symbiose)? • Hoe beschrijf je de structuur van levensgemeenschappen? • Hoe ontwikkelen levensgemeenschappen zich? • Wat zijn ecosystemen (voedselpiramiden of -webben, trofieniveaus, energiehuishouding)? • Stofkringlopen (koolstof, stikstof, fosfor) • Effecten van menselijk handelen

  3. Bodemkunde • Bodemkundewaarom? • keten van grond tot mond • hoe nemen organismen stoffen op uit de bodem? • hoe reageren organismen op aanwezige stoffen? • worden stoffen afgebroken? Bodem= grond op bepaalde plek Grond= materiaal waaruit bodem bestaat Drie fasen: Gasvormige faseVloeibare faseVaste fase

  4. Gasvormige fase • wortelademhaling en respiratie van micro-organismen  hoog CO2 –gehalte • microhabitat zeer variabel • waterverzadigde bodem  laag O2 -gehalte

  5. Vloeibare fase • Vochtkarakteristiek- veldcapaciteit pF=2,2- verwelkingspunt pF=4,2- vochtleverend vermogen= Δvocht% (pF2,2-pF4,2) • Bodemvocht met opgeloste stoffen • Door adhesie capillaire werking  zuigspanning 1 cm waterkolom = -102 Pa = pF0 10 cm waterkolom = -103 Pa = pF1 1m waterkolom = -104 Pa = pF2 10 m waterkolom = -105 Pa = pF3 100 m waterkolom = -1 MPa = pF4 pF = -log (cm waterkolom)

  6. 35 25 40 Vaste fase • Minerale bestanddelen- zand 50-2000 µm geen adsorptie houdt weinig water vast • - stof of silt 2-50 µm geen adsorptie houdt meer water vast • - klei of lutum <2 µm wel adsorptie houdt veel water vast • Bodemclassificatie met textuurdriehoek

  7. Vaste fase • Organische stof- planten- en dierenresten- humus ontstaat na degradatie en polymerisatie - houdt veel water vast- groot adsorptievermogen

  8. Het adsorptiecomplex l • Kleideeltjes en humus binden kationen • Adsorptiecomplex = klei-humuscomplex • Uitwisselend vermogen = CEC (cation exchange capacity) Tabel 2 CEC van enkele bodembestanddelen bodembestanddeel grootte in µm oppervlak m2/g CEC in meq/100 g kaoliniet 0,1-5,0 5- 20 3- 15 illiet 0,1-2,0 100-200 15- 40 montmorilloniet 0,01-1,0 700-800 80-150 organische stof 200-400 _ • Afhankelijk van pH • Belangrijk instrument milieuwetgeving

  9. Het adsorptiecomplex ll • (Water)bodemkwaliteitNorm geldt voor sediment met 10% org.stof en 25% lutum

  10. pH en redoxpotentiaal • pH • pH-H20 meet reële zuurgraad • pH-KCl meet potentiële zuurgraad = maat voor verzadiging van het adsorptiecomplex • pH-H20 varieert meer dan pH-KCl • redoxpotentiaal • Geoxideerde bodem Eh=+800 mV • Heterotrofe activiteit doet Eh dalen tot +500 mV • In anaëroob (methanogeen) sediment Eh=-450 mV

  11. Waterhuishouding • Waterpotentiaal= -R.T.i.M.10–3 Mpa • totaal= pressure + solutes • Watertransport door membranen wordt gefaciliteerd door aquaporinen

  12. Wateractiviteit • In levensmiddelenmicrobiologie gebruikt men begrip wateractiviteit aw •  = RT ln aw /V

  13. Planten - watertransport • Transpiratie • Buitenlucht =-10...-100 MPa • Ademholte =-7,0 MPa • Celwanden =-1,0 Mpa • Cohesie en adhesie =capillaire kracht • Xyleem =-0,8 Mpa • Worteldruk door ionenopname • Centrale cylinder =-0,6 Mpa • Bodemvocht • =-0,3 MPa

  14. Transpiratie

  15. Watertransport Hoe verklaar je de dikteveranderingen?

  16. Huidmondjes • Sluitcellen: • nemen K+-ionen op • opname water door afname waterpotentiaal • door toename turgor wordt opening groter

  17. 2.1 Essentiële nutriënten

  18. Essentiële nutriënten • Essentiële voedingsstoffen: • Nodig voor groei en reproductie bij verschillende plantensoorten • Kunnen niet worden vervangen door andere elementen • Hebben een directe functie • Minimumwet van Blackman: • Eindresultaat van groei wordt bepaald door factor die minimaal aanwezig is

  19. Opname nutriënten • Selectieve opname door: • concentratieverschil • membraaneigenschappen • ladingsverschil • carriers

  20. Transport door de wortel • Wortelstelsel • groot oppervlak door wortelharen • extra opname met hulp van mycorrhizae • Transport • in schors via apoplast en symplast • endodermis sluit apoplast af door Bandjes van Caspari

  21. Het adsorptiecomplex lll • Zure regen • pH is ook van belang voor beschikbaarheid

  22. Suikertransport • Verschil plant-dier:

  23. Pressure flow • Pressureflow = Drukstroom • is gevolg van hydrostatische drukverschillen die door osmose zijn ontstaan

  24. Waterhuishouding bij dieren • Terug naar de nieren

  25. Waterhuishouding bij dieren • Deze vis leeft in zoet/zout water

  26. Waterhuishouding bij dieren • Deze vis leeft in zoet/zout water

  27. Einde deel 1

  28. Inleiding ecologie • Ecologie = wetenschappelijke studie van de interacties tussen organismen en hun omgeving • Observationeel en experimenteel onderzoek- lab- en veldexperimenten moeilijk- wiskundige modellen en simulaties • Wederzijdse beïnvloeding organisme en omgeving- korte termijn: fysiologische adaptatie, verschuiving genfrequenties- lange termijn: evolutie • Omgeving: biotische en abiotische factoren

  29. Ecologie - integratieniveaus • Gemeenschapsecologie onderzoekt interacties tussen soorten binnen gemeenschap • Autoecologie onderzoekt invloed van omgevingsfactoren • Populatie-ecologie onderzoekt samenstelling populatie • Systeemecologie kijkt naar verband tussen gemeenschap en milieu Ecologie is onmisbaar in onderzoek naar milieuproblemen Biosfeer = som alle ecosystemen

  30. Biosfeer – abiotische factoren • Bioom = globaal ecosysteem in klimaatzone • Temperatuur- snelheid bioprocessen- lichaamstemperatuur • Water- osmoregulatie, uitdroging • Licht- fotosynthese, daglengte • Wind- transpiratie, uitdroging • Bodem- mineralen, pH • (Periodieke) verstoring

  31. Zoetwatersystemen • Verticale stratificatie bij diepe meren (wielen, zandputten, grindgaten)Beneden spronglaag of thermocline in eutrofe meren anaëroob

  32. Autoecologie • Organismen overleven en reproduceren binnen bepaalde grenzen • Regulators besteden energie aan homeostase, conformers variëren met de omgeving • Habitat = woonplaats • Allocatieprincipe = organisme moet zijn energie verdelen over activiteiten

  33. Natuurlijke selectie en adaptatie Feit 1 Potentieelexponentiële groei Conclusie 1 Strijd om het bestaan tussen individuen Feit 2 Waargenomen steady state Conclusie 2 Survival of the fittest Feit 4 Elk individu is uniek Feit 3 Hulpbronnen zijn beperkt Conclusie 3 Graduele verandering over langere tijd: evolutie Feit 5 Variatie is erfelijk

  34. Natuurlijke selectie en adaptatie • Summarizing Darwin’s ideas: • • Natural selection is this differential success in reproduction, and its productis adaptation of organisms to their environment • • Natural selection occurs from the interaction between the environment andthe inherent variability in a population • • Variations in a population arise by chance, but natural selection is not achance phenomenon, since environmental factors set definite criteria forreproductive success

  35. Adaptatie • Adaptatie heeft evolutionaire basis- variatie milieu mag niet te groot zijn- fysiologische aanpassing- morfologische aanpassing- gedragsverandering- genetische verandering, evolutie

  36. Populatie-ecologie • Populatie = individuen van een soort in één gebied • Dichtheid = aantal per ruimte-eenheid- diverse bemonsteringstechnieken- merk-terugvangmethode

  37. Dispersie • Dispersie = verspreidingspatroon- random: Poisson-verdeeld s=m - groepsgewijs: s>m - regelmatig: s< m

  38. Statistische toetsing l • Statistische toetsing van een verspreidingspatroon • aantal dieren x per monster totaal • 0 1 2 3 4 5 6 7 _ • A Regelmatig aantal monsters 0 2 4 8 4 2 0 0 20 • (uniform) totaal aantal dieren 0 2 8 24 16 10 0 0 60 _ • B Toevallig aantal monsters 2 3 3 3 5 2 2 0 20 • (random) totaal aantal dieren 0 3 6 9 20 10 12 0 60 _ • C Groepsgewijs aantal monsters 5 3 1 1 2 4 4 0 20 • (clusters) totaal aantal dieren 0 3 2 3 8 20 24 0 60 _ • D Volgens Poisson aantal monsters 1.0 3.0 4.5 4.5 3.4 2.0 1.0 0.6 20 • totaal aantal dieren 0.0 3.0 9.0 13.5 13.6 10.0 6.0 4.9 60 _ • Poisson: P(x=0, 1, 2, 3, 4, enz.) = e–m·(1, m, m2/2!, m3/3!, m4/4!, enz.)

  39. Statistische toetsing ll • Is A random verdeeld? We berekenen: • - de standaardafwijking sn-1 uit de reeks 1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4, enz. en vinden sn-1 = 1.12 (variantie sn-12 = 1.26). • - de standaardafwijking sp volgens Poisson uit m en vinden sp = 1.73 (variantie sp2 = 3.00). • - sn-12 / sp2 is de dispersiecoëfficiënt • Hypotheses: • • H0 : dispersiecoëfficiënt = 1, de dieren zijn volgens het toeval verdeeld, • • Ha1: dispersiecoëfficiënt < 1, de dieren zijn regelmatig verdeeld, • • Ha2: dispersiecoëfficiënt > 1, de dieren zijn groepsgewijs verdeeld. • (n–1)·sn-12 • ———— is 2-verdeeld • sp2 • 19 ·1.26 • ———— = 7.98, dus Ha1 • 3.00

  40. Demografie • Demografie = studie naar geboorte- en sterftecijfers • - Leeftijdsopbouw, generatie- duur en sexratio • - Life table = tabel met leeftijd, overleving en nakomelingen van een cohort • Overlevingscurveoverleving nakomelingen- type I hoog weinig- type II gemiddeld gemiddeld- type III laag veel

  41. Life table koolmees

  42. Life-history • Life historySchema van reproductie en sterfte • Allocatie: nakomelingen of overleving?- aantal reproductieve episodes- aantal nakomelingen per episode- leeftijd aanvang reproductie

  43. Groeimodellen • Exponentieel model, geen beperkingen aan groeidN/dt = R.NNt=N0eRt • Logistisch model, groei beperkt tot plafond (K)dN/dt = R.N(K–N)/K • K Nt= 1+[(K–N0)/ N0].e–Rt • R = intrinsieke groeisnelheid • K = carying capacity • Simplistisch – in werkelijkheid interacties

  44. K- en r-strategieën

  45. Populatiebeperkende factoren • Dichtheidsafhankelijke factoren • - concurrentie om voedsel, broedplaatsen • - prooidichtheid • - uitscheiding van toxicanten • - stress • Dichtheidsonafhankelijke factoren- weer, klimaat, natuurrampen • In natuur mix van beide • Vaak cycli van hoge en lage dichtheid

  46. Einde deel 2

  47. Gemeenschapsecologie • Structuur van een gemeenschap • diversiteit: aantal en relatieve abundantie van soorten • individuele hypothese: soorten reageren onafhankelijk van elkaar op gradiënten • interactieve hypothese: structuur is samenspel tussen interacterende, van elkaar afhankelijke soorten

  48. Interacties

  49. Predatie • Predator eet prooi(herbivoor eet planten) • Aanpassingen:- cryptische kleuring- aposematische kleuring- mimicry (nabootsing)- doorns, stekels, kristallen- toxinen, smaakstoffen • Tussen predator en prooi bewapeningswedloop aposematische kleuring mimicry

  50. Competitie l • Interspecifieke competitie • Soorten met dezelfde ecologische niche sluiten elkaar uit

More Related