1.2 Voortgezette assimilatie bij planten

Theorie Planten en Ecologie
Voor de afsluitende toets in de 3e klas
1.1 Fotosynthese
Groene planten zijn in staat de fotosynthese (assimilatie) uit te voeren. Zo wordt het
altijd gezegd, maar fotosynthese kan alleen maar plaatsvinden in cellen met
bladgroenkorrels (chloroplasten). In plantencellen die geen bladgroenkorrels hebben
vindt geen fotosynthese plaats.
Een bladgroenkorrel zit vol kleurstoffen. De belangrijkste is bladgroen ofwel
chlorofyl, een groene kleurstof. Licht dat op bladgroen valt wordt geabsorbeerd.
Bladgroenkorrel met het licht absorberende chlorfyl
Zichtbaar wit licht bestaat uit licht van verschillende golflengtes. Elke golflengte heeft
een andere kleur. Zo heeft licht met een golflengte van ongeveer 700 nm de kleur
rood, ongeveer 520 nm is groen en 450 nm is blauwviolet. In een regenboog zie
je kleuren waaruit wit licht is opgebouwd.
Uit de figuren hier kun je zien dat bepaalde kleuren licht, zoals blauw, violet en rood,
door bladgroen wel geabsorbeerd worden, maar groen bijna niet. Groen licht wordt
teruggekaatst, daarom zijn bladeren voor ons groen.
Absorptiegrafiek van chlorofyl.
Je ziet dat blauw-violet en oranje-rood licht het meest
geabsorbeerd wordt.
Fototsynthese in een bladgroenkorrel
Zodra licht op de bladgroenkorrels valt, vindt de lichtreactie plaats. Hierbij ontstaat
zuurstof en wordt ATP gevormd. Er is water bij nodig. Een fractie van een seconde
later gebeurt de zogeheten donkerreactie (hier is geen licht meer bij nodig): de
energie uit de ATP wordt gebruikt om het energierijke glucose te maken.
De nettoreactie van de fotosynthese is:
6CO2 + 6H2O + lichtenergie ► C6H12O6 + 6O2
koolstofdioxide + water + lichtenergie ► glucose + zuurstof
De gevormde glucose kan niet als glucose in de cel blijven. De osmotische waarde
van het cytoplasma zou daardoor veel te hoog worden en dat is slecht voor de cel.
Glucose wordt dan ook meteen omgezet in zetmeel. De grote zetmeelmoleculen
hebben geen invloed op de osmotische waarde van de cel. Ze worden opgeslagen in
de bladgroenkorrels en in zetmeelkorrels (amyloplasten).
Zodra er glucose naar andere delen van de plant moet worden getransporteerd, zet
de cel het zetmeel weer om in glucose. Dat wordt opgelost in water door de plant
vervoerd worden. In andere delen van de plant wordt de glucose verwerkt,
bijvoorbeeld in een (aardappel-)knol waar het kan worden omgezet in zetmeel.
1.2 Voortgezette assimilatie bij planten
Planten zijn autotroof (zelf-voedend): ze kunnen met behulp van anorganische
stoffen en zonlicht glucose maken en vervolgens met behulp van glucose en een
aantal andere anorganische stoffen al hun lichaamseigen stoffen maken.
Koolhydraten (suikers)
De door de fotosynthese gevormde glucose wordt in de cel meteen omgezet in
zetmeel. Zetmeel, een meervoudige koolhydraat, bestaat uit een lange keten van
glucose. 's Nachts (wanneer er geen licht is) wordt het zetmeel weer afgebroken tot
glucose. Het wordt via de bastvaten naar andere delen van de plant vervoerd. Op
andere plaatsen, bijvoorbeeld in de wortel, kan er weer zetmeel van gevormd
worden. Zo wordt zetmeel opgeslagen in aardappels, maar ook in wortelstokken,
zaden (bijvoorbeeld bruine bonen) en in onrijpe vruchten.
Een ander belangrijke meervoudige koolhydraat is cellulose, de bouwstof voor de
celwand van elke plantencel. Ook cellulose bestaat uit lange ketens van glucose,
maar de manier waarop de glucosemoleculen met elkaar verbonden is anders dan bij
zetmeel. Het gevolg is dat cellulose een veel steviger molecuul is dan zetmeel. Elke
plantencel heeft de enzymen om uit glucose cellulose op te bouwen.
Uit glucose zijn allerlei andere suikers te vormen. Zo wordt glucose 'eenvoudig'
omgezet in het enkelvoudige fructose (vruchtensuiker). Koppel je twee moleculen
glucose aan elkaar, dan krijg je de tweevoudige suiker maltose (moutsuiker). Glucose
en fructose vormt sacharose. Sacharose is rietsuiker of bietsuiker, de gewone
suiker uit de suikerpot. De suikerbietplant slaat sacharose op als reservevoedsel in
z'n wortel (biet).
Vetten
Plantencellen beschikken over enzymen waarmee ze glucose kunnen omvormen
tot de bouwstenen van vetten. Zowel glycerol, de korte koolstofketen, als de daaraan
gekoppelde lange vetzuurketens worden uit glucose gemaakt. De plant gebruikt
vetten voor celmembranen en voor reservevoedsel. Veel zaden van planten bevatten
vet. Dat maakt pinda's tot een energierijke snack! Zonnepitten bevatten ook veel
(onverzadigd) vet, dat er uit geperst wordt bij de productie van zonnebloemolie.
Eiwitten
Planten maken ook hun eigen eiwitten. Daarvoor moeten ze glucose omvormen tot
aminozuren. Dat is iets minder eenvoudig dan de vorming van vetten en koolhydraten.
Dat komt doordat er behalve de herschikking van C-, H- en O-atomen enkele andere
anorganische stoffen nodig zijn. Elke aminozuur bevat een of meer stikstof en in
sommige aminozuren is zwavel (S) ingebouwd.
Voor de synthese van aminozuren heeft de plant dus een stikstofbron en een
zwavelbron nodig. Als stikstofbron dient meestal nitraat, NO3- , en de zwavelbron is
sulfaat, SO42-, allebei stoffen die in water opgelost in de bodem voorkomen. Met hulp
van deze anorganische stoffen en vele geschikte enzymen is de plant in staat alle
twintig verschillende aminozuren te maken. De cel kan er vervolgens alle benodigde
eiwitten mee opbouwen.
Ingewikkelde stoffen
Behalve koolhydraten, vetten en eiwitten maken plantencellen nog vele andere
soorten stoffen. In de chromosomen zit DNA, in de celwanden is niet alleen cellulose,
maar ook houtstof ingebouwd.
Veel enzymen werken alleen als er ook hulpstoffen zijn, bijvoorbeeld metaalionen of
vitamines. Zo werkt chlorofyl niet zonder de aanwezigheid van magnesium (Mg).
1.3 Beperkende factoren
In de figuur hieronder is een proefopstelling weergegeven waarin een plant in een
afgesloten ruimte veel licht krijgt. De lichtintensiteit is regelbaar.
Binnenin is de samenstelling van de lucht gelijk aan die van buiten. Planten kunnen
onder gunstige omstandigheden veel méér koolstofdioxide ‘verwerken’ dan er (in de
lucht) beschikbaar is. De glucose-opbrengst per minuut zou dus groter kunnen zijn,
als er maar meer koolstofdioxide beschikbaar was dan de ruim 0,03 % die er in de
atmosfeer aanwezig is. In dit geval is de hoeveelheid koolstofdioxide een
beperkende factor: de beperkende factor bepaalt de snelheid van het proces.
Als dezelfde plant in het donker zou worden gezet, is koolstofdioxide niet de
beperkende factor bij de fotosynthese, maar de lichthoeveelheid (die is nu 0). Nu staat
de fotosynthese zelfs stil. Nu is de lichtintensiteit de beperkende factor, de factor die
de snelheid van het proces bepaalt. De toename van de fotosynthesesnelheid zal bij
een bepaalde hoeveelheid licht weer stoppen door de beperkte hoeveelheid
koolstofdioxide. Je ziet in dat in de grafiek hieronder aan de horizontale streep.
Wat gebeurt er nu als we in de ruimte de hoeveelheid beschikbare koolstofdioxide
vergroten tot bijvoorbeeld 0,06%? De fotosynthesesnelheid zal in dit geval toenemen,
totdat licht - of een andere factor - beperkend wordt.
Samenvattend: de snelheid van een proces wordt altijd bepaald door een beperkende
factor. De temperatuur kan beperkend worden: maak het warmer, dan gaat het
proces sneller. Maar vervolgens kan de watertoevoer beperkend worden. En als je
dan meer water geeft, zal mogelijk blijken dat er niet genoeg bladgroenkorrels zijn, of
dat er. . . . .
2.1. Organismen in hun omgeving
Hoe kun je verklaren dat een plantensoort – bijvoorbeeld helmgras – in een bepaald
gebied in de duinen uitbundig voorkomt en op andere plaatsen niet? Hoe komt het dat
je in een bepaald jaar meer kieviten ziet dan het daarop volgende jaar? Waarom
zitten pissebedden altijd op donkere vochtige plaatsen? Waarom zijn er zoveel
wespen in de nazomer?
Je kunt deze vragen beantwoorde als je meer weet over:
- de omgevingsfactoren die van invloed zijn op helmplanten, kieviten, pissebedden en
wespen;
- de manier waarop de helmplanten, kieviten, pissebedden en wespen zich in hun
omgeving kunnen handhaven.
Je zult dus moeten onderzoeken hoe de planten en dieren met elkaar leven, hoe ze
elkaar beïnvloeden en voor welke omgevingsfactoren ze gevoelig zijn.
Ecologie is de wetenschap die zich met dit soort onderzoeken bezighoudt; een
ecoloog bestudeert planten en dieren in hun natuurlijke omgeving en de relaties die
ze onderling en met hun omgeving hebben.
De relaties staan in deze figuur weergegeven:
Organismen zijn op allerlei manieren met hun omgeving verbonden.
Dieren en planten kunnen op allerlei manieren met elkaar en met hun directe
omgeving te maken hebben. Ze hebben relaties.
Relaties kunnen ook weergegeven worden door één
soort centraal te stellen, zoals hier het konijn.
Konijnen voeden zich met bladeren en knoppen in z’n omgeving. Dit noem je
een voedingsrelatie. Ze maken holen ter bescherming (woonrelatie) en om er
jongen in voort te brengen. Ze paren met soortgenoten (voortplantingsrelatie).
Ze worden onder andere belaagd door vossen, hermelijnen en buizerds
(voedingsrelatie). In hun pels leven luizen en vlooien (voedingsrelatie). Zo zijn
konijnen op allerlei manieren verbonden met hun omgeving, zowel met de levende
(biotische) als de niet-levende (abiotische) omgeving. De relaties binnen een
ecosysteem worden ecologische relaties genoemd.
2.2. Ecosystemen
In elk gebied komen bepaalde soorten planten en dieren voor, en zul je andere
soorten nooit aantreffen. Dat komt op de eerste plaats door de omgevingsfactoren
(zoals het weer, en de bodemgesteldheid), waaraan de planten en dieren zijn
aangepast.
Helmplanten kunnen goed in het droge, stuivende zand van de duinen groeien
doordat ze hele lange wortels hebben die bij het dieper gelegen grondwater kunnen
komen. Helmplanten zouden wegrotten in een nattere omgeving, bijvoorbeeld een
weiland. Er zijn een paar duinkeversoorten, zoals de zwarte duinsnuittor, die van de
wortels van de helmplanten leven. De helmpollen bieden bescherming aan allerlei
andere kleine insecten.
Een kievit zou in het droge duinzand onvoldoende voedsel vinden. Hij is liever in een
weiland, waar tussen het gras wormen en kevers in overvloed zijn.
De droogte in de duinen en de waterstand in het weiland zijn abiotische factoren
(behorende tot de niet-levende natuur). Ook de bodemgestgeldheid (zand, veen, klei)
noem je een abiotische factor. De helmplanten, de bramenstruiken, de kievit, de
wijngaardslak, de wormen en de kevers zijn biotische factoren (= levend of levend
geweest).
In elk gebied – waar dan ook op aarde – hebben de daar voorkomende biotische en
abiotische factoren met elkaar te maken, sterker nog: ze vormen meestal in hun
samenhang een kenmerkend en min of meer begrensd geheel. Zo’n min of meer
begrensd gebied waarin abiotische en biotische factoren een eenheid vormen noem
je een ecosysteem. Een ecosysteem functioneert als een totaliteit, en heeft een min
of meer vaste soortensamenstelling. De planten en dieren (de biotische factoren)
vormen binnen een ecosysteem de levensgemeenschap.
In Nederland kun je een groot aantal verschillenden ecosystemen vinden. Enkele
voorbeelden zijn: de duinen, een naaldbos, een heideveld, een weiland, een sloot, het
waddengebied. Het is vaak lastig om de grenzen van een ecosysteem aan te geven.
Het is duidelijk waar een sloot begint en eindigt, maar hoe zit het met een duingebied
met hier en daar een naaldbosje en af en toe een heideveldje? In zo’n geval heb je
het over een groot ecosysteem dat opgebouwd is uit kleinere subecosystemen.
2.3. Abiotische factoren
Een organisme ondervindt invloeden van zijn omgeving. Chemische en natuurkundige
factoren die op organismen inwerken heten abiotische factoren. Het gaat hier om
niet-levende zaken: eigenschappen van lucht, water en bodem als temperatuur, licht
en voedingszouten.
Abiotische factoren zoals licht(sterkte), temperatuur, neerslag, luchtvochtigheid en
windsterkte zijn in een ecosysteem niet overal hetzelfde. Je moet hierin onderscheid
maken tussen het macroklimaat (= de gemiddelde weergesteldheid in een bepaald
gebied) en het microklimaat (= klimaat op de plaats en in de buurt van een
organisme). Wanneer je waarden van abiotische factoren wil weten, die van invloed
zijn op een bepaalde plant, heb je niet veel aan de gegevens van het KNMI. Je zult
zelf ter plekke het microklimaat moeten meten. Zo zijn bijvoorbeeld de temperatuur en
het vochtgehalte op een bosbodem anders dan twee meter hoger of nog hoger: rond
de toppen van de bomen meet je weer andere waarden.
Planten temperen de klimaatsfactoren, terwijl de afwezigheid van planten een guur
microklimaat kan veroorzaken. Je kunt bijvoorbeeld tijdens een warme dag bij een
onbegroeide zuidhelling van een duin een temperatuur van 40°C meten, terwijl het er
's nachts 0°C is!
De abiotische factoren zijn er de oorzaak van dat een soort al of niet in een bepaald
gebied voorkomt. Organismen hebben aanpassingen aan de abiotische factoren van
hun 'eigen' omgeving. Daarbij moet je niet alleen denken aan lichamelijke
aanpassingen, maar ook aan aangepast gedrag.
2.3.1. Tolerantie en optimum
In een aquarium met tropische vissen kan de verwarming uitvallen. De temperatuur
daalt en uiteindelijk sterven de vissen. De minimumgrens van wat ze kunnen hebben,
hun tolerantie voor lage temperaturen, is dan overschreden.
Omgekeerd kan de thermostaat van een aquarium kapot gaan en de temperatuur
verder laten stijgen. Als dan een bepaalde, hoge temperatuur is bereikt, zullen de
vissen ook sterven. Hun maximumgrens is dan overschreden.
De vissen overleven tussen een minimum- en een maximumtemperatuur. Dat is het
tolerantiegebied. De minimum- en de maximumwaarden vormen de
tolerantiegrenzen. Ergens tussen deze grenzen, meestal ergens in het midden van
het tolerantiegebied, ligt een waarde voor de abiotische factor waar de soort het best
functioneert. Dat is het optimum.
Een vis die moet leven in de buurt van de
minimumgrens zal niet lekker functioneren.
Alle levensprocessen, ademhaling,
voortplanting, beweging en groei verlopen
traag of niet. De beste temperatuur voor
een proces noemen we de
optimumtemperatuur. Zo’n optimum kan per
soort verschillen.
Temperatuurgevoeligheid bij organismen is terug te voeren op de enzymwerking in
de stofwisseling. Zoals je weet zijn voor de vele stofwisselingsreacties die zich in de
cellen voltrekken veel verschillende enzymen nodig. Bij een te lage temperatuur
(beneden het minimum) zijn enzymen niet actief en boven de maximumtemperatuur
gaan enzymen kapot. Je begrijpt hierdoor dat de tolerantiegrenzen van elk organisme
met name hierdoor bepaald worden.
2.4. Biotische factoren
Aan het begin van dit hoofdstuk is duidelijk gemaakt dat er tussen organismen in een
levensgemeenschap vele relaties bestaan. Organismen in een levensgemeenschap
hebben elkaar nodig of zitten elkaar in de weg. Een relatie met een ander organisme
heeft een functie en voorziet in bepaalde behoeften.
Drie belangrijke typen ecologische relaties zijn: voedingsrelaties, woonrelaties en
voortplantingsrelaties.
Meestal gaat het hierbij om een van de volgende behoeften:





bescherming (woonrelatie);
voedsel (voedingsrelatie);
voortbestaan van de soort (voortplantingsrelatie);
ruimte (woonrelatie);
licht (woonrelatie).
2.4.1. Voedselketens en voedselwebben
De voedselrelaties in een ecosysteem worden vaak voorgesteld als een enkele lijn
van gebeurtenissen. Zo'n aaneenschakeling van gebeurtenissen wordt ook wel een
voedselketen genoemd. Ieder genoemd organisme heeft een voedselrelatie met een
vorige en met een volgende. Uitgezonderd de eerste (altijd een plant) en de laatste.
Elk organisme in een voedselketen wordt een schakel genoemd. De voedselketen
helmplant ► duinsnuittor ► zandhagedis ► vos bestaat dus uit vier schakels. De
helmplant is de eerste schakel.
Groene planten vormen altijd de eerste schakel van een voedselketen doordat ze
door fotosynthese zonne-energie vastleggen in organische stoffen. De grondstoffen
voor de materie waaruit groene planten (en andere autotrofe organismen) bestaan,
zijn afkomstig uit het abiotische milieu. Omdat groene planten organische stof
produceren uit anorganische stof worden ze producenten genoemd.
De materie waaruit alle andere - heterotrofe - organismen bestaan is grotendeels
afkomstig van andere organismen en voor een klein deel uit het abiotische milieu.
Dieren in voedselketens zijn dan ook consumenten: ze eten (delen of resten van)
andere planten of dieren op.
Consumenten van de 1e orde zijn planteneters. Consumenten van de 2e orde
eten de planteneters op. Consumenten van de 3e orde eten consumenten van de
2e orde op, enzovoort. Consumenten kunnen soms zowel 2e als 3e orde zijn: mensen
bijvoorbeeld eten zowel groenten als vlees.
Zo'n voedselketen is natuurlijk een versimpeling. Een organisme ergens in de keten
eet wel meer dan de enkele soort die in de vorige schakel genoemd wordt. We
spreken daarom vaak van een voedselweb. Net zoals er wel meer soorten verder in
de schakel zijn die dat organisme eten. Zo'n voedselketen kan, omdat hij gebruikt
wordt in erg ingewikkelde systemen, enorm verduidelijkend werken. Voor iedere
(mogelijke) situatie is er een.
2.4.2. Competitie en predatie
De belangrijkste ecologische relaties tussen organismen zijn competitie en predatie.
Competitie is wedijveren met een organisme van een andere of de eigen soort om
bepaalde bronnen. Er is onder planten competitie om alles waar schaarste aan is;
licht, water, voedsel, bestuivers, zaadverspreiders. Datzelfde geldt voor dieren.
Competitie tussen dieren is vaak meer spectaculair. Er wordt soms daadwerkelijk
gevochten om voedsel, ruimte of partners. Bij herten bijvoorbeeld zorgt dit in de
voortplantingstijd voor spectaculaire gevechten om de wijfjes.
Predatie is het opeten van een ander organisme. De term predatie wordt soms ook
wel gebruikt voor het eten van planten. Planteneters zijn geen predatoren in de strikte
zin van het woord (predator = roofdier).
Competitie en predatie hebben er grotendeels voor gezorgd dat er in de biologie een
soort wapenwedloop tussen en binnen soorten is ontstaan. Bij predatie is het voor de
prooi belangrijk dat hij zo goed mogelijk beschermd is tegen vijanden. Een betere
aanpassing geeft betere overlevingskansen. Sommige soorten hebben het gezocht in
giftig zijn, andere in verstoppen of nabootsen of, zoals bladluizen, in een enorm
voortplantingsvermogen.
Competitie en predatie zijn belangrijke sturende factoren in de evolutie. Giftige of
onsmakelijke dieren laten zich zien. Vaak hebben ze een erg typerende contrastrijke
en kleurige tekening. Populaire patronen zijn geel-zwart als bij wespen of rood-zwart
zoals bij veel lieveheersbeestjes. Een predator hoeft maar één keer met een wesp
kennis te maken en alles wat zwart-geel is wordt vermeden. Dergelijke opvallende
kleuren van giftige of onsmakelijke prooidieren heten
waarschuwingskleuren.
Wesp of zebra?
Vaak is er onder dieren met dezelfde waarschuwingskleuren minstens één soort giftig
of onsmakelijk. De andere soorten zijn soms niet giftig, maar zijn in ieder geval
beschermd door hun gelijkenis. Dit soort opvallend nabootsen
heet mimicry.
Een mooi voorbeeld van mimicry is de zebrarups, die voorkomt in de Nederlandse
duinen. Anders dan zijn naam doet vermoeden is hij zwart-geel gestreept. Hij ziet er
dus uit als een wesp. Het wespenuiterlijk schrikt al veel predatoren af. Daar komt nog
bij dat deze rups uitsluitend eet van een zeer bitter smakend plantje
(Jacobskruiskruid). Hij smaakt daardoor zelf ook heel bitter. Een onervaren vogel zal
wellicht één keer een zebrarupshapje wagen, maar daarna nooit meer.
2.4.3. Symbiose
Relaties tussen verschillende soorten zijn soms ook positiever dan puur predatie of
competitie. Als twee soorten een innige en langdurige biologische relatie met elkaar
hebben waarbij er minstens een voordeel heeft spreken we van symbiose. Letterlijk
betekent dat samenleven.
Veel soorten mieren beschermen en verzorgen grote hoeveelheden bladluizen. Daar
hebben de bladluizen voordeel van. Omgekeerd gebruiken de mieren het zoete vocht
van de bladluizen. Hier is sprake van een symbiose tot wederzijds voordeel: beide
soorten hebben er voordeel van. Dit type symbiose noem je mutualisme.
Het kan ook voorkomen dat maar één soort voordeel heeft van de relatie. Zo zijn er
veel soorten op mest levende mijten die meeliften met mestkevers die kunnen
vliegen. De kevers ondervinden geen nadeel van de lifters, de mijten hebben er
voordeel van. Als de één voordeel ondervindt maar het voor de ander niet uit maakt,
spreek je van commensalisme.
Een derde soort symbiose levert voordeel op voor de ene soort, maar is nadelig voor
de ander. Dit is parasitisme. Besmettelijke ziekten bij planten en mensen worden
vaak veroorzaakt door parasitaire micro-organismen. De hoofdluis van de mens is ook
een parasiet. Hij zuigt bloed tussen de hoofdharen en veroorzaakt jeuk. De mens
heeft er nadeel van, de luis voordeel. Sommige
parasieten leven op hun gastheer. Andere parasieten zoals een lintworm in hun
gastheer.
2.5. Kringlopen en energie
Een ecosysteem omvat zowel alle organismen die in een levensgemeenschap met
elkaar leven als de abiotische factoren die daarop van invloed zijn. Je kunt zelf een
ecosysteem nabootsen. Misschien heb jij toen je klein was wel eens slakken
verzameld en in een potje gedaan. Je deed daar dan ongetwijfeld wat blaadjes bij en
maakte gaatjes in het deksel. Het begin van een ecosysteem!
Heb je een aquarium, dan moet je zorgen voor voldoende licht, gezonde
waterplanten, goede temperatuur en voedsel. Wanneer de vissen plotseling
doodgaan is er iets aan de hand (te warm, te koud, te veel voer?). Op de een of
andere manier is dan het evenwicht verstoord en is er iets mis met een van de
processen die een ecosysteem instandhouden.
Hoe eenvoudig of complex een ecosysteem ook is, er spelen zich altijd twee
processen af: een kringloop van stoffen en het doorgeven van energie. Zonder
deze processen kan een ecosysteem niet bestaan.
2.6.1. Voedselkringloop
Eerder in dit hoofdstuk zag je een voorbeeld van een voedselweb. In een voedselweb
wordt organische stof van de ene schakel aan de volgende schakel doorgegeven. De
stoffen in de voedselweb verplaatsen zich in de richting van de pijlen. Uiteindelijk
zullen de organische stoffen omgezet worden in anorganische stoffen (zouten, water,
gassen). Zo bekeken is een voedselweb een voedselkringloop. De voedselkringloop
is te beschouwen als een kringloop van stoffen. De kringloop van stoffen laat zien
dat er geen stoffen verloren gaan. De voedselkringloop kun je ook zien als een
energiestroom, niet als een energiekringloop, want er gaat altijd energie verloren.
In de voedselkringloop zijn de groene planten de producenten: zij produceren de
organische stoffen waaruit zijzelf bestaan. Ze gebruiken daarvoor de anorganische
stoffen. De consumenten zijn de planteneters, diereneters en aaseters. De
reducenten zijn bacteriën en schimmels die organische stoffen omzetten in
anorganische stoffen.
Het zijn niet steeds dezelfde moleculen die van schakel naar schakel gaan. In elk dier
wordt het voedsel immers afgebroken in het darmkanaal tot kleinere, bruikbare
moleculen. Het zijn wel steeds dezelfde atomen, die op hun weg door de
voedselketens deel hebben uitgemaakt van verschillende organische stoffen. De
voedselkringloop in een ecosysteem kan daarom verdeeld worden in afzonderlijke
kringlopen van elementen zoals zuurstof, koolstof, stikstof, fosfor, enzovoort.
2.6.2. Koolstofkringloop
Koolstof (C) is een element dat in alle organische stoffen voorkomt. De
koolstofatomen vormen het skelet van elk organisch molecuul. De drie groepen
organische stoffen (koolhydraten, vetten en eiwitten) leveren de bouwstenen voor alle
andere organische verbindingen, waarvan er vele erg belangrijk zijn. Om er enkele te
noemen: vitaminen, organische zuren (zoals DNA, citroenzuur, salicylzuur (van het
aspirientje), kleurstoffen (bijvoorbeeld chlorofyl en bloemkleurstoffen) en smaak- en
geurstoffen (bijvoorbeeld in tomaten, koffie, cacao). In de hier afgebeelde kringloop
worden de stoffen met koolstof op hun weg gevolgd. Het is de koolstofkringloop.
Traject A: Planten nemen via hun huidmondjes koolstofdioxide uit de lucht op, waarna
het met water wordt omgezet in het energierijke glucose.
Traject B: Glucose wordt in de plant verwerkt en omgebouwd tot andere organische
stoffen (die allemaal koolstof bevatten).
Traject C: Een deel van deze biomassa wordt voedsel voor consumenten. Een deel
daar weer van wordt gebruikt om lichaamseigen organische stoffen van te maken.
Traject D: Na een tijd komen de dode resten in de bodem terecht. Rottingsbacteriën
gebruiken de stoffen voor anaerobe dissimilatie.
Traject E: Consumenten en reducenten gebruiken een deel voor de verbranding. De
koolstof wordt dan in de vorm van koolstofdioxide uitgeademd.
Hoewel koolstofdioxide in een lage concentratie in de lucht voorkomt (slecht 0,036%),
wordt het relatief snel verwerkt in de kringloop omdat planten een grote
koolstofdioxide-behoefte hebben. Men heeft berekend dat alle planten bij elkaar per
jaar 1/7 van alle atmosferische CO2 verbruiken; er komt ongeveer evenveel terug door
verbranding.
Een deel van de opgenomen koolstof maakt gedurende langere tijd geen deel uit van
de kringloop, doordat het bijvoorbeeld vastgelegd wordt in hout (bomen) of ander
organisch materiaal. Uiteindelijk wordt ook dit materiaal afgebroken en keert de
koolstof terug in de kringloop in de vorm van CO2. Grote branden versnellen de CO2uitstoot. Fossilisatie kan koolstof echter voor miljoenen jaren uit de kringloop
wegvangen en vastleggen. Veen (turf), bruinkool, steenkool, aardolie en aardgas zijn
daar voorbeelden van.
Per jaar onttrekken planten en bacteriën ongeveer 100 miljard ton koolstof aan de
atmosfeer. Als dit niet gerecycled zou worden, zou er na vijf jaar geen CO 2 meer in de
lucht zitten.
3. Begrippenlijst
Deze begrippen moet je kennen en kunnen toepassen in de vragen van de toets.
Abiotische factor
Amyloplast
Autotroof
Assimilatie (voortgezette)
Beperkende factor
Biotische factor
Bladgroenkorrels
Chlorofyl
Chloroplasten
Commensalisme
Competitie
Consomenten
Donkerreactie
DNA
Ecoloog
Ecosysteem
Eiwitten
Energiestroom
Fossilisatie
Fotosynthese
Glucose
Heterotroof
Koolhydraten
Koolstofdioxide
Koolstofkringloop
Levensgemeenschap
Lichtreactie
Macroklimaat
Microklimaat
Mimicry
Mutualisme
Optimum
Optimumgrafiek
Parasitisme
Populatie
Predatie
Producenten
Reactievergelijking
Reducenten
Schakel
Symbiose
Tolerantie
Vetten
Voedselketen
Voedselkringloop
Voedselweb
Water
Zetmeel
Je moet kunnen uitleggen hoe de fotosynthese wordt beïnvloed, wat het effect van
beperkende factoren zijn, de rol van verschillende organismen in ecosystemen
uitleggen, verklaren hoe kringlopen van stoffen werken en waardoor deze verstoord
kunnen worden. Ook de relaties tussen organismen in een ecosysteem moet je
kunnen uitleggen en hoe deze de aantallen individuen van een populatie beïnvloeden.