Snel navigeren door HOOFDSTUK 7 van HAVO 4

Paragrafen

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Begrippen
Oefenen

Leerdoelen










Paragraaf 1:

  • J
 

De levende natuur wordt ingedeeld in domeinen, de grootste classificatie van organismen. Er zijn drie domeinen: Bacteriën, Archaea en Eukaryoten. De eerste twee bestaan uit prokaryote organismen, wat betekent dat hun cel geen celkern bevat. Eukaryoten hebben wél een celkern en zijn verder onderverdeeld in vier rijken: Planten, Dieren, Schimmels en Protisten.

Kenmerken van organismen

Organismen worden onderscheiden op basis van celkenmerken, zoals het wel of niet hebben van een celwand, bladgroenkorrels of een vacuole. Planten bevatten bladgroenkorrels waarmee ze via fotosynthese zelf organische stoffen kunnen maken. Dieren missen deze structuren en zijn daarom heterotroof: ze halen hun energie uit andere organismen. Schimmels voeden zich door organisch materiaal af te breken.

Indeling binnen rijken

Binnen elk rijk worden organismen verder ingedeeld op basis van kenmerken zoals de bouw van hun cel en hun wijze van voortplanting. Bacteriën en Archaea zijn eencellig en planten zich voort door deling. Planten worden verder onderverdeeld in groepen zoals zaadplanten en sporenplanten. Dieren kunnen worden ingedeeld op basis van hun symmetrie, zoals bilaterale symmetrie bij gewervelden en radiale symmetrie bij stekelhuidigen.

Soorten en geslachten

De kleinste classificatie-eenheid is de soort. Organismen behoren tot dezelfde soort als ze zich onderling kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen kunnen krijgen. Soorten worden gegroepeerd in geslachten, die weer deel uitmaken van families, en deze vormen samen een orde, klasse en stam.

Deze indeling helpt wetenschappers organismen systematisch te bestuderen en relaties tussen soorten te begrijpen. 

Paragraaf 2:

  • J

Een populatie is een groep organismen van dezelfde soort die in een bepaald gebied leven en zich onderling voortplanten. De populatiegrootte wordt beïnvloed door verschillende factoren:

  • Geboorte en sterfte: Hoeveel individuen worden geboren en hoeveel sterven er?
  • Migratie: Individuen kunnen zich verplaatsen naar of uit een populatie door immigratie (binnentrekken) of emigratie (vertrekken).

Biologisch Evenwicht

Op lange termijn bevinden veel populaties zich in een biologisch evenwicht. Dit betekent dat de populatiegrootte schommelt rond een bepaalde waarde. Dit evenwicht wordt beïnvloed door:

  • Voedselbeschikbaarheid
  • Predatie
  • Ziekten en parasieten
  • Concurrentie binnen en tussen soorten

Wanneer een exoot (een soort die niet oorspronkelijk in een gebied voorkomt) een nieuwe leefomgeving binnendringt, kan dit evenwicht worden verstoord. Een voorbeeld hiervan is de Amerikaanse brulkikker in Europa, die inheemse kikkersoorten verdringt.

Draagkracht en Exponentiële Groei

Elk ecosysteem heeft een draagkracht, oftewel het maximale aantal individuen dat in een gebied kan overleven zonder dat hulpbronnen uitgeput raken.

  • Wanneer de populatiegrootte onder de draagkracht ligt en er voldoende voedsel en ruimte is, kan een populatie exponentieel groeien.
  • Overschrijdt een populatie de draagkracht, dan volgt een terugval door voedseltekort of een toename in predatie of ziekten.

Een bekend voorbeeld is de sterke toename van rupsenpopulaties, die in sommige jaren zoveel bladeren eten dat planten sterven. Hierdoor neemt hun voedselbron af, en sterft de populatie vervolgens grotendeels uit totdat een nieuw evenwicht wordt bereikt.

Concurrentie en Natuurlijke Selectie

Binnen een populatie is er vaak sterke concurrentie om voedsel, leefruimte en voortplantingspartners. Dit leidt tot selectiedruk: alleen de best aangepaste individuen overleven en geven hun genen door. Hierdoor kunnen bepaalde eigenschappen, zoals vachtkleur bij muizen, vaker voorkomen als ze een overlevingsvoordeel bieden.

Soortensamenstelling en Coöperatie

Naast concurrentie kunnen organismen ook samenwerken in symbiose:

  • Mutualisme: beide soorten hebben voordeel, zoals bij korstmossen (een samenwerking tussen een schimmel en een alg).
  • Commensalisme: één soort heeft voordeel zonder de ander te schaden, zoals boomalgen op een stam.
  • Parasitisme: één organisme (de parasiet) profiteert ten koste van de ander (de gastheer), zoals lintwormen bij dieren.

Populaties veranderen continu onder invloed van milieuomstandigheden, concurrentie en natuurlijke selectie. Hoewel de meeste populaties een biologisch evenwicht bereiken, kunnen verstoringen zoals exoten, klimaatverandering en menselijk ingrijpen dit evenwicht verstoren.

Paragraaf 3:

  • J

Een ecosysteem is een min of meer begrensd gebied waarin een wisselwerking plaatsvindt tussen biotische en abiotische factoren. Binnen een ecosysteem heeft elke soort een habitat, wat het specifieke leefgebied van een organisme is. Ecosystemen kunnen variëren van aquatische ecosystemen, zoals meren en oceanen, tot terrestrische ecosystemen zoals bossen en graslanden.

Veranderende ecosystemen

Ecosystemen veranderen voortdurend door natuurlijke processen en menselijk ingrijpen. Een belangrijke vorm van verandering is successie, waarbij de soortensamenstelling van een levensgemeenschap verandert. Dit kan optreden als primaire successie, waarbij een ecosysteem ontstaat op een kale ondergrond, of als secundaire successie, waarbij het ecosysteem zich herstelt na een verstoring zoals een bosbrand.

Een pionierecosysteem is het eerste stadium in de successie en wordt gekenmerkt door soorten die bestand zijn tegen extreme omstandigheden, zoals biestarwegras en helm in duinen. Naarmate het ecosysteem zich ontwikkelt, ontstaat een climaxecosysteem, dat stabiel is en een hoge biodiversiteit heeft.

Duurzaamheid en natuurbescherming

Menselijk ingrijpen kan het milieu verstoren en leidt tot milieuproblemen zoals vervuiling, uitputting en aantasting. Duurzame ontwikkeling betekent dat vooruitgang niet ten koste mag gaan van mensen of de natuur. Maatregelen voor natuurbescherming omvatten het behouden van natuur, tegengaan van versnippering en het beheer van natuurgebieden. In Nederland helpt het Natuurnetwerk Nederland bij het vergroten van biodiversiteit door natuurgebieden met elkaar te verbinden.

Een belangrijke maatregel voor bescherming van bedreigde diersoorten is de Rode lijst, waarop soorten staan die in Nederland zijn verdwenen of dreigen te verdwijnen. Deze lijst is gekoppeld aan de Wet natuurbescherming, die bepaalt welke soorten wettelijk beschermd zijn.

Kringlopen

In ecosystemen zijn kringlopen van stoffen essentieel. De koolstofkringloop beschrijft hoe koolstofdioxide (CO₂) door producenten wordt opgenomen voor fotosynthese en via consumenten en reducenten weer in de atmosfeer komt. Dissimilatie in organismen en de verbranding van fossiele brandstoffen voegen extra CO₂ toe aan de atmosfeer.

De stikstofkringloop omvat de omzetting van stikstof tussen verschillende vormen. Nitrificerende bacteriën zetten ammonium om in nitraat, wat door planten wordt opgenomen. Denitrificerende bacteriën breken nitraat af tot stikstofgas, dat in de atmosfeer verdwijnt.

Voedselproductie

De productie van voedsel kan geoptimaliseerd worden door intensieve landbouw, bemesting en het tegengaan van ziekten en plagen. Planten kunnen beschermd worden door mechanische bestrijding, biologische bestrijding of door chemische bestrijdingsmiddelen zoals pesticiden.

Een probleem bij overbemesting is eutrofiëring, waarbij te veel fosfaat en nitraat in het water leidt tot overmatige algengroei (waterbloei). Dit kan uiteindelijk zuurstoftekort veroorzaken, waardoor vissen en andere organismen sterven.

Ecosystemen zijn dynamisch en worden beïnvloed door zowel natuurlijke processen als menselijke activiteiten. Om milieuproblemen te beperken, zijn duurzame ontwikkeling en natuurbescherming noodzakelijk. Het behoud van kringlopen en een verantwoorde voedselproductie dragen bij aan een evenwichtige en gezonde leefomgeving.

Paragraaf 4:

  • J

Ecosystemen veranderen voortdurend door natuurlijke processen en menselijke invloeden. Dit proces heet successie en verwijst naar de geleidelijke verandering van de soortensamenstelling in een levensgemeenschap. Successie kan op twee manieren plaatsvinden:

  • Primaire successie: Dit vindt plaats op een kale ondergrond zonder organisch materiaal, zoals een pas gevormd duin of een lavaveld. De eerste organismen die zich hier vestigen, zoals pioniersoorten, zijn bestand tegen extreme omstandigheden en helpen de bodemvorming op gang te brengen.
  • Secundaire successie: Dit vindt plaats in een gebied waar al een bodem met humus aanwezig is, bijvoorbeeld een verlaten akker die langzaam weer begroeid raakt met planten en bomen.

In een beginnend pionierecosysteem zijn de omstandigheden zwaar: de bodem bevat weinig voedingsstoffen en de abiotische factoren (zoals wind en temperatuurverschillen) fluctueren sterk. Na verloop van tijd worden deze factoren gematigder, waardoor meer soorten zich kunnen vestigen en de biodiversiteit toeneemt.

Van Pionier- naar Climaxecosysteem

Een ecosysteem ontwikkelt zich geleidelijk van een pionierecosysteem naar een climaxecosysteem:

  • Pionierecosysteem:
    • Sterk wisselende abiotische factoren.
    • Een bodem die weinig voedingsstoffen bevat.
    • Lage biodiversiteit, met maar een paar soorten planten en dieren.
    • Open kringlopen, waarbij veel voedingsstoffen uit het systeem verdwijnen.
  • Climaxecosysteem:
    • Stabiele en gunstigere abiotische factoren.
    • Een rijke, humusrijke bodem.
    • Hoge biodiversiteit, met complexe voedselwebben.
    • Gesloten kringlopen, waarin voedingsstoffen efficiënt worden gerecycled.

Voorbeelden van climaxecosystemen zijn tropische regenwouden, koraalriffen en in Nederland loofbossen.

Veranderingen door Natuurlijke en Menselijke Invloeden

Ecosystemen kunnen veranderen door natuurlijke verstoringen, zoals stormen, overstromingen, vulkaanuitbarstingen en bosbranden. Dergelijke gebeurtenissen kunnen successie terugzetten en ervoor zorgen dat een ecosysteem opnieuw moet opbouwen vanaf een pionierstadium.

Daarnaast heeft de mens grote invloed op ecosystemen door:

  • Ontbossing en de omzetting van natuur in landbouwgrond.
  • Verstedelijking, waarbij natuurlijke leefgebieden verdwijnen.
  • Klimaatverandering, die de verspreiding van soorten beïnvloedt.
  • Versnippering van natuurgebieden, waardoor populaties moeilijker genetische uitwisseling kunnen hebben en kwetsbaarder worden voor uitsterving.

Evenwicht en Ecologische Modellen

Ecosystemen kunnen verschillende evenwichtssituaties kennen. In sommige gevallen blijft een ecosysteem stabiel ondanks veranderingen, omdat er een negatieve terugkoppeling plaatsvindt. Bijvoorbeeld:

  • Wanneer een bepaalde plantenpopulatie toeneemt, groeit ook de populatie van de herbivoren die deze planten eten. Hierdoor wordt de plantenpopulatie in toom gehouden.
  • Wanneer een roofdierpopulatie toeneemt, vermindert het aantal prooidieren, wat uiteindelijk weer leidt tot een afname van de roofdieren.

Met behulp van computermodellen kunnen wetenschappers voorspellen hoe ecosystemen zich ontwikkelen en welke gevolgen bepaalde ingrepen, zoals natuurbeheer of klimaatverandering, zullen hebben.

Ecosystemen zijn dynamische systemen die voortdurend veranderen door successie en invloeden van buitenaf. Door natuurlijke en menselijke factoren kunnen ecosystemen zich ontwikkelen van een pionierstadium naar een climaxstadium, maar ook terugvallen naar een eerder stadium. Het behoud van een ecologisch evenwicht is essentieel voor de stabiliteit en veerkracht van ecosystemen.

 

Paragraaf 5:

  • J

In een ecosysteem worden stoffen steeds opnieuw gebruikt door middel van kringlopen. Stoffen bewegen tussen de producenten, consumenten en reducenten, waardoor voedingsstoffen in omloop blijven. Twee van de belangrijkste kringlopen in de natuur zijn de koolstofkringloop en de stikstofkringloop.

De koolstofkringloop

De koolstofkringloop beschrijft hoe koolstof door het ecosysteem circuleert. Koolstof bevindt zich in de lucht in de vorm van koolstofdioxide (CO₂). Producenten nemen CO₂ op en gebruiken het bij fotosynthese om glucose te maken. Dit proces heet koolstofassimilatie.

Wanneer consumenten deze planten eten, nemen ze de organische stoffen met koolstof op. Een deel hiervan wordt gebruikt bij dissimilatie, waarbij CO₂ vrijkomt en opnieuw in de atmosfeer terechtkomt. Dode organismen en afvalstoffen worden afgebroken door reducenten, waarbij eveneens CO₂ vrijkomt.

Naast deze natuurlijke processen beïnvloedt de mens de koolstofkringloop door de verbranding van fossiele brandstoffen zoals aardolie, steenkool en aardgas. Dit leidt tot een verhoogde CO₂-uitstoot, wat bijdraagt aan het broeikaseffect.

De stikstofkringloop

De stikstofkringloop regelt hoe stikstof door ecosystemen circuleert. Stikstofgas (N₂) komt in grote hoeveelheden voor in de atmosfeer, maar kan door de meeste organismen niet direct worden opgenomen.

  • Stikstofbinding: Stikstofbindende bacteriën zetten stikstofgas om in ammonium (NH₄⁺), een vorm die door planten kan worden gebruikt. Sommige van deze bacteriën leven in wortelknolletjes van vlinderbloemige planten zoals klaver en erwt.
  • Nitrificatie: Nitrificerende bacteriën zetten ammonium om in nitraat (NO₃⁻), dat beter door planten kan worden opgenomen.
  • Denitrificatie: In zuurstofarme bodems zetten denitrificerende bacteriën nitraat om in stikstofgas, dat terug de atmosfeer in gaat.
  • Ammonificatie: Reducenten breken organisch materiaal af en zetten stikstofverbindingen om in ammonium, waardoor stikstof weer beschikbaar komt voor de kringloop.

Het belang van gesloten kringlopen

In een stabiel ecosysteem zijn kringlopen grotendeels gesloten, wat betekent dat er nauwelijks stoffen verloren gaan. Door menselijk ingrijpen, zoals intensieve landbouw en ontbossing, kunnen kringlopen echter worden verstoord. Een voorbeeld hiervan is eutrofiëring, waarbij een overschot aan nitraat en fosfaat in het water leidt tot overmatige algengroei en zuurstoftekort.

De koolstofkringloop en stikstofkringloop spelen een essentiële rol in ecosystemen. Ze zorgen ervoor dat voedingsstoffen steeds opnieuw beschikbaar komen. Menselijke activiteiten kunnen deze kringlopen verstoren, wat leidt tot milieuproblemen zoals klimaatverandering en waterverontreiniging. Om de natuurlijke balans te behouden, is het belangrijk om duurzame methoden te gebruiken die kringlopen in stand houden.

Paragraaf 6:

  • J

Menselijk ingrijpen verstoort het milieu, waardoor verschillende milieuproblemen ontstaan. Deze problemen kunnen worden ingedeeld in drie hoofdgroepen:

  • Vervuiling: het toevoegen van schadelijke stoffen aan het milieu, zoals chemisch afval of CO₂-uitstoot.
  • Uitputting: het overmatig gebruiken van natuurlijke grondstoffen, waardoor deze opraken.
  • Aantasting: het veranderen van ecosystemen, bijvoorbeeld door ontbossing of verstedelijking.

Belangrijke oorzaken van milieuproblemen zijn de bevolkingsgroei en de veranderde manier van leven. De mens gebruikt steeds meer energie en materialen, wat de druk op de aarde vergroot.

Duurzame ontwikkeling

Om milieuproblemen tegen te gaan, is duurzame ontwikkeling noodzakelijk. Dit betekent dat economische en technologische vooruitgang niet ten koste mag gaan van het milieu of toekomstige generaties. Voorbeelden van duurzame processen zijn:

  • Hergebruik van producten, zoals statiegeldflessen of tweedehands kleding.
  • Recyclen, waarbij grondstoffen opnieuw worden gebruikt, zoals papier, glas en plastic.
  • Energiegebruik verminderen door over te schakelen op duurzame energiebronnen zoals zonne- en windenergie.

Door recycling en hergebruik wordt de vraag naar nieuwe grondstoffen verlaagd, wat bijdraagt aan het behoud van natuurlijke hulpbronnen en vermindering van afval.

Maatregelen voor natuurbescherming

Natuurbescherming richt zich op het behouden en ontwikkelen van natuur om de biodiversiteit te behouden. Dit gebeurt op verschillende manieren:

  • Behouden van natuur door actief beheer, zoals het planten van bomen en het beschermen van bedreigde gebieden.
  • Tegengaan van versnippering, waarbij wegen en bebouwing natuurgebieden opdelen. Dit wordt aangepakt met ecoducten en faunapassages.
  • Vergroten van het verspreidingsgebied van soorten door natuurgebieden met elkaar te verbinden.

Een belangrijk instrument voor natuurbescherming is de Rode lijst, een overzicht van soorten die in Nederland zijn verdwenen of dreigen te verdwijnen. Soorten die op deze lijst staan, kunnen wettelijk beschermd worden onder de Wet natuurbescherming.

Om ecosystemen en soorten te behouden, is een combinatie van duurzame ontwikkeling en natuurbescherming nodig. Door vervuiling, uitputting en aantasting tegen te gaan en slim gebruik te maken van hulpbronnen, kan de mens een evenwicht creëren tussen economische groei en ecologische verantwoordelijkheid. 

Paragraaf 7:

  • J

Om voldoende voedsel te produceren, maakt de landbouw gebruik van verschillende technieken. Belangrijke methoden om de voedselproductie te optimaliseren zijn bemesting, bescherming tegen ziekten en plagen, en biotechnologie.

Bemesting

Planten nemen water en mineralen uit de bodem op, zoals nitraat, fosfaat en kalium, die essentieel zijn voor hun groei. Door oogsten en uitspoeling verdwijnen deze mineralen uit de kringloop, wat de landbouwgrond minder vruchtbaar maakt. Daarom voegen boeren mineralen toe via bemesting. Er zijn twee soorten mest:

  • Stalmest, bestaande uit uitwerpselen en urine van dieren.
  • Kunstmest, een product met stikstof- en fosfaathoudende mineralen.

Als er meer mest op het land wordt gebracht dan de planten kunnen opnemen, ontstaat overbemesting. Dit leidt tot uitspoeling, waarbij overtollige mineralen in het grondwater of oppervlaktewater terechtkomen en daar schade veroorzaken.

Bescherming tegen ziekten en plagen

Gewassen kunnen worden aangetast door ziekten en plagen, zoals schimmelziekten of insectenvraat. Er zijn verschillende manieren om gewassen te beschermen:

  • Mechanische bestrijding, zoals het handmatig verwijderen van schadelijke organismen.
  • Biologische bestrijding, waarbij natuurlijke vijanden worden ingezet, zoals sluipwespen tegen de witte vlieg.
  • Chemische bestrijding, waarbij pesticiden worden gebruikt.

Pesticiden kunnen effectief zijn, maar hebben ook nadelen. Sommige zijn niet-soortspecifiek, waardoor ze ook nuttige insecten doden. Daarnaast kunnen plaaginsecten resistent worden tegen pesticiden. Dit betekent dat ze ongevoelig worden, waardoor er steeds krachtigere middelen nodig zijn.

Eutrofiëring

Een van de gevolgen van overbemesting is eutrofiëring, een sterke toename van voedingsstoffen (zoals fosfaat en nitraat) in het oppervlaktewater. Dit kan leiden tot waterbloei, waarbij algen en waterplanten zich explosief vermenigvuldigen. Hierdoor ontstaat zuurstoftekort, wat leidt tot dierensterfte, vooral bij vissen.

Verandering van erfelijke eigenschappen

Naast bemesting en bestrijding van plagen wordt de voedselproductie ook verbeterd door veredeling en genetische modificatie.

  • Veredeling is het selectief kweken van planten en dieren met gewenste eigenschappen, zoals een hogere opbrengst of betere weerstand tegen ziekten.
  • Genetische modificatie is het aanpassen van het DNA van een organisme. Hierdoor kunnen gewassen bijvoorbeeld resistent worden gemaakt tegen ziekten en plagen.

Een efficiënte voedselproductie is noodzakelijk om de groeiende wereldbevolking te voeden. Door gebruik te maken van bemesting, bescherming tegen ziekten en plagen, en moderne biotechnologie, kan de opbrengst worden verhoogd. Tegelijkertijd moeten milieuproblemen zoals eutrofiëring en resistentie van plagen worden beperkt om duurzame landbouw te waarborgen.

Paragraaf 8:

  • J

De atmosfeer bevat broeikasgassen zoals koolstofdioxide (CO₂), methaan (CH₄) en waterdamp. Deze gassen absorberen warmte-uitstraling van de aarde, waardoor de temperatuur stijgt. Dit natuurlijke broeikaseffect is noodzakelijk voor leven op aarde, maar door menselijke activiteiten neemt de concentratie van broeikasgassen toe, wat leidt tot het versterkte broeikaseffect. Dit veroorzaakt klimaatverandering, met gevolgen zoals een stijgende zeespiegel, extremere weersomstandigheden en veranderingen in ecosystemen.

Een belangrijke oorzaak van de toename van CO₂ in de atmosfeer is de verbranding van fossiele brandstoffen, zoals steenkool, aardolie en aardgas. Dit brengt extra CO₂ in de koolstofkringloop, wat bijdraagt aan het broeikaseffect.

Hernieuwbare energiebronnen

Om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, is er steeds meer aandacht voor hernieuwbare energiebronnen. Dit zijn energiebronnen die niet opraken en geen extra CO₂-uitstoot veroorzaken. Voorbeelden hiervan zijn:

  • Zonne-energie, waarbij zonlicht wordt omgezet in elektriciteit.
  • Windenergie, waarbij windturbines energie opwekken.
  • Waterkracht, waarbij stromend water wordt gebruikt voor energieproductie.
  • Aardwarmte, waarbij warmte uit de aarde wordt benut.

Een andere vorm van duurzame energie is biomassa, waarbij organisch materiaal wordt verbrand of vergist om energie op te wekken. Biobrandstoffen, zoals bio-ethanol en biodiesel, worden gemaakt uit plantaardig en dierlijk restmateriaal. Ook zeewier kan als bron voor biobrandstof dienen.

Energiebesparing

Naast de overstap naar duurzame energiebronnen is energiebesparing belangrijk om de CO₂-uitstoot te verminderen. Maatregelen zoals het verminderen van energieverbruik in huishoudens en industrie kunnen hierbij helpen. Voorbeelden van energiebesparende maatregelen zijn:

  • De verwarming een graad lager zetten.
  • Gebruikmaken van ledverlichting in plaats van gloeilampen.
  • Korter douchen om warm water en energie te besparen.
  • Het verminderen van sluipverbruik door elektrische apparaten volledig uit te schakelen wanneer ze niet worden gebruikt.

De toename van broeikasgassen door de verbranding van fossiele brandstoffen leidt tot klimaatverandering. Om de gevolgen hiervan te beperken, is de overstap naar hernieuwbare energiebronnen en het bevorderen van energiebesparing noodzakelijk. Door bewuster met energie om te gaan en te investeren in duurzame oplossingen kan de mens de impact op het milieu verkleinen.