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 ecosysteemniet 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.
In een aquarium met tropische vissen kan de verwarming uitvallen. De temperatuur daalt en de vissen gaan dood. 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 hun 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.
/360301optimumTemp_1.png) |
| Figuur 17. Twee verschillende tolerantiegebieden |
Een vis die moet leven in de buurt van de minimumgrens zal niet goed 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 heeft alles te maken met de enzymwerking in de stofwisseling. Er zijn voor de vele stofwisselingsreacties die zich in de cellen voltrekken, veel verschillende enzymen nodig (zie 6.3). Bij een te lage temperatuur (beneden het minimum) zijn enzymen niet actief en boven de maximumtemperatuur gaan enzymen kapot. Daarom worden de tolerantiegrenzen van elk organisme met name hierdoor bepaald.
Licht
Groene planten hebben licht nodig voor de fotosynthese. Zonder fotosynthese kunnen ze niet groeien. Planten die naast elkaar leven, beconcurreren elkaar om het licht. Licht is al snel de beperkende factor voor een plant. Dit betekent dat als er te weinig van de factor aanwezig is, zoals licht, het organisme wordt geremd in zijn stofwisseling en dus groei en ontwikkeling.
 |
|
Figuur 18. De intensiteit van de fotosynthese van verschillende soorten
planten bij verschillende lichtintensiteiten
|
De optimale lichtintensiteit is niet voor alle soorten planten gelijk. Bij zogenoemde zonneplanten is deze hoger dan bij schaduwplanten. Zonneplanten komen voor op plaatsen met weinig schaduw, bijvoorbeeld op grasvlaktes en in woestijnen.
Licht heeft niet alleen invloed op de groeisnelheid van planten, maar ook op de groeirichting van de stengels. Planten groeien naar het licht toe.
Veel soorten schaduwplanten zijn aangepast aan het weinige licht. Doordat ze grotere bladeren hebben dan zonneplanten en doordat de bladgroenkorrels meer bladgroen hebben, kunnen ze op schaduwrijke plaatsen groeien, bijvoorbeeld onder bomen en struiken; bij teveel zonlicht gedijen ze niet.
/schaduwplanten1.jpg) |
/zonneplanten1.jpg) |
| Figuur 19a. Schaduwplanten |
Figuur 19b. Zonneplanten |
Niet elke plant die onder een boom staat, is een schaduwplant. Soorten als de bosanemoon en speenkruid (zie figuur 20) groeien en bloeien in het vroege voorjaar, nog voordat de bladeren aan de bomen zitten. Deze zogeheten voorjaarsbloeiers kunnen snel groeien met behulp van reservestoffen die ze het jaar ervoor hebben opgeslagen in ondergrondse delen (zoals wortelknolletjes, wortelstokken en bollen).
/anermoon1.jpg) |
/speenkruid1.jpg) |
| Figuur 20a. Bosanemoon |
Figuur 20b. Speenkruid |
Ook de seizoensritmiek van planten en dieren wordt voor een belangrijk deel door licht bepaald. In het voorjaar worden amfibieën en vogels seksueel actief en veel plantensoorten gaan bloeien. Dit gedrag wordt beïnvloed door de veranderde daglengte (= het aantal uren licht per dag). De vogeltrek in de nazomer is meer een gevolg van de kortere daglengte dan de lagere temperatuur of door voedselgebrek. Minder licht per dag is ook een van de oorzaken van de bladval bij loofbomen in de herfst.
Temperatuur
Ook temperatuur heeft invloed. Als bij ons in Nederland de dagtemperatuur in het voorjaar hoger wordt, 'ontwaakt' de natuur. Er vliegen weer insecten rond, de vogels gaan zingen, planten gaan groeien en knoppen van bomen en struiken lopen uit.
De omgevingstemperatuur is, net als licht, van grote invloed op de activiteiten van organismen. Zo zijn diersoorten met een wisselende lichaamstemperatuur (zoals amfibieën, reptielen en insecten) afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Je noemt deze dieren ectotherme ('koudbloedige') dieren. Ze laten hun lichaam opwarmen door de zon en worden actiever naarmate hun lichaamstemperatuur stijgt.
Endotherme ('warmbloedige') dieren hebben een constante lichaamstemperatuur. Zij kunnen weliswaar lage temperaturen verdragen, maar ze hebben dan veel energie nodig om warm te blijven. Warmbloedige dieren hebben daarom in verhouding meer voedsel nodig dan koudbloedige dieren. Bij warmbloedige dieren is de verhouding tussen oppervlak en inhoud van groot belang. Hoe groter naar verhouding het oppervlak ten opzichte van de inhoud, des te moeilijker het voor het dier is om warm te blijven: er kan veel warmte uitstralen.
Biologen spreken over de oppervlakte-inhoudrelatie. Daarom vind je grote pinguïnsoorten in koude gebieden, en de kleine soorten in minder koude gebieden. Hetzelfde geldt voor berensoorten: de ijsbeer is de grootste berensoort, zijn oppervlakte-inhoudrelatie is het kleinst van alle berensoorten.
Het leven van de meeste organismen speelt zich af bij temperaturen tussen de 0°C en 45°C. Uitzonderingen zijn er altijd: in hete bronnen in vulkanische gebieden, in de diepzee, maar ook in gletsjer-ijs is leven. De tolerantiegrenzen van deze organismen zijn erg afwijkend van het beeld dat hiervoor is geschetst.
Water
Water is een bouwstof, een oplosmiddel, een transportmiddel, een warmtereservoir en een koelmiddel voor organismen. Zonder water is leven niet mogelijk.
Planten
Vaak zie je aan de bouw van een plant of deze in een vochtig of droog milieu thuishoort. Het wortelstelsel en de bouw van blad en stengel zijn veelal aangepast aan de hoeveelheid water in het milieu. Waterplanten die geheel onder water leven, hebben smalle, dunne bladeren en slappe stengels. Waterplanten die gedeeltelijk boven water leven, hebben holle stengels met luchtkanalen; de bladeren die boven het water uitsteken, hebben veel huidmondjes. Bij waterlelies (zie figuur 20a) en andere planten met bladeren die op het wateroppervlak drijven, zitten de huidmondjes aan de bovenkant van de bladeren.
De meeste landplanten in een gematigd milieu (niet te droog - niet te nat) hebben een waslaagje op de bladeren; aan de onderkant van de bladeren zitten huidmondjes. Landplanten in een vochtiger milieu (bijvoorbeeld oeverplanten) lopen niet snel de kans om uit te drogen. Het waslaagjes is heel erg dun en ze hebben overal huidmondjes. Het wortelstelsel is klein.
De planten in drogere ecosystemen hebben bladeren met een erg dikke waslaag en met zeer weinig, vaak ingezonken huidmondjes. Deze planten hebben uitgebreide wortelstelsels. Bij sommige soorten ontbreken zelfs echte bladeren: bij cactussen bijvoorbeeld zijn het stekels. Planten in een zout milieu (bijvoorbeeld in de kwelders van de Waddeneilanden) hebben uitrustingen die lijken op die van de planten in een droog milieu. Deze zogenoemde zoutplanten dreigen immers uit te drogen, omdat de osmotische waarde van hun omgeving zo hoog is (zie figuur 21b).
/waterlelie1.jpg) |
/zeekraal.jpg) |
| Figuur 21a. Waterlelies |
Figuur 21b. Zeekraal, een zoutplant, staat met zijn voeten in zout water. |
Dieren
Bij landdieren speelt water een grote rol bij hun gedrag, want landdieren moeten zorgen dat ze niet uitdrogen. Een aantal soorten insecten, de meeste soorten reptielen, vogels en zoogdieren kunnen in een droge omgeving leven, omdat ze een huid (of pantser) hebben die waterdicht is. Bovendien produceren ze geconcentreerde urine om zo min mogelijk water te verliezen. Maar de meeste diersoorten vind je in een vochtigere omgeving: in de grond, in het mos, tussen planten, bladeren, takken en stenen of in het water.
Er zijn enkele diersoorten die nooit drinken. Ze gebruiken water dat vrijkomt bij de stofwisselingsprocessen (bij verbranding bijvoorbeeld ontstaat water). Onder andere de eerder genoemde woestijnspringmuis kan zo (vrijwel) zonder water leven. Ook maken woestijndieren gebruik van de waterdamp in de lucht.
Waterorganismen
Voor waterplanten en -dieren zijn, behalve het water zelf, verschillende andere abiotische factoren die verband houden met het water, van levensbelang. Deze factoren zijn onder meer watertemperatuur, stroming, zuurgraad en opgeloste anorganische (voedings)stoffen.
Wanneer de watertemperatuur hoger wordt, kan er in water minder zuurstof oplossen, waardoor zuurstoftekort kan optreden. Stromend water bevat over het algemeen meer zuurstof dan stilstaand water.
Bij een hoge zuurgraad lost het - met name voor vissen - giftige metaal aluminium op in water. Van nature komt aluminium in bepaalde bodems van zoetwatermeren voor. Zuur lost kalk op: in zoetwater met een pH van lager dan 6 kunnen geen schelpdieren meer leven.
De hoeveelheid opgeloste anorganische voedingsstoffen (bijvoorbeeld nitraten en fosfaten) heeft invloed op de plantengroei. Bepaalde algensoorten bijvoorbeeld gedijen erg goed in dit voedselrijke water en kunnen massaal gaan groeien. Deze algenbloei kan een sloot of plas volledig verstikken.
Bepaalde diersoorten leven in de overgang tussen zout en zoet water; hier bepaalt het zoutgehalte het voorkomen van soorten die aangepast zijn om de zoutwisselingen in het milieu het hoofd te bieden.
Lucht
De lucht bevat verschillende gassen: onder andere zuurstof (21%) en koolstofdioxide (bijna 0,04%). Deze twee gassen zijn van levensbelang voor verreweg de meeste organismen. Zuurstof is nodig voor de verbranding. Groene planten gebruiken koolstofdioxide voor de fotosynthese. De stikstof (79%) in de lucht wordt, behalve door een aantal soorten bacteriën, niet gebruikt.
Luchtverplaatsing (= wind) is voor veel organismen een belangrijke milieufactor. Ventilatie ververst de verbruikte lucht en vergroot de verdamping. Bij planten is de wind behulpzaam bij het verspreiden van stuifmeel en zaden. De sporen van schimmels hebben maar weinig luchtbeweging nodig, ze zijn ontzettend klein en licht.
/windbestuiver.gif) |
| Figuur 22a. Stuifmeelverspreiding (berkenkatjes) via de lucht |
|
/windverspreiding%20paardenbloem.jpg)
|
| Figuur 22b. Zaadverspreiding (paardenbloem) via de lucht |
De vogel- en de vlindertrek worden door de wind beïnvloed. Orkanen kunnen verwoestend werken op ecosystemen: bomen waaien om, koraalriffen en kusten worden kapot gebeukt door de woeste zee. Ecologen en bosbeheerders zien dit trouwens niet altijd somber in: in het ecosysteem is ruimte voor verjonging ontstaan.
Bodem
Planten wortelen in de bodem, die altijd gekenmerkt wordt door een bepaalde structuur. Niet alleen planten vinden er houvast, ook allerlei kleine diersoorten (zoals mijten, regenwormen, aaltjes, spinnen, kevers), en schimmels en bacteriën brengen er het grootste deel van hun leven in door. Muizen en konijnen graven holen in de bodem. In de bovenste laag bevindt zich vaak humus (= dode, plantaardige en dierlijke resten). De bodem kun je daarom soms ook als biotische factor beschouwen.
De bodemdeeltjes zelf vormen het fundament van de bodem en zijn wel degelijk abiotisch. Elke bodem wordt gekenmerkt door de overheersende korrelgrootte. Een kleiige bodem met relatief kleine korrels (gemiddeld 0,002 mm) die tegen elkaar aan plakken, bevat weinig lucht en houdt vocht en voedingsstoffen lang vast. Wortels kunnen niet goed naar de diepere lagen doordringen.
Een zandige bodem heeft relatief grote korrels (van 0,05 - 2 mm), die losjes tegen elkaar aan liggen. Er zit veel lucht tussen de korrels; hierdoor verdwijnen water en de daarin opgeloste voedingsstoffen snel naar de diepere ondergrond. Het gevolg is dat de bovenste laag droog, voedselarm en goed doorlucht is. De hoeveelheid lucht in de bodem is belangrijk voor de opname van zuurstof door de ondergrondse plantendelen.
 |
 |
|
Figuur 23a. Kleiige bodem
|
Figuur 23b. Zandige bodem |
Behalve de korrelgrootte bepalen andere abiotische factoren als zuurgraad, kalkgehalte, vochtigheid en opgeloste zouten de bodemgesteldheid. En bij elke type bodem horen 'eigen' planten: de grove den groeit op een zure bodem. Brandnetels tref je aan op voedselrijke bodem, heide groeit op arme zandgrond.
Humus 'verbetert' de bodemstructuur. Humus houdt water vast en dat is op zandgronden gunstig. Op kleiige bodems zorgt humus er juist voor dat de klei 'korreliger' wordt, waardoor wortels beter naar de diepte kunnen doordringen.
bron: 10voorbiologie.nl
Soort
In de biologie horen organismen tot één soort als ze met elkaar kunnen voortplanten, waarna vruchtbare nakomelingen ontstaan. Organismen kunnen er op deze manier voor zorgen dat hun soort niet uitsterft. Zo horen alle honden tot één soort. Ze stammen af van de wolf. Er zijn wel verschillende hondenrassen die qua uiterlijk veel kunnen verschillen. Toch herkennen ze elkaar als soortgenoten en kunnen ze zorgen voor vruchtbare nakomelingen. Meestal lijken organismen van dezelfde soort veel op elkaar.
Organismen van dezelfde soort kunnen wel met elkaar voortplanten, maar in werkelijkheid gebeurt dat alleen met soortgenoten die in hetzelfde habitat (leefgebied) leven. Dan hebben we het over een populatie. Een populatie is een groep organismen van één soort, die met elkaar in dezelfde habitat leeft en ook werkelijk onderling voortplant.
Een soort bestaat meestal uit meerdere populaties, die zó ver van elkaar leven dat ze niet met elkaar in aanraking komen. Een voorbeeld is de koolmezenpopulatie in een loofbos op de Veluwe en een koolmezenpopulatie in het Amsterdamse Bos. Of het kan gaan om een populatie watervlooien in een regenton, of de zwaardwalvissen in de Atlantische Oceaan.
Het kan zijn dat twee populaties van dezelfde soort die ver van elkaar af leven na verloop van tijd van uiterlijk gaan verschillen. Dan is het niet altijd duidelijk of ze nog tot dezelfde soort horen. Dat zou je kunnen uitzoeken door ze te laten kruisen en te kijken of er vruchtbare nakomelingen ontstaan. Dat kan je natuurlijk niet bij alle soorten doen. Tegenwoordig onderzoekt men dat liever door DNA-analyse. Als het genoom (erfelijk materiaal) van twee populaties gelijk is, behoren ze tot dezelfde soort. Als de genomen veel verschillen vertonen, moeten het afzonderlijke soorten zijn. Dit betekent niet dat alle soortgenoten genetisch identiek zijn. Net zo goed als er tussen mensen onderling veel verschillen zijn, zijn er binnen alle andere soorten ook veel verschillen.
Het soortbegrip is een van de centrale concepten in de biologie en een groot aantal verwante vakken. Desondanks is het niet scherp gedefinieerd, en onderwerp van discussie. Enkele manieren om een soort te definiëren zijn:
- De morfologische soort. Een morfologische soort is een verzameling organismen die een vergelijkbare, specifieke vorm hebben. Men onderscheidt bijvoorbeeld een eend van een kip omdat ze (onder andere) verschillend gevormde snavels hebben en de eend ook zwemvliezen heeft. Op deze manier werden soorten al voor het begin van de geschreven geschiedenis gedefinieerd. Het uitgangspunt is daarbij dat overeenkomst in de vorm duidt op verwantschap, het hebben van gemeenschappelijke voorouders. Hoewel er veel kritiek mogelijk is op het morfologische soortconcept, is dit concept nog steeds het meest gebruikte concept. Het neemt vooral in de plantkunde nog een belangrijke plaats in.
- De biologische soort. Een biologische soort is een verzameling organismen die onder natuurlijke omstandigheden tot voortplanting komt en daarbij vruchtbare nakomelingen kan produceren. Dit is meestal de nuttigste definitie voor wetenschappers die zich met levende gewervelde dieren bezighouden zoals zoogdieren, vissen en vogels. De definitie is echter zinloos bij organismen die zich niet seksueel voortplanten.
Er moet onderscheid gemaakt worden tussen de theoretische mogelijkheid tot onderlinge voortplanting en het daadwerkelijke optreden van genenoverdracht. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een paard met een ezel te kruisen en nakomelingen (muildieren of muilezels) te krijgen. Om twee redenen worden paard en ezel toch niet als één soort beschouwd: (1) paarden en ezels zullen normaliter in het wild niet kruisen en (2) de nakomelingen zijn maar heel zelden vruchtbaar.
Wetenschappelijke naamgeving
Een bioloog onderzocht welke vogels er in een oerwoud op West-Papoea (Nieuw-Guinea) voorkwamen. Er waren 136 verschillende soorten. Daarna vroeg hij aan de plaatselijke bevolking welke soorten vogels zij kenden en of ze een naam hadden. De mensen bleken ze allemaal te kennen en aan elke soort een eigen naam gegeven te hebben.
Mensen hebben altijd al namen gegeven aan planten en dieren, vooral aan de soorten die nuttig of gevaarlijk zijn. Om precies te weten over welke soort je het hebt en ook internationaal informatie uit te kunnen wisselen, is het nodig om de soort exact te beschrijven en er een naam aan te geven die overal ter wereld hetzelfde is.
In de 17de en 18de eeuw werden in de hele wereld veel nieuwe soorten planten en dieren ontdekt, als gevolg van de vele ontdekkingsreizen. De Zweed Linnaeus (1707-1778) bedacht een systeem voor de naamgeving, dat tot op de dag van vandaag gebruikt wordt. In die tijd schreef men wetenschappelijke teksten in het Latijn. Linnaeus deed dat ook: nog steeds hebben alle planten en dieren een wetenschappelijke naam die komt uit het Latijn (soms uit het Grieks).
De wetenschappelijke soortnaam van een organisme bestaat minimaal uit twee Latijnse woorden. Dat wordt de binaire nomenclatuur (= dubbele naamgeving) genoemd. De eerste naam begint met een hoofdletter en geeft aan tot welk geslacht (genus) het organisme behoort. Met 'geslacht' wordt hier een groep verwante soorten bedoeld en niet of het organisme mannelijk of vrouwelijk is. Je kunt deze naam vergelijken met je achternaam.
De tweede naam is de aanduiding van de soort (species) en die schrijf je met een kleine letter. De soortaanduiding kun je vergelijken met je voornaam. Vaak staat achter de soortaanduiding nog een grote letter, die duidt op de persoon die de soort het eerst beschreven heeft. Wanneer je er een flora (= plantengids) of dierengids op naslaat, zie je achter heel veel namen de L. van Linnaeus.
Enkele voorbeelden van soortnamen zijn: Pardus major L. (koolmees), Pardus caeruleus L. (pimpelmees) en Bellis perennis L. (madeliefje). Wanneer wetenschappers, maar ook kwekers en telers, over soorten spreken, gebruiken ze de wetenschappelijke naam om verwarring te voorkomen. Niet spreeuw, starling (Engels) of étourneau (Frans), maar Sturnus vulgaris.
/linnaeus.jpg) |
Figuur 9. Linnaeus met Linnaeusklokje in zijn hand
Het plantje heet Linnea borealis (borealis = uit het noorden). Linnaeus
was dol op dit plantje; hij noemde het "min blomma" (= mijn bloem).
Het komt in Scandinavië voor in vochtige bossen, en in het noorden
van Nederland nog hier en daar als 'relict' (overblijfsel) uit de IJstijd. |
bron: 10voorbiologie.nl
/230001HRrelaties_1.jpg)
