Issuu

4.1

Biologie GO!

LEER SCHRIFT

GENIE

Biologie

GO!

4.1

INHOUD INHOUD THEMA 01: VOORTPLANTING

CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1:

Wat betekent 'geslachtsgemeenschap'?

Welke onderdelen van de geslachtsorganen spelen een rol bij de geslachtsgemeenschap? 2.1 De mannelijke geslachtsorganen 2.2 Het vrouwelijke geslachtsorgaan

` HOOFDSTUK 1:

Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar? 1

16 16 21

27 27 28 29

Welke verschillen kun je waarnemen tussen organismen? 1.1 Wat is een soort? 1.2 Hoe helpen bio-indicatoren bij het beoordelen van een biotoop? 1.3 Hoe kun je organismen overzichtelijk classificeren? 1.4 Waar komt biodiversiteit vandaan? 1.5 Wat is de tree of life? 1.6 Wat is leven?

Hoe verloopt de ontwikkeling van zygote tot boreling? 4.1 De ontwikkeling van het embryo 4.2 De moederkoek 4.3 De ontwikkeling van de foetus 4.4 De geboorte 4.5 Interseks, gender en seksuele oriëntatie

30 30 32 33 35 36

` HOOFDSTUK 2:

Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed? 1

69 77 80 86

Waar passen de virussen in de tree of life?

Wat is het belang van biodiversiteit?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

39 40 42 44 44

Hoe kan de omgeving de ontwikkeling van je ongeboren baby beïnvloeden? 2.1 Ziekteverwekkers 2.2 Giftige stoffen in de leefomgeving 2.3 Stress

46 46 47 49

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

THEMA 03: INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS

AAN DE SLAG

101

CHECK IN

102

VERKEN

103

` HOOFDSTUK 1:

Welke invloeden hebben interacties tussen soortgenoten op hun overlevingskans?

104

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar positief? 1.1 Paarvorming 1.2 Groepsvorming 1.3 Samenwerking

104 105 106 107

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

108

PORTFOLIO

CHECK IT OUT OEFEN OP DIDDIT

60 61

OEFEN OP DIDDIT

Welke invloed heeft je gedrag op de zwangerschap en de ontwikkeling van een ongeboren baby? 1.1 Roken 1.2 Voeding 1.3 Alcohol en andere drugs 1.4 Zwangerschapscontrole

Wat gebeurt er tijdens de geslachtsgemeenschap in het lichaam van de man en de vrouw? 3.1 De geslachtsgemeenschap 3.2 De weg van de voorplantingscellen 3.3 De bevruchting

VERKEN

CHECK IN

Hoe leidt geslachtsgemeenschap tot een nieuwe mens?

THEMA 02: VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT 57

THEMA 04: ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT 163

` HOOFDSTUK 2:

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief? 1.1 Mutualisme 1.2 Commensalisme Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief? 2.1 Predatie 2.2 Parasitisme 2.3 Amensalisme

` HOOFDSTUK 3:

Hoe word je ziek?

Hoe kunnen interacties tot ziekte leiden? 2.1 Virale infecties 2.2 Bacteriële infecties 2.3 Schimmelinfecties

VERKEN

165

` HOOFDSTUK 1:

Wat is een ecosysteem?

114 114 116 118

Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskans?

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen? 1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren?

120

124 124 125 127

129

129 129

Hoe bestudeer je gedrag?

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan? 136 3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit? 136 3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd? 139 3.3 Wijzigt gedrag over de generaties heen? 149

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

Welke factoren zijn noodzakelijk om een ecosysteem in evenwicht te houden? 2.1 Wat is het belang van voedsel voor een evenwichtig ecosysteem? 2.2 Wat is het belang van energie voor een evenwichtig ecosysteem? 2.3 Waarom is biodiversiteit noodzakelijk voor een evenwichtig ecosysteem?

120

Welke voordelen bieden ecosystemen voor de mens?

Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht? 1

133

Welke veranderingen kunnen ecosystemen beïnvloeden? 1.1 Natuurlijke veranderingen van ecosystemen 1.2 Verstoringen van ecosystemen door de mens

171 171

186

192

194

199

200 203 214

CHECKLIST

217

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

218

AAN DE SLAG

219

OEFEN OP DIDDIT

151

CHECKLIST

153

LABO'S

CHECK IT OUT

154

AAN DE SLAG

155

STEM-VAARDIGHEDEN

PORTFOLIO

167

THEMASYNTHESE

OEFEN OP DIDDIT

167

` HOOFDSTUK 2:

` HOOFDSTUK 4:

110 110 112

164

Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid?

110

CHECK IN

Welke invloeden hebben interacties tussen organismen van verschillende soorten op hun overlevingskans?

STARTEN MET GENIE 1

Opbouw van een thema CHECK IN In de CHECK IN maak je kennis met het onderwerp van het thema.

In het kadertje onderaan vind je een aantal vragen die je op het einde van het thema kunt beantwoorden.

VERKEN

In de verkenfase zul je

merken dat je al wat kennis hebt over het onderwerp

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

wordt hier geactiveerd.

DE HOOFDSTUKKEN

Na het activeren van de voorkennis volgen een aantal hoofdstukken. Een thema bestaat uit meerdere hoofdstukken. Doorheen de hoofdstukken verwerf je de nodige kennis en vaardigheden om uiteindelijk een antwoord

te geven op de centrale vraag of het probleem uit de CHECK IN.

SYNTHESE EN CHECKLIST We vatten de kern van het thema voor je samen in de themasynthese. Vervolgens willen we graag dat je vorderingen maakt en dat je reflecteert op je taken en leert uit feedback. De checklist is een hulpmiddel om zelf zicht te krijgen of je de leerdoelen al dan niet onder de knie hebt.

GENIE Biologie GO! 4.1

starten met genie

CHECK IT OUT In CHECK IT OUT pas je de vergaarde kennis en vaardigheden toe om terug te koppelen naar de vragen uit de CHECK IN.

AAN DE SLAG In het onderdeel Aan de slag kun je verder oefenen. Je leerkracht beslist of je

de oefeningen op het einde van het thema maakt of doorheen de lessen.

` Per thema vind je op

adaptieve

oefenreeksen om te leerstof

LABO Naam:

klas:

nummer:

LABO’S

ONDERZOEK

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen. 1

Ga zelf op onderzoek! Op

Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met lichtstralen bij de overgang van de ene naar de andere stof? Hypothese

verder in te oefenen.

VA Materiaal

Stoffen

bekerglas (100 ml)

50 ml water

twee pipetten (10 ml)

10 ml olie

potlood

10 ml ethanol

TIP

Scan de QR-code om de

labomaterialen te ontdekken.

veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen. Ethanol

H 225, P 210

H- en P-ZINNEN

Werkwijze

Neem het bekerglas en zet er een potlood in.

Voeg met de andere pipet 10 ml ethanol toe door het langs de rand van het glas naar beneden te druppelen.

2 3

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Check steeds goed de

LABOMATERIAAL

Vul het bekerglas voor de helft met water (50 ml). Druppel daarop met een pipet 10 ml water. Waarneming

Wat neem je waar als je door het bekerglas naar het potlood kijkt?

Verwerking

Licht verplaatst zich in een rechte lijn, maar bij de overgang van de ene naar de andere stof kan de straal ‘gebroken’ worden. We noemen dat de lichtbreking.

Beoordeel zelf jouw uitvoering van de proef.

Zet een groen vinkje als alles goed verliep. Zet een rood vinkje als het nog een werkpunt is. Labojas aan?

Stappenplan gevolgd?

Alles goed opgeruimd?

onDerZoek 1

155

LaBo

LEREN LEREN •

In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf

notities te maken. Noteren tijdens de les helpt je om de leerstof actief te verwerken. •

vind je per themasynthese een kennisclip

waarin we alles voor jou nog eens op een rijtje zetten.

GENIE Biologie GO! 4.1

staan een aantal labo’s

om verder experimenten uit te voeren.

Benodigdheden

starten met genie

Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

Kenniskader We zetten doorheen het thema de belangrijkste zaken op een rijtje in deze rode kaders.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT Met GENIE ga je zelf experimenteren en op onderzoek. Daarbij moet je natuurlijk een aantal veiligheidsvoorschriften respecteren. Die vind je terug in dit kader.

WEETJE

TIP

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of

OPDRACHT 11

In de tipkaders vind je handige tips terug bij het uitvoeren van de onderzoeken of opdrachten.

illustreert de leerstof met een extra voorbeeld.

DOORDENKER

Nood aan meer uitdaging? Doorheen een thema

zijn er verschillende doordenkers.

Niet altijd even makkelijk om op te lossen, maar het proberen waard!

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum.

Dat vademecum 'GENIE in STEM-vaardigheden' omvat:

stappenplannen om een grafiek te maken, opstellingen correct te bouwen, metingen uit te voeren …;

•

stappenplannen om een goede onderzoeksvraag op te stellen, een hypothese te formuleren …;

•

een overzicht van gevarensymbolen en P- en H-zinnen;

•

een overzicht van grootheden en eenheden;

•

een overzicht van labomateriaal en labotechnieken;

•

…

•

GENIE Biologie GO! 4.1

starten met genie

GENIE EN DIDDIT Het onlineleerplatform bij GENIE Biologie 4.1 Materiaal Hier vind je het lesmateriaal en de online-oefeningen. Gebruik de om snel je materiaal te vinden. Lesmateriaal

filters bovenaan, de indeling aan de linkerkant of de zoekfunctie

Hier vind je het extra lesmateriaal bij GENIE Biologie 4.1, zoals video’s, pdf’s en ontdekplaten. Oefeningen

De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

•

Je kunt hier vrij oefenen.

•

Opdrachten

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht voor jou heeft klaargezet. Evalueren

Hier kan de leerkracht toetsen voor jou klaarzetten. Resultaten

Meer info over diddit vind je op

Wil je weten hoever je al staat met oefenen, opdrachten

www.vanin.diddit.be/nl/leerling.

en evaluaties? Hier vind je een helder overzicht van je resultaten. Portfolio

Hier kun je je eigen vaardigheden en kennis inschatten.

Je leerkracht geeft vervolgens feedback op jouw zelfevaluatie –

zodat je weet waar je nog extra op kunt oefenen – en kan op basis daarvan ook opdrachten geven.

E-book

Het e-book is de digitale versie van het leerwerkboek. Je kunt erin noteren, aantekeningen maken, zelf materiaal toevoegen ...

In de uitgave bieden we bovenop het beeldmateriaal verschillende 3D-beelden aan. Denk maar aan een 3D-voorstelling van een foetus. Zo ervaar je wetenschappen op een heel nieuwe manier!

GENIE Biologie GO! 4.1

GENIE EN DIDDIT

DOWNLOAD 3D-APP

VOORTPLANTING

THEMA 01

CHECK IN

Î Bizarre feiten en medische wonderen Af en toe verschijnen in de media bizarre verhalen of feiten op het vlak van voortplanting. Soms lees je ook medische wonderverhalen waarvan je denkt dat ze onmogelijk zijn. Een aantal voorbeelden daarvan vind je hieronder. Lees de artikels en noteer waarom de verhalen het nieuws haalden.

Curtis is meest premature baby ooit die het overleefde na geboorte met 21 weken

a een zwangerschap van slechts 21 weken en een dag, en met een gewicht van 420 gram, waren de overlevingskansen van de Amerikaanse baby Curtis Means minimaal. Een klein wonder: hij werd steeds sterker en is nu volgens Guinness World Records officieel de meest premature baby ooit die overleefde.

Naar: www.ad.nl

Vrouw bevalt van baby die maar liefst 6,7 kilogram weegt: ‘Ben er nog niet goed van.’

De Britse Cherral Mitchell (31) is donderdag voor de vierde keer mama geworden. Ze gaf haar zoontje de naam Alpha. Maar toen de baby ter wereld kwam, konden de ouders en het ziekenhuispersoneel hun ogen niet geloven. Alpha woog 6,7 kilogram en is zo de derde zwaarste baby ooit geboren in het Verenigd Koninkrijk. Alleen Guy Carr (1992) met 7,03 kilogram en George King (2013) met 7,002 kilogram deden beter.

OUDSTE MOEDER (74) EN VADER (78) BEIDE OP INTENSIEVE ZORGEN WEEK NA BEVALLING

De 74-jarige Erramatti Mangayamma was heel haar leven kinderloos gebleven, maar raakte via ivf dit jaar dan toch zwanger. Vorige week beviel de vrouw via een keizersnede van een gezonde tweeling en volgens de dokter stelde de vrouw het goed. Slechts een dag na de bevalling kreeg de 78-jarige vader een beroerte en werd opgenomen in het ziekenhuis. Ook zijn vrouw zou op intensieve zorgen liggen omdat de zwangerschap voor een aantal gezondheidsproblemen zorgde.

Naar: www.hln.be

Naar: www.nieuwsblad.be

video: zware baby

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

check in

Met een baard en dikke buik over straat: Ryan (29) is twaalf weken zwanger

e 29-jarige Ryan uit Hilversum is twaalf weken zwanger. Samen met partner David verwacht hij hun eerste kindje. Ryan – gespierde armen en een grote baard – werd als meisje opgevoed en ging zes jaar geleden in transitie. ‘Ik ben non-binair. Dus ik voel me geen vrouw, maar ook geen man.’ Ryan heeft wel een baarmoeder. ‘Ik kan dus zwanger worden. Bij mijn transitie wilde ik mijn baarmoeder en eierstokken behouden om eventueel nog kinderen te kunnen krijgen.’ Naar: www.rtlnieuws.nl

Artikel

Omschrijving

Wanneer zijn er vruchtbare eicellen aanwezig?

Hoe raakt een zaadcel tot bij een eicel?

Hoe verloopt de ontwikkeling van een bevruchte eicel tot een baby?

Wanneer is een baby levensvatbaar?

Hoe beïnvloedt de levensstijl en de omgeving van de moeder de ontwikkeling van de baby?

We zoeken het uit!

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

check in

VERKEN

OPDRACHT 1

Vul de woordpuzzel in met enkele begrippen die je kent over de voortplanting. horizontaal 3 ander woord voor ejaculatie 4 dit buisje vervoert de zaadcellen naar de urinebuis 6 een ander woord voor voorbehoedsmiddel is …middel 8 wordt beschermd door de voorhuid 13 maandelijkse bloeding bij vrouwen 14 heel gevoelige mannelijke organen in de balzak; zaadcellen en mannelijke hormonen worden hier geproduceerd 16 het enige voorbehoedsmiddel dat beschermt tegen zwangerschap en hiv 17 een zaadcel bestaat uit een kop, een hals en een… verticaal

1 vrouwelijke verbinding tussen de buiten- en de binnenkant van het voortplantingsstelsel 2 de penis richt zich

op doordat deze orgaantjes zich opvullen met bloed 5 kan bevrucht worden door een zaadcel 7 ander woord voor ovulatie 9 levensfase waarin een kind een (jong)volwassene wordt 10 zo noem je de bevruchte eicel vanaf de

bevruchting tot de achtste week van de zwangerschap 11 gevoelig orgaantje bij de vrouw dat zorgt voor genot 12 de foetus is via de navelstreng in de baarmoeder verbonden met de moederkoek of… 15 een spontane zaadlozing van een man tijdens de slaap noem je een … droom

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

verken

7 9 10

OPDRACHT 2

Op de afbeelding staan de primaire mannelijke geslachtskenmerken aangegeven. Welke beschrijving hoort bij welke functie?

1 2

5 6 7 8

9 S Afb. 1 Zij- en vooraanzicht van het mannelijke voortplantingsstelsel

Naam en beschrijving zaadleider

buisje van bijbal naar urinebuis

Functie

zaadblaasje

prostaatklier

zwellichaam

bijbal

teelbal

opslagplaats voor zaadvocht

klier waar de zaadleider doorheen loopt

holtes in de penis

buisjes die op de teelballen liggen

ovaalvormige organen in de

verbinding tussen de urineblaas

urinebuis

eikel

voorhuid

balzak

en de buitenwereld het uiteinde van de penis

topje van de penis zit bevat de teelballen, houdt die buiten het lichaam

beschermen van de eikel

voegt zaadvocht toe

vervoer van zaadcellen

doorgeven van sperma en urine

G H

rekbaar stukje huid dat over het

kunnen rijpen

balzak

verzamelplaats voor zaadcellen, zodat die

beschermen en ondersteunen van de teelballen en de temperatuur lager houden vullen zich met bloed, maken een erectie mogelijk voegt vocht met voedingsstoffen toe aan de zaadcellen

aanmaak mannelijke hormonen en zaadcellen

heel gevoelig voor seksuele prikkels

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

verken

OPDRACHT 3

Wat zijn de belangrijke organen van het vrouwelijke voorplantingsstelsel? Combineer de benaming met de correcte beschrijving.

1 2 3 4

5 6 7

S Afb. 2 Zij- en vooraanzicht van het vrouwelijke voortplantingsstelsel

Beschrijving

Benaming

verbinding met de buitenwereld

Hierin worden de eicellen en vrouwelijke hormonen aangemaakt.

Dit orgaan vervoert de eicel naar de baarmoeder.

peervorming gespierd orgaan

baarmoederhals

In dit orgaan worden rijpe eicellen opgevangen.

eileidertrechter

Twee paar van dit orgaan beschermen de vagina.

schaamlippen

opening onderaan de baarmoeder

vagina of schede

baarmoeder

eileider

eierstok

OPDRACHT 4

Jongens en meisjes worden geslachtsrijp wanneer ze in de puberteit komen. Dat is een voorbeeld van een secundair geslachtskenmerk. Welke zijn de primaire geslachtskenmerken voor: • een jongen: • een meisje:

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

Î Hoe leidt geslachtsgemeenschap tot een nieuwe mens? LEERDOELEN Je kunt al: M de belangrijkste organen van het mannelijke en vrouwelijke

voortplantingsstelsel in het menselijk lichaam situeren en benoemen;

M de functie van de belangrijkste organen van het

voortplantingsstelsel van de vrouw en de man toelichten;

M de primaire en de secundaire geslachtskenmerken bij de mens onderscheiden;

M op een tijdlijn van de menstruatiecyclus de eicelrijping, de

eisprong, de vruchtbare periode en de menstruatie aanduiden;

M op een tijdlijn de belangrijkste fasen van de bevruchting tot de geboorte situeren. Je leert nu:

In de puberteit ondergaat je lichaam langzaam talrijke veranderingen. Je primaire geslachtsorganen

M de bevruchting bij de mens uitleggen;

M uitleggen hoe een embryo zich tot een nieuwe mens ontwikkelt; M dat een seksuele relatie gepaard gaat met verantwoordelijk en respectvol gedrag.

worden actief en secundaire geslachtskenmerken komen tot ontwikkeling. Het lichaam wordt in gereedheid gebracht om zich voort te planten.

Wat betekent ‘geslachtsgemeenschap’?

Net zoals bij vele andere organismen bestaan er bij de mens twee biologische geslachten: man en vrouw. Door geslachtsgemeenschap planten man en vrouw zich op een geslachtelijke wijze voort. Tijdens die geslachtsgemeenschap worden mannelijke voortplantingscellen of zaadcellen zo dicht mogelijk bij de vrouwelijke voortplantingscel of eicel gebracht. Als een eicel bevrucht wordt door een zaadcel kan dat aanleiding geven tot een nieuw leven. Net zoals bij andere zoogdieren gebeurt de bevruchting bij mensen inwendig: de zaadcellen en de eicellen ontmoeten elkaar in het lichaam van

S Afb. 3 Geslachtsgemeenschaphebben is een onderdeel van seks hebben. Seks is veel ruimer en omvat ook andere activiteiten waarvan je seksueel opgewonden kunt worden, zoals zoenen en strelen.

het vrouwelijke organisme. De mannelijke organismen bezitten daarom ook structuren om de zaadcellen in het vrouwelijke lichaam te brengen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Bij een bevruchting versmelt een mannelijke zaadcel met een vrouwelijke eicel. Zowel de zaadcel als de eicel draagt erfelijk materiaal. In de bevruchte eicel komt dus erfelijk materiaal van beide ouders terecht. Daarom vertonen nakomelingen zowel kenmerken van de ene ouder als van de andere ouder. mannelijke

mannelijke organen organen

zaadcel zaadcel

vrouwelijke

vrouwelijke organen organen

bevruchting

embryo embryo

eicel eicel

S Afb. 4 Bij een bevruchting versmelt een zaadcel met een eicel. De bevruchte eicel kan aanleiding geven tot een nieuw leven.

Als voortplantingscellen evenveel erfelijk materiaal zouden hebben als

andere lichaamscellen, zou de hoeveelheid erfelijk materiaal generatie na generatie verdubbelen. Daarom bevatten ze maar de helft van de

hoeveelheid erfelijk materiaal van de andere lichaamscellen. Die halvering gebeurt tijdens de vorming van de voortplantingscellen. De bevruchte eicel bevat op die manier eenzelfde hoeveelheid erfelijk materiaal als een

normale lichaamscel.

Bij mensen is de bevruchting inwendig. Door middel van geslachtsgemeenschap worden zaadcellen in het lichaam van de vrouw gebracht zodat ze een eicel kunnen bevruchten.

Welke onderdelen van de geslachtsorganen spelen een rol bij de geslachtsgemeenschap?

2.1 De mannelijke geslachtsorganen A

Bouw en functie

De aanmaak van de zaadcellen of spermacellen gebeurt vanaf de puberteit en vindt plaats in twee teelballen of testes. De twee teelballen bevinden zich bij de mens buiten het lichaam in een huidplooi: de balzak. De vorming van de zaadcellen gebeurt optimaal bij een temperatuur die 2 à 3 graden lager is dan de lichaamstemperatuur. De balzak bevat daarom spiertjes. Door samen te trekken of te ontspannen, brengen ze de teelballen dichter bij of verder van het lichaam. Daardoor bereiken de teelballen de juiste temperatuur voor de vorming van de zaadcellen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Nadat de zaadcellen in de teelballen zijn aangemaakt, worden ze tijdelijk opgeslagen in een lange, gekronkelde buis die op de teelbal ligt: de bijbal. Vanuit de bijbal leidt de zaadleider, die ongeveer 30 cm lang is, de zaadcellen naar de prostaatklier.

bloedvaten zaadleider

bijbal

teelbal

balzak

S Afb. 5 De zaadcellen worden gemaakt in de twee teelballen, die bij de mens gelegen zijn in de balzak.

Net voordat de zaadleiders doorheen de prostaat lopen, monden twee zaadblaasjes uit in de zaadleiders. De zaadblaasjes en de prostaat scheiden een vocht af dat het zaadvocht wordt genoemd. Samen met de zaadcellen vormt dat zaadvocht het sperma. Het zaadvocht bevat voedingsstoffen voor de zaadcellen en is licht alkalisch. Dat is nodig om het zure milieu van de vagina te neutraliseren. Op die manier verhoogt het zaadvocht de

overlevingskans van de zaadcellen. Verder bevat het zaadvocht stoffen die delen van het vrouwelijke voortplantingsstelsel doen samentrekken zodat de kansen op een bevruchting verhogen.

blaas

zaadleider

prostaat zwellichamen urinebuis

zaadblaasjes

eikel

bijbal balzak

S Afb. 6 Bouw van het mannelijke geslachtsorgaan

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Als de prostaat samentrekt, wordt het sperma door de urinebuis naar buiten geperst. Tegelijkertijd wordt de urinebuis tussen blaas en prostaat afgesloten zodat er geen urine bij het sperma kan terechtkomen of zodat het sperma niet in de blaas terechtkomt. De zure urine zou de zaadcellen immers schade kunnen berokkenen.

WEETJE De zuurgraad wordt uitgedrukt aan de hand van de pH. Die kan variëren van 0 tot 14, waarbij 7 neutraal is. Een pH-waarde boven 7 is basisch of alkalisch, een pH onder 7 is zuur. De zuurgraad van de vagina van een

vrouw ligt tussen 3,8 en 4,5 tijdens de vruchtbare periode van haar leven.

OPDRACHT 5

Beantwoord de vragen. 1

Als de zaadcel gevormd wordt in de teelbal, moet die door verschillende organen van het mannelijke

teelbal 2

voortplantingsstelsel om ten slotte het lichaam te verlaten. Vul het onderstaande schema aan.

opening

Zaadcellen en sperma zijn niet hetzelfde. Er moet door drie organen iets worden toegevoegd om van sperma te spreken.

Vul in de tabel aan wat die organen precies toevoegen om uiteindelijk sperma te krijgen. Organen

teelbal

zaadblaasje

prostaat

Wat voegt orgaan toe?

WEETJE Strak zittende onderbroeken brengen de teelballen dichter bij het lichaam waardoor ze een hogere temperatuur hebben. Daardoor verloopt de vorming van de zaadcellen niet optimaal. Het dragen van losse boxershorts zou daarom beter zijn voor de kwaliteit van het sperma. Een studie in 2018 leek dat te bevestigen, maar het onderzoek is niet sluitend.

geslachts-

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

De urinebuis loopt doorheen de penis. In de penis bevinden zich drie zwellichamen. Bij seksuele prikkeling vullen de zwellichamen in de penis zich met bloed: dat is een erectie.

bloedvaten zwellichamen

urinebuis bloedvaten

zwellichamen

urinebuis

S Afb. 7 Bij seksuele prikkeling ontstaat een erectie doordat de zwellichamen zich vullen met bloed.

De groottetoename en de stijfheid zijn te danken aan het vullen van de twee

zwellichamen aan de bovenzijde. Het zwellichaam rond de urinebuis zorgt ervoor dat de urinebuis niet wordt dichtgedrukt en het sperma nog altijd door de urinebuis kan. Dat zwellichaam vormt vooraan, aan het uiteinde van de penis, de heel gevoelige eikel. Als de eikel gestimuleerd wordt, kan een zaadlozing ontstaan. De eikel is omgeven door de voorhuid. Dat is een huidplooi die de eikel beschermt. Als de voorhuid naar achteren wordt geschoven, komt de eikel bloot te liggen.

De zaadcellen worden gemaakt in de teelballen. De prostaat vormt samen met de zaadblaasjes het zaadvocht dat de overleving van de zaadcellen moet bevorderen. De zaadcellen en het zaadvocht vormen samen het sperma. Bij seksuele opwinding vullen zwellichamen in de penis zich met bloed en ontstaat een erectie. Het sperma kan nu in het vrouwelijke voortplantingsstelsel worden gebracht. `

Maak oefening 1 op p. 54.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Vorming van de zaadcellen

De vorming van zaadcellen wordt hormonaal geregeld. Vanaf de puberteit sturen de hypothalamus en de hypofyse de teelballen aan om het hormoon testosteron te produceren. De productie van testosteron is noodzakelijk voor de vorming van de zaadcellen. Die vorming stopt niet tijdens het verdere verloop van het leven van de man. De zaadcellen worden gevormd in zaadbuisjes, die in de teelballen aanwezig zijn. In elke teelbal zijn er 400 tot 800 van die buisjes zodat dagelijks honderden miljoenen zaadcellen worden aangemaakt.

bijbal

teelbal

zaadleider

W Afb. 8 Doorsnede van een teelbal. In een teelbal bevinden zich honderden zaadbuisjes waarin zaadcellen worden gemaakt.

zaadbuisje

balzak

OPDRACHT 6

Een zaadcel moet tot bij de eicel geraken om ermee te kunnen versmelten. Bestudeer de figuur, bekijk de video en beantwoord dan de vragen. mitochondriën

zweepstaart

middenstuk

kern blaasje

kop

video: zweepstaart

Waarmee is de zaadcel uitgerust waardoor hij zich kan voortbewegen? Verklaar.

De kop bevat een kern met het erfelijke materiaal, maar ook een blaasje gevuld met afbraakstoffen.

Wat zou de functie daarvan kunnen zijn?

In de teelballen bevinden zich talrijke zaadbuisjes waarin de zaadcellen worden gemaakt. De kop van de zaadcel bevat de kern en een blaasje met afbraakstoffen om de eicel binnen te dringen. Dankzij een lange zweepstaart kunnen de zaadcellen op zoek gaan naar een eicel.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

2.2 Het vrouwelijke geslachtsorgaan A

Bouw en functie

De vrouwelijke voortplantingscellen of eicellen worden gemaakt in de eierstokken. In elke eierstok bevinden zich al vanaf de geboorte honderdduizenden onrijpe eicellen. Vanaf de puberteit komen er maandelijks eicellen vrij.

baarmoeder

eileider

eierstok

baarmoederhals

vagina

S Afb. 9 De vrouwelijke voortplantingsorganen bevinden zich vooral inwendig. Ze bestaan uit de vagina, baarmoeder, eileiders en eierstokken.

Aangezien eicellen zelf niet kunnen bewegen, worden ze door de eileider naar de baarmoeder gebracht. Aan de binnenzijde van de eileider bevinden zich trilharen. De beweging van die trilharen helpt bij het transport van de eicellen. De baarmoeder is een peervormig, gespierd orgaan dat zich boven de blaas bevindt. De binnenzijde is afgelijnd met een baarmoederslijmvlies. Dat slijmvlies zal vanaf de puberteit maandelijks veranderingen ondergaan zodat een bevruchte eicel er zich in kan nestelen en ontwikkelen tot embryo en foetus. De baarmoeder is via de baarmoederhals verbonden met de vagina of schede. In de opening van de baarmoederhals zit meestal een moeilijk doordringbare slijmprop, die de baarmoeder tegen infecties beschermt.

De vagina vormt de verbinding tussen de baarmoeder en de buitenwereld. Ze is gespierd, maar ook soepel en rekbaar zodat er een penis naar binnen kan. Bij de bevalling kan er zelfs een baby doorheen! De wanden zijn opgebouwd uit slijmvliezen en liggen normaal gezien tegen elkaar. De slijmvliezen produceren vocht en slijm. De wanden scheiden ook een voedingsstof (glycogeen) af, die door miljoenen melkzuurbacteriën wordt afgebroken tot melkzuur. Daardoor wordt de vagina een zure omgeving waarin de meeste andere bacteriën of micro-organismen niet kunnen overleven. Zo wordt de baarmoeder beschermd tegen infecties.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Dicht bij de opening naar de buitenwereld ligt het maagdenvlies. Het is geen vlies dat de opening afsluit, maar een ringvormig elastisch weefsel dat als een kraagje rond de ingang van de vagina ligt en bacteriën kan tegenhouden. Wanneer een penis of een voorwerp zoals een seksspeeltje naar binnen wordt gebracht, rekt het vlies uit. Soms kan het wat scheuren en geeft dan een beetje bloed af. Het maagdenvlies hoeft dus niet beschadigd te worden bij de eerste keer dat een vrouw geslachtsgemeenschap heeft. Veel meisjes en vrouwen bloeden dan ook niet tijdens ‘de eerste keer’. Tegelijk kan het eerste contact erg moeilijk en pijnlijk verlopen. Bij elk contact is voorzichtigheid en geleidelijkheid geboden, zodat het voor beide partijen aangenaam is. Dat kun

je merken aan bepaalde signalen, zoals een ontspannen houding en vochtige omgeving. Dat vocht is afkomstig van enkele klieren die rondom de opening van de vagina liggen. Ze produceren slijm, zodat een penis gemakkelijker naar binnen kan glijden.

Het uitwendige deel van de vagina wordt de vulva genoemd. De vulva bestaat uit twee paar huidplooien: de binnenste en de buitenste schaamlippen. De buitenste schaamlippen zijn behaard en beschermen de meer naar binnen

gelegen delen.

anus

clitoriseikel

zwellichamen

binnenste schaamlip

urinebuis

clitorishoed clitoriseikel

maagdenvlies

vagina

buitenste schaamlip

S Afb. 10 Het uitwendige deel van het vrouwelijke voortplantingsorgaan wordt de vulva genoemd.

S Afb. 11 De clitoris ligt grotendeels inwendig. Enkel de clitoriseikel is uitwendig zichtbaar.

Waar de binnenste schaamlippen vooraan samenkomen, ligt een heel gevoelig bolletje ter grootte van een erwt: de clitoriseikel. Rondom de clitoriseikel zit een stukje huid – de clitorishoed – dat overeenkomt met de voorhuid van de penis. De clitoriseikel is het uitwendig zichtbare deel van een structuur die voor de rest grotendeels inwendig ligt: de clitoris.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

De clitoris is opgebouwd uit zwellichamen die aan weerszijden van de opening van de vagina gelegen zijn. Ze zijn opgebouwd zoals de zwellichamen in de penis van een man en vullen zich, net zoals bij de man, bij opwinding met bloed. De clitoris is heel gevoelig en speelt een belangrijke rol bij de seksuele genotservaring. De opening van de urinebuis, die in tegenstelling tot bij mannen niet doorheen een zwellichaam loopt, ligt tussen de vagina en

de clitoriseikel.

zwellichamen van de penis

zwellichamen van de clitoris

S Afb. 12 De clitoriseikel (rechts) is het uitwendig zichtbare deel van de clitoris. De clitoris kent een gelijkaardige bouw als de zwellichamen in een penis (links).

OPDRACHT 7

Noteer naast elke structuur van het mannelijke voortplantingsstelsel de overeenkomstige vrouwelijke structuur. Mannelijk

zwellichamen in de penis

eikel

voorhuid

balzak

Vrouwelijk

WEETJE

Over de clitoris vind je doorgaans weinig in anatomie- of schoolboeken. Hoewel de structuur gekend is sinds de tweede eeuw, werd pas in de zeventiende eeuw duidelijk dat het een normaal onderdeel van het vrouwelijke lichaam was. Een wereld gedomineerd door mannen en weinig aandacht voor het seksuele genot van de vrouw zorgden ervoor dat de structuur niet werd afgebeeld en grondig onderzocht. Met een toenemende emancipatie van de vrouw kwam daar pas aan het eind van de twintigste eeuw verandering in. Zelfs nu zijn er nog steeds veel mensen die de volledige clitoris herleiden tot de clitoriseikel. Onderzoeksinspanningen met moderne beeldvormingstechnieken brachten aan het licht dat het volume van de zwellichamen wel tien keer zo groot is als voorheen werd aangenomen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

De eicellen worden aangemaakt in de eierstokken. Ze worden via de eileiders naar de baarmoeder vervoerd. De baarmoeder is via de baarmoederhals verbonden met de vagina, waar micro-organismen zorgen voor een zure omgeving. De opening van de vagina is uitwendig omgeven door de schaamlippen. De clitoris bestaat uit zwellichamen die zich bij opwinding vullen met bloed en is een belangrijke structuur voor de seksuele genotservaring van de vrouw. Het uitwendig zichtbare deel is de clitoriseikel.

Maak oefening 2 op p. 54.

Vorming van eicellen en de menstruele cyclus

De vorming van de eicellen start al voor de geboorte maar ze worden pas in latere levensfasen rijp. In een eierstok zijn bijgevolg vooral onrijpe

eicellen aanwezig. Vanaf de puberteit sturen bepaalde hormonen van de

hypothalamus en de hypofyse de menstruele cyclus aan. Het rijpingsproces van de eicellen, dat al voor de geboorte werd opgestart, zet zich nu verder.

video: eisprong

Doorgaans zal tijdens de cyclus slechts één eicel het rijpingsproces verderzetten en uit de eierstok vrijkomen: dat is de eisprong of ovulatie. De eicel moet binnen de 24 uur bevrucht worden, anders sterft ze af. Tijdens het rijpingsproces worden de vrouwelijke geslachthormonen

oestrogeen en progesteron geproduceerd. Die hormonen komen in het bloed terecht en bereiken zo alle delen van het lichaam. In de baarmoeder zorgen die hormonen ervoor dat het baarmoederslijmvlies dikker wordt en bloedvaten zich sterk gaan ontwikkelen. Zo kan het baarmoederslijmvlies een eventuele bevruchte eicel opvangen en kan het embryo tot ontwikkeling komen.

Als een eicel niet bevrucht is, zal het baarmoederslijmvlies worden afgestoten, wat gepaard gaat met bloedingen. Door samentrekkingen van de baarmoederspier wordt het afgestoten baarmoederslijmvlies en het bloed afgevoerd; dat is de menstruatie. De menstruele bloedingen beginnen

gewoonlijk 14 dagen na de eisprong. Op de eerste dag van de menstruatie

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

is de hormonenconcentratie in het bloed laag. Die dag is de start van een nieuwe cyclus. De bloedingen zullen na enkele dagen ophouden als het baarmoederslijmvlies opnieuw dikker wordt onder invloed van een stijgende hormonenconcentratie in het bloed.

hoofdstuk 1

OPDRACHT 8

Veel vrouwen hebben een regelmatige menstruele cyclus. Op de onderstaande figuur wordt een cyclus van 28 dagen voorgesteld.

eicel baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies wordt dikker

baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies krijgt meer bloedvaten

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

dagen

eicel

bloedvaten sluiten

Markeer de volgende perioden met een verschillende kleur op de figuur. Let op: sommige dagen

kunnen twee kleuren bevatten. a

de ontwikkeling van het baarmoederslijmvlies: blauw

b de eisprong: groen c

de menstruatie: geel

Bij vrouwen met een onregelmatige cyclus is de periode tussen twee menstruaties de ene keer (veel)

langer dan de andere keer. Wat is daarvan het gevolg?

Hoe bereken je de datum van de eisprong als de cyclus onregelmatig is?

Hoe komt het dat het baarmoederslijmvlies op een bepaald moment afbrokkelt?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Er bestaan verschillende manieren om menstruatiebloed zo hygiënisch mogelijk op te vangen. Je kunt bijvoorbeeld maandverband of tampons gebruiken. Steeds meer wordt ook menstruatieondergoed of een menstruatiecup gebruikt. Dat laatste is een klein bekertje uit kunststof dat tijdens de menstruatie in de vagina geplaatst wordt om het bloed op te vangen. Een goed gebruik ervan is uiteraard heel belangrijk. Wanneer een vrouw ongeveer vijftig jaar is en de eierstokken minder eicellen bevatten, worden minder vrouwelijke geslachtshormonen aangemaakt. Daardoor verandert het menstruatiepatroon en kunnen fysieke en psychische ongemakken optreden. Men zegt dat de vrouw in de overgang komt. Na enkele jaren valt de menstruatiecyclus stil en komen geen eicellen meer tot

rijping. Een vrouw krijgt nu geen menstruele bloedingen meer en kan ook niet meer zwanger worden.

De vorming van eicellen start al voor de geboorte. Vanaf de

puberteit tot een leeftijd van vijftig jaar zetten onrijpe eicellen het rijpingsproces verder tijdens de menstruele cyclus. De rijpe eicel

die bij de eisprong vrijkomt, is slechts 24 uur vruchtbaar. Ze kan zich

daarna innestelen in het baarmoederslijmvlies dat onder invloed van

S Afb. 13 Gebruik van maandverband, een tampon en een menstruatiecup

hormonen sterk ontwikkeld is. Zonder bevruchting treden ongeveer 14 dagen na de eisprong menstruele bloedingen op om het afgestoten baarmoederslijmvlies af te voeren. Maak oefening 3 op p. 54.

WEETJE

Pijn en extreme

emoties kunnen

voorkomen rond

de periode van de

menstruatie. Je kunt

last hebben van pijn en krampen in de

onderbuik, pijn in

de rug, hoofdpijn, pijnlijke borsten

en/of een opgeblazen gevoel. Bij 5 % tot 15 % zijn de klachten zo ernstig dat ze zelfs aanleiding geven tot school- of werkverzuim. Ook het mentaal welzijn kan veranderen: sommige vrouwen worden depressief, anderen worden prikkelbaar of overactief. Wie naar de dokter gaat, hoort vaak dat menstruatiepijn er nu eenmaal bij hoort. Als oplossing voor het lijden krijgen vrouwen het advies om de pil te nemen, maar steeds minder vrouwen nemen genoegen met dat antwoord. Ze gaan op zoek naar alternatieven, in het bijzonder omdat het nemen van de pil mentale en fysieke bijwerkingen heeft. Onderzoek toont aan dat de hormonen in het anticonceptiemiddel onder andere invloed hebben op de hersenen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Wat gebeurt er tijdens de geslachtsgemeenschap in het lichaam van de man en de vrouw?

3.1 De geslachtsgemeenschap Wanneer beide partners seksueel geprikkeld worden, raken ze opgewonden. Bij de man ontstaat een erectie doordat de zwellichamen zich opvullen met bloed. Ook bij de vrouw zullen de zwellichamen zich bij opwinding met bloed vullen, zodat de clitoris in zijn geheel groter en gevoeliger wordt. De vagina

wordt vochtiger en slijmerig, waardoor de stijve penis gemakkelijker in de

vagina kan worden gebracht. Door bewegingen van man en vrouw beweegt de penis in de vagina op en neer, waardoor de eikel geprikkeld wordt. Die

prikkeling kan voor een zaadlozing zorgen: door samentrekkingen van gladde spieren in de prostaat en rond de urinebuis wordt het sperma naar buiten gedreven. Dat gaat gepaard met een ontlading van de seksuele spanning,

een hoogtepunt of een orgasme. Gewoonlijk komt 3 tot 5 mL sperma, met daarin 300-500 miljoen zaadcellen, vrij in de vagina in de buurt van de baarmoederhals.

video: zaadlozing

W Afb. 14 Bij de zaadlozing komt 3 tot 5 mL sperma in de vagina terecht.

Ook bij de vrouw kunnen de bewegingen tijdens de geslachtsgemeenschap een orgasme uitlokken. Zowel de spieren in de bekkenbodem als rond de vagina en in de baarmoeder trekken daarbij ritmisch samen. De bewegingen die daardoor ontstaan, helpen de zaadcellen op weg naar de eicel. Geslachtsgemeenschap, maar ook andere vormen van intimiteit zoals elkaar omhelzen, zoenen, strelen en seks, moet altijd met wederzijdse toestemming gebeuren. Zo blijft het fijn voor beide partijen. Laat je partner weten waar je klaar voor bent, maar ook wat je niet wilt of waar je nog helemaal niet aan toe bent. Dat alles is een persoonlijke keuze. Laat je nooit overhalen om iets te doen, maar overhaal ook niemand om iets te doen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Als er iets gebeurt dat jij of jouw partner niet wil, spreekt men van ongewenst gedrag of seksueel grensoverschrijdend gedrag. Ongewenst gedrag kan het welzijn van iemand jarenlang en grondig verstoren. Praten is dus belangrijk, maar daarnaast kunnen ook andere signalen belangrijk zijn. Het afwenden van een blik, het aannemen van een afwerende houding en weerstand zijn duidelijke signalen dat een persoon iets ondergaat waar hij niet klaar voor is. Naast seksuele handelingen vallen ook seksuele opmerkingen en het tonen of delen van beeldmateriaal onder seksueel grensoverschrijdend gedrag. Bij ongewenste intimiteiten raakt iemand je aan terwijl je dat niet wilt. Wanneer

je gedwongen wordt tot seksueel contact spreekt men van seksueel geweld.

Tijdens de geslachtsgemeenschap beweegt de penis in de vagina op en neer. Prikkeling van de eikel kan leiden tot een orgasme en een

zaadlozing. Daardoor komt een hoeveelheid sperma vrij in de buurt

van de baarmoederhals. Ook bij de vrouw kunnen die bewegingen tot

een orgasme leiden, waardoor de zaadcellen geholpen worden bij hun

transport naar de eileiders.

3.2 De weg van de voorplantingscellen OPDRACHT 9

Gebruik de onderstaande figuur om de vraag te beantwoorden.

eicel

zaadcellen

Welke voortplantingsorganen in het lichaam van de vrouw moeten de zaadcellen achtereenvolgens voorbij zwemmen om de eicel te bereiken? 1

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

eicel

Van de honderden miljoenen zaadcellen die bij een zaadlozing in de buurt van de baarmoederhals zijn vrijgekomen, zullen er slechts enkele honderden de eicel bereiken. De andere zaadcellen worden, samen met het zaadvocht, afgebroken en opgenomen. Zaadcellen kunnen tot 5 dagen overleven in het lichaam van de vrouw. Dat betekent dat een eicel ook bevrucht kan worden als de zaadlozing vijf dagen voor de eisprong heeft plaatsgevonden. Een eicel die bij de eisprong vrijkomt, wordt opgevangen door de eileider. De eicel is dan nog omgeven door een laag eiwitten en voedingscellen. Een bevruchting gebeurt in het eerste deel van de eileider, in de buurt van de video: eicel

eierstok. Daarna wordt de bevruchte of onbevruchte eicel langzaam naar de

baarmoeder gebracht.

De zaadcellen die bij een zaadlozing ter hoogte van de baarmoederhals worden geloosd, moeten doorheen de baarmoederhals en eileider zwemmen tot aan de eicel. Slechts enkele honderden zaadcellen

bereiken de eicel. De eicel wordt via de eileider naar de baarmoeder

vervoerd. Tijdens het eerste deel van dit traject kan ze worden bevrucht. Maak oefening 4 op p. 55.

3.3 De bevruchting

De eigenlijke bevruchting gebeurt bovenaan in de eileider wanneer de kern

van de zaadcel versmelt met de kern van de eicel. Dat gebeurt nadat de zaadcel binnendringt in de eicel. De staart van de zaadcel breekt dan af en de membraaneigenschappen van de eicel veranderen. De eicel vormt een

video: zaadcel en eicel

bevruchtingsmembraan dat een permanente barrière voor andere zaadcellen vormt. De bevruchte eicel of zygote bevat erfelijk materiaal van zowel de vader als de moeder. Omdat het geslacht erfelijk is bepaald, ligt het geslacht van de nakomeling vanaf dit punt vast. Bevruchtingsmembraan verhindert dat meerdere zaadcellen versmelten met de eicel.

celmembraan

versmelting eicel met zaadcel

eicelkern

eicel kop met zaadcelkern

kop met zaadcelkern

achtergebleven staart van zaadcel

W Afb. 15 Het verloop van de bevruchting

Zaadcellen bereiken de vruchtbare eicel bovenaan in de eileider. De kern van de eerste zaadcel dringt de eicel binnen en versmelt met de kern van de eicel. Op dat moment is de bevruchting voltooid.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Hoe verloopt de ontwikkeling van zygote tot boreling?

4.1 De ontwikkeling van het embryo Eens de zygote is gevormd, is de zwangerschap gestart. Bij de mens duurt die gemiddeld 268 dagen, dat is dus iets meer dan 38 weken. Omdat men rekent vanaf de eerste dag van de laatste menstruatie, zegt men dat een zwangerschap 40 weken duurt. Gedurende die periode zal de bevruchte eicel

zich geleidelijk aan ontwikkelen tot een baby. OPDRACHT 10

Bekijk de video.

Wat gebeurt er met de zygote na de bevruchting?

video: deling dochtercellen

Omdat de cellen die gevormd worden nog alle soorten cellen kunnen worden, noemen we ze stamcellen. In een later stadium veranderen de

cellen tot verschillende soorten. In dat proces, waarbij elke cel een bepaalde bestemming krijgt, differentiëren ze. Eerst blijven de cellen als een klompje bijeenzitten, maar later wijken ze uiteen en ontstaat er een hol blaasje of een holle sfeer, de blastula. Omstreeks de vijfde dag na de bevruchting hopen nieuwe cellen zich op aan de binnenzijde van die blastula en vormen ze een kiemknop of embryonale knop. doorsnede bloedvaten

DAG 2

eierstok

eileider

DAG 1

DAG 3

DAG 4 bevruchte eicel of zygote

blastula

kiemknop

opengebarsten follikel

DAG 5

bevruchting eisprong innesteling

DAG 6-8 kiemschijf

DAG 15 baarmoeder- baarmoederslijmvlies spier

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

W Afb. 16 Van eisprong tot innesteling

Het prille embryo is nu in de baarmoeder aangekomen en start ronde de zesde dag met zich in te nestelen in het baarmoederslijmvlies. Die innesteling is rond dag 14 voltooid. Naarmate de ontwikkeling verder loopt, zullen de cellen steeds meer differentiëren tot specifieke weefselcellen. Daardoor verliezen ze de mogelijkheid om tot andere celtypen te ontwikkelen. Tijdens de innesteling vormen de cellen van de kiemknop twee naast elkaar gelegen blaasjes. Daartussen ontstaat op dag 15 een derde laag cellen. De schijf van drie lagen cellen wordt samen de kiemschijf genoemd. Uit die kiemschijf ontstaat het eigenlijke embryo. Het embryo bevindt zich in een amnionholte met vruchtwater; het geheel wordt omgeven door twee

OPDRACHT 11

vruchtvliezen.

Vul de tabel aan met de best passende omschrijving of het best passende stadium. Omschrijving

drie cellagen waaruit het embryo ontstaat

holte waarin het embryo zich ontwikkelt

blaasje met holte

Stadium

hoopje cellen in de blastula waaruit het embryo zich zal ontwikkelen

cellen die nog alle soorten cellen kunnen worden

In de derde week start de aanleg van de hersenen, het ruggenmerg, de bloedvaten en het hart. Rond dag 22 zal het kleine hart al bloed rondpompen. Dat is een belangrijke mijlpaal, want nu kunnen bloed en zuurstofgas worden rondgepompt. Een embryo bestaat nu al uit meer dan honderdduizend cellen. In de komende weken krijgt het embryo een cilindrische vorm en komen het spijsverteringsstelsel en andere organen tot ontwikkeling. Uit vier knoppen ontstaan de ledematen. In dit stadium is het embryo nauwelijks van dat van andere gewervelde dieren te onderscheiden. Het vertoont ook een staart en kieuwbogen, die later weer zullen verdwijnen. Die volledige embryonale fase duurt in totaal acht weken.

Door delingen van de bevruchte eicel ontstaat een groepering van stamcellen, die zich innestelt in het baarmoederslijmvlies. De stamcellen vormen een blastula met een kiemknop. Uit een kiemschijf van drie lagen cellen groeit het embryo. De embryonale fase duurt acht weken en daarin worden alle organen aangelegd, evenals enkele organen die later zullen verdwijnen. `

Maak oefening 5 op p. 55.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

4.2 De moederkoek In de eerste weken wordt het embryo vooral gevoed door stoffen afkomstig van het baarmoederslijmvlies. Maar naarmate het embryo groter wordt, puilt het steeds meer uit in de baarmoeder en is het transport van stoffen langs het slijmvlies ontoereikend. In de wand van de baarmoeder groeit en ontwikkelt zich de moederkoek of placenta uit weefsels, voornamelijk afkomstig van het ingenestelde embryo en voor een klein deel ook van de moeder. In de moederkoek verliezen bloedvaten van de moeder hun wand; er ontstaan open bloedruimten met daarin bloed van de moeder. De bloedvaten

van het embryo hangen vrij in die bloedruimten. Omdat het bloed van de

moeder op die manier de bloedvaten van het embryo omgeeft, is er zo een snelle uitwisseling van stoffen mogelijk.

baarmoederspier

moederkoek

baarmoederslijmvlies

navelstreng

zuurstofarm bloed

bloedvaten baby zuurstofrijk bloed

zuurstofrijk bloed

vruchtvliezen

bloedruimte met bloed moeder

moederkoek/placenta

baarmoederholte

binnenste vruchtvlies

baarmoederslijmvlies

S Afb. 17 De moederkoek ontwikkelt zich in het baarmoederslijmvlies. Ter hoogte van de bloedvaten worden stoffen tussen moeder en baby uitgewisseld.

Doordat er geen rechtstreeks contact is tussen het bloed van de moeder en het kind, vormt de moederkoek ook een barrière die bepaalde stoffen of ziekteverwekkers tegenhoudt. De moederkoek is omstreeks de tiende week gevormd en functioneel, maar blijft gedurende de verdere zwangerschap groeien. De baby is via de navelstreng verbonden met de moederkoek. De navelstreng is elastisch en bevat drie bloedvaten: twee navelstrengslagaders voeren het bloed naar de moederkoek en een navelstrengader brengt het bloed terug naar de baby.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

De moederkoek zal in de loop van de zwangerschap ook hormonen produceren en vervult daarom een belangrijke rol in de hormonale regeling van de zwangerschap.

De moederkoek of placenta wordt gevormd uit cellen die voornamelijk afkomstig zijn van het ingenestelde embryo. De bloedvaten van het kind hangen er vrij in het bloed van de moeder. Voor sommige stoffen vormt de moederkoek een barrière, voor andere stoffen is het een plaats waar een snelle uitwisseling van stoffen tussen moeder en kind mogelijk is. Bloedvaten in de navelstreng vervoeren het bloed tussen het kind en de

moederkoek. Door de productie van hormonen speelt de moederkoek een belangrijke rol in de hormonale regeling van de zwangerschap. Maak oefening 6 op p. 55.

4.3 De ontwikkeling van de foetus

Het embryo begint steeds meer op een minimensje te lijken. Hoewel na

negen weken het embryo nog maar twee à drie cm meet, is de aanleg van de meeste organen een feit. De embryonale fase is dan achter de rug, men

video: ontwikkeling foetus

OPDRACHT 12

spreekt van een foetus.

Bestudeer de onderstaande figuur en beantwoord de vragen. TOT

WEKEN

FOETALE PERIODE

WEKEN TOT GEBOORTE

EMBRYONALE PERIODE

MAANDEN

MAAND

MAANDEN

TRIMESTER

CENTRAAL ZENUWSTELSEL

HART OREN OGEN

LEDEMATEN TANDEN GEHEMELTE UITWENDIGE GENITALIËN PERIODE VAN GROTE KWETSBAARHEID

PERIODE VAN KLEINERE KWETSBAARHEID

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Waarom wordt de eerste echografie ingepland rond 8 weken?

Leg uit waarom een miskraam vaak voorkomt in de eerste 10 weken van de zwangerschap.

Vanaf hoeveel weken is het geslacht uitwendig zichtbaar?

Wat is het verschil tussen een embryo en een foetus?

Tijdens de foetale fase zullen de aangelegde organen groeien, verfijnen en in werking treden. De foetus begint nu ook te bewegen. Omdat de embryonale aanleg hetzelfde is bij jongens en meisjes, zie je in het begin geen verschil. Pas na 9 weken ontwikkelen de geslachtsorganen zich verschillend naargelang je genetisch een jongen of een meisje bent. Het hormoon testosteron leidt tot de vorming van de mannelijke geslachtsorganen. Zonder

dat hormoon ontwikkelen zich vrouwelijke voorplantingsorganen. Vanaf week 14 is het geslacht uitwendig meestal goed zichtbaar.

urinebuis

vrouwelijk

12 weken

buitenste schaamlip binnenste schaamlip 14 weken

34 weken

9 weken mannelijk of vrouwelijk

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

vaginale opening

urinebuis penis balzak

mannelijk 12 weken

14 weken

34 weken

S Afb. 18 Vorming van de mannelijke en vrouwelijke geslachtsorganen bij een foetus

hoofdstuk 1

Langzaam maar zeker oefent de foetus verschillende spieren, en treden de zintuigen in werking. Zo hoort een baby van 23 weken de hartslag van de moeder en geluiden uit de buitenwereld; het schopt soms mee op het ritme van muziek. Vanaf week 24 wordt de foetus als levensvatbaar beschouwd. Vanaf dat moment zullen de artsen bij een vroeggeboorte alles in het werk stellen om het kind in leven te houden. Naarmate de foetus groter wordt, is er steeds minder ruimte in de baarmoeder. In week 35 is de foetus zo groot dat er maar weinig ruimte meer is. Meestal draait de foetus zich in de meest comfortabele positie, en dat is met het hoofd naar beneden. Vijf weken later

is de foetus voldragen en zal de baby wellicht het levenslicht zien.

2 foetus, acht weken oud

1 embryo, zes weken oud

3 foetus, twaalf weken oud

W Afb. 19 Verschillende stadia in de ontwikkeling van een ongeboren kind

4 foetus, achttien weken oud

In de foetale fase groeien de aangelegde organen en treden ze in werking. Het geslacht ontwikkelt zich, spieren en zintuigen worden actief. Vanaf 24 weken is de foetus levensvatbaar, maar pas vanaf 40 weken is de baby volgroeid. De foetale fase eindigt met de geboorte.

4.4 De geboorte

De eerste tekenen van de nakende geboorte zijn meestal de weeën. Dat zijn krachtige samentrekkingen van de spieren van de baarmoederwand. Aanvankelijk treden de weeën onregelmatig op (om de vijf à tien minuten), maar ze worden steeds krachtiger en frequenter. Door de weeën wordt de baarmoederhals korter en wijder (ongeveer 1 cm per uur, maar het kan ook trager gaan). Die fase van de bevalling heet de ontsluiting. Tijdens die fase komt de slijmprop die in de baarmoedermond zit los en breken meestal de vruchtvliezen. Het vruchtwater loopt dan langs de vagina naar buiten. Pas als de baarmoederhals ongeveer 10 cm wijd is, is de ontsluiting voldoende groot om de baby door te laten. Dat is de fase van de uitdrijving; die kan enkele minuten tot enkele uren duren. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

indaling

ontsluiting

uitdrijving

navelstreng placenta baarmoeder

nageboorte baarmoeder

endeldarm

moederkoek

opening van de baarmoederhals wordt breder

baarmoederhals

navelstreng

S Afb. 20 Tijdens de ontsluiting wordt de baarmoeder korter en breder. Na de indaling wordt de baby doorheen het geboortekanaal geperst.

Zodra het kindje geboren is, kunnen de longen zich vullen met lucht en

moet het kind zelfstandig ademen. De navelstreng wordt nu afgebonden en doorgeknipt. Het deel van de navelstreng dat aan de baby vastzit, zal

opdrogen en ongeveer een week later afvallen. Zo ontstaat een litteken op de buik: de navel.

Ongeveer tien minuten tot een half uur na de geboorte zorgen enkele

naweeën voor het loskomen en het uitdrijven van de moederkoek. Die

gebeurtenis heet de nageboorte.

S Afb. 21 Tijdens de nageboorte wordt de moederkoek naar buiten gedreven.

De geboorte wordt opgedeeld in verschillende fasen. Tijdens de ontsluitingsfase wordt de baarmoederhals wijder door de weeën.

In de fase van de uitdrijving wordt de baby doorheen het nauwe geboortekanaal geperst. De fase waarin de moederkoek wordt losgemaakt en uitgedreven is de nageboorte. Na de geboorte wordt de navelstreng afgebonden en doorgeknipt en moet de baby zelfstandig ademen.

4.5 Interseks, gender en seksuele oriëntatie

Wat is interseks?

Zodra een baby geboren is, kun je meestal het geslacht duidelijk zien aan lichamelijke kenmerken: het is een jongen of een meisje. De geslachtskenmerken die aanwezig zijn vanaf de geboorte noemen we de primaire geslachtskenmerken, zoals de penis en balzak bij de jongens en de schaamlippen en vagina bij de meisjes. Die lichamelijke kenmerken bepalen je biologische geslacht. Als de initiële geslachtsorganen van het embryo zich niet volledig tot mannelijke geslachtsorganen ontwikkelen, kan het individu vanaf de geboorte zowel mannelijke als vrouwelijke primaire geslachtskenmerken vertonen. Zo kan iemand geboren worden met een nietvolgroeide penis en een vagina-ingang of een clitoris die zo groot is dat ze op een penis lijkt. Dat wordt een intersekse persoon genoemd.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Soms komt dat verschijnsel pas in een latere levensfase, zoals tijdens de

WEETJE

puberteit, tot uiting en is dat uitwendig helemaal niet zichtbaar: een perfect

Elke dag wordt in België

uitziende jongen kan dan eierstokken blijken te hebben of een meisje kan

een vijftal kinderen geboren met een variatie in geslachtskenmerken. Dat is ongeveer evenveel als het aantal tweelingen dat in België wordt geboren.

geen baarmoeder hebben. Een hormoonhuishouding die afwijkt van de norm kan ervoor zorgen dat bepaalde secundaire geslachtskenmerken zoals de menstruatiecyclus niet optreden of dat andere lichaamskenmerken afwezig zijn. Hoewel de lichamen van intersekse personen afwijken van het stereotiepe beeld van een man of vrouw, komen ze vaker voor dan je zou denken. Naar schatting 1 op de 200 mensen heeft intersekse geslachtskenmerken.

Geslacht vs. gender

Een vader en zijn zoon raken betrokken bij een zwaar autoongeval. De vader is op slag dood, maar zijn zoon kan nog net op tijd naar het ziekenhuis worden gebracht. Als hij daar is aangekomen, houdt de chirurg halt en roept: ‘Stop. Ik kan deze jongen niet opereren, want dit is mijn zoon.’

Hoe kan dat?

Bij een chirurg denken we onmiddellijk aan een man, maar een chirurg kan ook een vrouw zijn. Het voorbeeld toont aan hoe bepaalde patronen in ons

denken ingebakken zitten.

Verschillen tussen mannen en vrouwen zijn niet altijd terug te voeren op hun biologische geslacht. Veel verschillen zijn maatschappelijk of sociologisch bepaald en zorgen voor je gedrag, voor de job die je kiest, voor de kleding die je draagt. Daardoor is man- of vrouw-zijn meer dan een biologisch kenmerk. Het wordt ook bepaald door de rol die je op je neemt, door je gevoel een man of een vrouw te zijn, door je genderidentiteit. Je genderidentiteit is dan je psychologische geslacht.

Meestal vallen biologisch en psychologisch geslacht samen, maar dat is niet altijd het geval. Sommige mensen die biologisch man zijn, voelen zich eerder vrouw en andersom; ze zijn transgender. Net zoals een persoon van een bepaald biologisch geslacht ook interseksuele kenmerken kan hebben, is ook het gender niet beperkt tot man of vrouw. Je kunt transgender zijn, maar je kunt je ook ergens tussenin voelen; niet iedereen kan dat voor zichzelf duidelijk bepalen. Je genderexpressie is de manier waarop jij je genderidentiteit tot uiting brengt. Dat kan met je kledij en met andere accessoires, maar ook met je gedrag, met je hobby’s, met je jobkeuze ... Omdat de maatschappelijke verwachting over mannelijk en vrouwelijk gedrag altijd wijzigt, verandert ook de manier waarop mensen hun genderidentiteit uiten. Vijftig jaar geleden waren er nauwelijks vrouwelijke voetballers of mannelijke huishoudhulpen, intussen is dat heel gewoon.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 1

Er zijn ook mensen bij wie de genderidentiteit zo sterk van hun biologische geslacht afwijkt, dat ze zich laten opereren. Ze laten hun geslacht aanpassen; ze zijn dan transseksueel.

Seksuele oriëntatie

De meeste mensen zijn heteroseksueel (hetero = ongelijk) en voelen zich aangetrokken tot iemand van het andere geslacht. Heel wat mensen koesteren gevoelens voor iemand van hetzelfde geslacht en zijn daarom homoseksueel. Biseksuele mensen kunnen zowel op iemand van hun eigen als van het andere geslacht verliefd worden. Homo- (zowel tussen mannelijke als vrouwelijke individuen) en biseksualiteit komen in de natuur ook bij heel wat andere diersoorten regelmatig voor. Wanneer je op een andere persoon

valt, ongeacht zijn geslacht of gender, ben je panseksueel.

www.gsanetwerk.nl

S Afb. 22 Een mens is meer dan alleen maar een lichaam. De meeste mensen voelen en gedragen zich volgens de verwachtingen die horen bij hun geboortegeslacht, maar dat is niet altijd het geval. Vrijheid van geslacht geeft iedereen ruimte om zichzelf te kunnen zijn.

Een interseks individu vertoont geslachtskenmerken van zowel een jongen als een meisje. Dat is niet altijd uitwendig zichtbaar en kan pas in latere levensfasen tot uiting komen. Je biologische geslacht is gebaseerd op je lichamelijke kenmerken. Je genderidentiteit slaat op de geaardheid die je voelt. Je genderexpressie is de manier waarop jij je genderidentiteit tot uiting brengt. Je seksuele oriëntatie vertelt iets over de aantrekking tot andere personen. De meeste mensen zijn heteroseksueel, maar daarnaast bestaat ook een homoseksuele, biseksuele of panseksuele geaardheid. `

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

Maak oefening 7 op p. 55.

hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed?

M de werking van een aantal hormonale en niethormonale anticonceptiemiddelen uitleggen. Je leert nu:

om je lichaam goed te verzorgen door te kiezen voor

M de invloed van gezondheidsgedrag en het

M de effecten van ziekteverwekkers op de

ontwikkeling van embryo en foetus toelichten.

niet alleen de vruchtbaarheid, maar is ook heel belangrijk voor een goede ontwikkeling van je

toekomstige baby. De zorgen voor een gezonde baby beginnen dus lang vóór de zwangerschap, zowel bij de vrouw als bij de man.

Welke invloed heeft je gedrag op de zwangerschap en de ontwikkeling van een ongeboren baby?

een gezonde voeding en levensstijl. Dat bevordert

leefmilieu op de ontwikkeling van embryo en foetus uitleggen;

Als je graag zwanger wilt worden, is het raadzaam

Lange tijd werd gedacht dat de baby in de baarmoeder ‘neemt wat hij nodig heeft’. De moederkoek werd gezien als een heel efficiënte filter die enkel nuttige stoffen doorlaat. Dat blijkt echter niet te kloppen. De aan- of afwezigheid van bepaalde stoffen in het bloed van de moeder kan tijdens de zwangerschap een grote invloed hebben op de aanleg en de groei van organen van de baby. Als de organen zich niet op een normale manier

ontwikkelen, kan dat de oorzaak zijn van gezondheidsproblemen op latere

WEETJE

Zwangerschapsdiabetes is een tijdelijke soort diabetes, die na de

bevalling verdwijnt. Bij

zwangerschapsdiabetes heeft later zowel het kind als de moeder een verhoogd risico op diabetes type 2.

leeftijd. Omdat de organen al in het prille begin van de zwangerschap worden gevormd, op een moment dat de vrouw soms nog niet weet dat ze zwanger is, zijn ook de omstandigheden vlak voor en tijdens de eerste drie maanden van de zwangerschap van groot belang. Een ongezonde manier van leven verhoogt de kans op aandoeningen zoals een verhoogde bloeddruk en zwangerschapsdiabetes. Daardoor kan de normale ontwikkeling van het embryo grondig worden verstoord. Een ongezonde levenswijze kan er ook voor zorgen dat je moeilijker zwanger raakt, of kan de kans op een vroeggeboorte verhogen. Om al die redenen levert een gezonde levensstijl tijdens je hele vruchtbare levensfase de grootste kansen op een optimale ontwikkeling van de baby.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 13

Schadelijke externe factoren die een invloed hebben op de zwangerschap kunnen worden ingedeeld volgens gezondheidsgedrag en factoren uit het leefmilieu. 1

Markeer de factoren die met gezondheidsgedrag te maken hebben in het groen.

Markeer de factoren die met het leefmilieu te maken hebben in het geel. röntgenstraling tijdens

hoeveelheid stress drugs (zoals heroïne,

de zwangerschap alcohol

eetpatroon

methadon enz.)

roken

overdreven sporten

blootstelling aan

radioactieve straling

slaappatroon

1.1 Roken

Iedereen weet dat roken ongezond is. Niet enkel je eigen lichaam ondervindt daar schade van, ook je toekomstige kind of dat van anderen wordt nadelig beïnvloed.

In de rook van tabakswaren zitten veel ongezonde stoffen. Die stoffen kunnen schade toebrengen aan het erfelijke materiaal van zaadcellen en eicellen, waardoor er geen levensvatbaar embryo tot ontwikkeling kan komen of waardoor een kind met een (erfelijke) afwijking wordt geboren. Ook

S Afb. 23 Roken is niet alleen schadelijk voor jezelf, maar ook voor je baby. Vrouwen die de hele zwangerschap blijven roken, krijgen een baby die zo’n 150-250 gram minder weegt.

hebben die schadelijke stoffen een negatieve invloed op de vorming van de zaadcellen en de eicellen.

De rook die uit een sigaret vrijkomt, is vaak schadelijker dan de rook die de roker zelf inhaleert. Passief roken, het inademen van tabaksrook uit de omgeving, blijkt daarom ook heel nefaste gevolgen te hebben voor

de vruchtbaarheid, voor het verloop van de zwangerschap en voor de ontwikkeling van het kind.

WEETJE De Quiddy-app kan je helpen om te stoppen met roken. De app berekent dagelijks hoeveel geld je al gespaard hebt door niet te roken en je kunt beloningen instellen. Toch een moeilijk moment? De app geeft je ideeën en helpt je om je eigen reddingsplan te maken dat je altijd binnen handbereik hebt.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 14

Vergelijk de vorm en het aantal zaadcellen van een niet-roker en een roker met elkaar aan de hand van de afbeelding.

zaadcellen roker

vorm zaadcellen

beweeglijkheid zaadcellen

aantal zaadcellen

zaadcellen niet-roker

Actief of passief rokende zwangere vrouwen nemen heel wat risico’s. Het kind rookt vanaf de prille zwangerschap mee. Die schadelijke stoffen kunnen een normale ontwikkeling van organen en weefsels belemmeren. Onderzoek toont aan dat actief roken tijdens de zwangerschap een hogere kans op het loslaten van de moederkoek veroorzaakt. Ook de kans op een laag geboortegewicht, een vroeggeboorte, aangeboren (hart)afwijkingen en sterfte bij de geboorte neemt toe. Er zijn bovendien effecten op lange termijn voor het kind zelf: astma, overgewicht, verminderde vruchtbaarheid, prikkelbaarheid en gedragsstoornissen. Na de geboorte hebben de kindjes vaker visuele stoornissen, vertonen ze tekenen van stress en zijn ze moeilijker te troosten, wat op afkickverschijnselen zou kunnen wijzen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

1.2 Voeding Het ongeboren kind heeft veel verschillende bouwstoffen nodig om alle noodzakelijke cellen, weefsels en organen te kunnen vormen. Die stoffen worden uit het bloed van de moeder gehaald. Een gezond en evenwichtig voedingspatroon met voldoende variatie biedt het kind de kans om alle nodige voedingsstoffen op te nemen. Zwangere vrouwen wordt aangeraden om eenmaal per week vis te eten, omdat daar veel essentiële vetzuren in zitten. Dat zijn belangrijke bouwstoffen voor de ontwikkeling van de babyhersenen.

VOEDINGSDRIEHOEK DRINK VOORAL

WATER

ZO WEINIG MOGELIJK

MEER

MINDER

S Afb. 24 De voedingsdriehoek geeft een idee van wat je zou moeten eten om een gezonde en evenwichtige voeding te hebben.

Net zoals stoffen uit tabaksrook kunnen ongezonde stoffen uit de voeding van de moeder in het ongeboren kind terechtkomen en daar de ontwikkeling negatief beïnvloeden. Verse voedingswaren zonder toegevoegde kleurstoffen

en bewaarmiddelen zijn dan ook sterk aan te raden. Variatie is eveneens belangrijk: een eenzijdig vet- en suikerrijk voedingspatroon kan leiden tot overgewicht of obesitas bij de vrouw. Omdat een tekort aan bepaalde stoffen verregaande gevolgen kan hebben voor de ongeboren baby wordt diëten tijdens de zwangerschap sterk afgeraden. Wie gezond en gevarieerd eet, krijgt normaal gezien voldoende vitaminen binnen. Toch heeft onderzoek aangetoond dat een inname van een extra hoeveelheid foliumzuur gedurende de eerste tien weken van de zwangerschap de kans op enkele aandoeningen sterk vermindert.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 15

Bekijk de video en beantwoord de vragen. 1

Wat is foliumzuur?

video: foliumzuur

Het innemen van foliumzuur tijdens de zwangerschap vermindert de kans op een belangrijke

aandoening. Welke?

ruggenwervel

ruggenmergvocht

ruggengraat

hard hersenvlies

Juist of fout: foliumzuur neem je het best pas in wanneer je al zwanger bent.

Voldoende vitamine D is ook belangrijk omdat die zorgt voor een betere opname van calcium uit de voeding. Wie regelmatig gaat wandelen in de buitenlucht heeft zelden een tekort aan die vitamine, aangezien ze onder invloed van zonlicht in de huid wordt aangemaakt. In geval van twijfel over voldoende vitamine D kan de dokter supplementen voorschrijven. Het innemen van multivitaminesupplementen wordt afgeraden omdat ze soms hogere dosissen bevatten dan de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid. Een teveel aan vitaminen is vaak even schadelijk als een tekort.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

1.3 Alcohol en andere drugs Alcohol is een giftige stof voor de cellen van het lichaam en wordt daarom in het lichaam snel door de lever afgebroken. Bij de man zorgt het nuttigen van alcoholische dranken voor een verminderde vruchtbaarheid. Als een zwangere vrouw alcohol consumeert, komt die via haar eigen bloed in het bloed van haar kind terecht. Het is niet precies bekend vanaf welke hoeveelheid alcohol er afwijkingen bij het kind optreden, maar zelfs kleine hoeveelheden kunnen al schadelijk zijn. Enkele glazen per week verdubbelt de kans op een miskraam. Verder kan alcoholgebruik een groeiachterstand, afwijkingen in het gelaat, neurologische afwijkingen en een reeks van andere

aandoeningen veroorzaken. S Afb. 25 Zelfs kleine hoeveelheden alcohol kunnen schadelijk zijn voor de ongeboren baby. Zwangere vrouwen consumeren daarom beter geen alcohol.

Het spreekt voor zich dat ook andere stoffen, zoals drugs en medicijnen, via

de placenta in het bloed van de baby kunnen terechtkomen. Daar kunnen ze

ernstige afwijkingen veroorzaken. Het is dus belangrijk dat je geen medicatie zonder doktersadvies neemt als je zwanger bent.

1.4 Zwangerschapscontrole

Omdat de gezondheid van moeder en ongeboren kind zo belangrijk is, laat

je een zwangerschap het best door een gynaecoloog opvolgen. Elke moeder kijkt uit naar haar eerste echografie, omdat ze dan haar kindje echt kan zien. Met een echografie kan de gynaecoloog de hartslag, de groei en ontwikkeling, de ligging en de bewegingen van de baby onderzoeken en opvolgen. De groei en doorbloeding van de placenta kan ook worden onderzocht, wat informatie

over een eventuele groeiachterstand kan opleveren. De gynaecoloog zal aan de hand van informatie over de ouders en familieleden de kansen berekenen op eventuele erfelijke afwijkingen bij het

S Afb. 26 Bij een echografie worden de baby, de vruchtzak met het vruchtwater en de moederkoek zichtbaar gemaakt.

kind.

Een bloedonderzoek levert belangrijke informatie over de resusfactor van de biologische ouders. De resusfactor slaat op de aanwezigheid van een resuseiwit op het membraan van de rode bloedcellen. Als je zelf dat eiwit niet bezit, ben je resusnegatief. Je lichaam zal dan het bloed waarin die resusfactor wél aanwezig is als een indringer beschouwen en antistoffen

info: echografie

ertegen aanmaken. Het resuspositieve bloed wordt dan afgebroken. Een resusnegatieve vrouw kan met een resuspositieve man resuspositieve of -negatieve kinderen krijgen. Als het kindje resuspositief is, maakt de moeder antistoffen aan tegen dat bloed. Als die in het bloed van de baby terechtkomen, kan de baby bloedarmoede ontwikkelen. Met medicatie kan men de aanmaak van die antistoffen voorkomen. Met het bloedonderzoek kunnen ook een aantal structurele afwijkingen worden opgespoord. In dat geval kan eventueel in overleg worden besloten om de zwangerschap voortijdig te beëindigen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

WEETJE

syndroom van Down

erfelijk materiaal moeder

syndroom van Edwards

erfelijk materiaal kind

syndroom van Patau

bloedstaal moeder

S Afb. 27 Bij de NIPT spoort men erfelijk materiaal van het kind op in het bloed van de moeder. Dat kan informatie opleveren over eventuele afwijkingen.

Een NIPT-onderzoek is een recente onderzoeksmethode om bepaalde erfelijke afwijkingen bij een ongeboren kind op te sporen. NIPT staat voor Niet-Invasieve Prenatale Test, omdat de afwijkingen bij het kind

opgespoord worden door een eenvoudige bloedafname van de moeder als ze twaalf weken zwanger is. In het bloed van de moeder circuleert erfelijk materiaal dat afkomstig is van de baby. Een vervolgonderzoek, zoals

een vruchtwaterpunctie of vlokkentest, is nodig om het resultaat te bevestigen.

Een gezonde levensstijl is belangrijk voor een goed verloop van de zwangerschap zodat het ongeboren kind optimale ontwikkelingskansen krijgt. Met behulp van een evenwichtige voeding kan de moeder overgewicht of ondergewicht vermijden en ervoor zorgen dat de baby

alle noodzakelijke voedingsstoffen in voldoende mate opneemt. Extra foliumzuur en voldoende vitamine D kunnen het goede verloop van de zwangerschap mee bewaken. Een gezonde levensstijl betekent ook dat de toekomstige ouders de inname van schadelijke stoffen vermijden, zoals alcohol, tabaksrook, medicijnen en drugs. Regelmatige controlebezoeken aan de gynaecoloog laten toe om de gezondheid van de moeder en de baby op te volgen.

Een ongezonde levensstijl kan aandoeningen van de baby of complicaties gedurende de zwangerschap veroorzaken. Dat kan blijvende gevolgen hebben in het latere leven van het kind, of leiden tot het afsterven van het ongeboren kind. `

Maak oefening 8, 9 en 10 op p. 56.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

Hoe kan de omgeving de ontwikkeling van je ongeboren baby beïnvloeden?

Elke dag vertoeven we in een omgeving waar we wonen, leven, sporten en werken. Bepaalde factoren van die omgeving kun je zelf niet beïnvloeden, omdat ze onzichtbaar zijn of omdat je niet afweet van hun bestaan. Toch kunnen ze een impact hebben op de ontwikkeling van je ongeboren baby. Voorbeelden daarvan zijn ziekteverwekkers, giftige stoffen in de omgeving en stress.

2.1 Ziekteverwekkers

Ziekteverwekkers zijn doorgaans schimmels, bacteriën of virussen. Wanneer de moeder besmet wordt, probeert haar immuunsysteem de infectie te

overwinnen. In veel gevallen lukt dat en is er geen gevaar voor het kind.

Bepaalde ziekteverwekkers kunnen toch een gevaar opleveren voor het kind. Voor een aantal infectieziekten, zoals rubella, zijn vaccins voorhanden die

een besmetting en het ziekteverloop van de moeder kunnen verhinderen of

milderen, zodat het ongeboren kind beschermd wordt. In een aantal andere

gevallen moet de moeder preventieve maatregelen in acht nemen.

OPDRACHT 16

Zoek van elk van de volgende ziekteverwekkers de invloed en het gevaar voor een ongeboren kind op het internet op. listeria •

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

bacterie

parasiet

virus

in/op voedingswaren

in de uitwerpselen van katten

in vervuilde grond

in lichaamsvocht

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

toxoplasmose •

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

bacterie

parasiet

virus

in/op voedingswaren

in de uitwerpselen van katten

in vervuilde grond

in lichaamsvocht

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind? -

vroeg in de zwangerschap:

laat in de zwangerschap:

hoofdstuk 2

cytomegalovirus (CMV) •

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

bacterie

parasiet

virus

in/op voedingswaren

in de uitwerpselen van katten

in vervuilde grond

in lichaamsvocht

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

rubella (rode hond) •

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

parasiet

virus

in/op voedingswaren

in de uitwerpselen van katten

in vervuilde grond

in lichaamsvocht

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

•

bacterie

Als een zwangere vrouw een infectie doormaakt, is dat in vele

gevallen niet schadelijk voor het kind. In sommige gevallen kan een besmetting gedurende de zwangerschap de ontwikkeling van het kind nadelig beïnvloeden. Voorbeelden daarvan zijn toxoplasmose, het cytomegalovirus en rubella. `

Maak oefening 11 op p. 56.

2.2 Giftige stoffen in de leefomgeving De mens is een diersoort die zijn leefomgeving grondig heeft beïnvloed. We produceren heel wat voorwerpen en stoffen die na hun gebruik op de afvalberg terechtkomen of als zwerfvuil in de vrije natuur. Tijdens het verweringsproces tot uiterst kleine partikels, dat heel snel of heel traag kan verlopen, komen schadelijke stoffen vrij die zich verspreiden in de lucht, de bodem en het water. Uiteindelijk komen ze dan in de voedselketen of ons lichaam terecht.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

Microplastics

Sinds de uitvinding van plastic worden elk jaar grotere hoeveelheden kunststoffen geproduceerd. Slijtage van voorwerpen in kunststof en plastic afval levert minuscuul kleine, biologisch niet-afbreekbare deeltjes op: microplastics. Die deeltjes worden in steeds grotere hoeveelheden, en in alle uithoeken van de planeet, aangetroffen en komen zo via de lucht, de voedselketen en het drinkwater ook in ons lichaam. Een onderzoek in 2020 bracht de aanwezigheid van microplastics in de placenta aan het licht. Wellicht worden die deeltjes ook door de foetus opgenomen. De impact van die microplastics is nog niet meteen duidelijk, maar wetenschappers gaan ervan uit dat ze schade op korte of lange termijn kunnen veroorzaken.

S Afb. 28 Via plastic flessen krijgen baby’s dagelijks heel wat microplastics binnen.

S Afb. 29 Door plastic afval komen microplastics in de natuur en in ons lichaam terecht.

WEETJE De biolandbouw probeert

het gebruik van pesticiden

In de landbouwsector wordt vaak gebruikgemaakt van pesticiden om gewassen te beschermen en een hogere opbrengst na te streven. Door het eten van met pesticiden behandelde groenten en fruit komen die schadelijke

te beperken. Een bioboer

Pesticiden

zal dus ziekten en plagen proberen te voorkomen. Dat kan door gezonde

gewassen te kiezen, de

bodem gezond te houden en voor biodiversiteit te kiezen.

stoffen in de meeste gevallen toevallig in je lichaam terecht. Wetenschappers ontdekten dat zwangere vrouwen die veel aan pesticiden worden blootgesteld, een veel grotere kans hebben op een baby die te vroeg wordt geboren en een laag geboortegewicht heeft. Om blootstelling aan pesticiden te beperken, dien je groenten en fruit altijd grondig te wassen.

Zware metalen

In je omgeving komen nogal wat zware metalen voor, zoals kwik, lood, zink, cadmium en koper. Ze zijn vooral afkomstig van de metaalindustrie en van chips in elektronische apparaten. Zware metalen krijgen we vooral binnen

via groenten uit de moestuin of kippeneieren omdat planten en dieren de metalen opnemen die in de bodem en het grondwater zitten. Ook roofvissen, zoals tonijn, snoek en makreel, bevatten doorgaans veel zware metalen. Dat komt omdat ze aan de top van de voedselketen zitten; de zware metalen van alle opgegeten vissen komen in hun lichaam samen. Zware metalen verminderen niet alleen de vruchtbaarheid, maar als je zwanger bent, ben je er ook extra kwetsbaar voor. Ze kunnen doorheen de placenta of via de borstvoeding in de baby terechtkomen en daar bloedarmoede, verminderde groei en aandoeningen aan de hersenen en zenuwen veroorzaken.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

industrie

elektronisch afval

Mensen worden aan zware metalen blootgesteld.

bronnen van zware metalen

ZWARE METALEN • • • •

lood kwik zink koper

• ijzer • arseen • cadmium

Zware metalen kunnen in planten terechtkomen door deeltjes uit de bodem of de lucht.

Zware metalen vervuilen het water.

Via het eten van vis komen de deeltjes in het lichaam van mensen terecht.

S Afb. 30 Kleine deeltjes van zware metalen sijpelen in de bodem en het grondwater en kunnen zo in ons voedsel terechtkomen.

2.3 Stress

Te veel stress is ongezond, maar zeker tijdens de zwangerschap raden artsen aan om drukke activiteiten af te bouwen en voldoende tijd te maken

voor rust, pauzes en voldoende slaap. Zo kan er voldoende energie naar de groeiende baby gaan. Stress verhoogt het gehalte aan het hormoon cortisol in je lichaam. Cortisol raakt via de placenta in het bloed van de baby. Een hoog gehalte aan cortisol kan er de oorzaak van zijn dat een eisprong uitblijft of een innesteling wordt tegengehouden, zodat je veel moeilijker zwanger raakt.

Overal waar je vertoeft, word je blootgesteld aan stoffen uit de omgeving. Vaak heb je daar geen weet van, maar sommige van die stoffen kunnen een schadelijke invloed hebben op jou of op je ongeboren kind. Via voedsel en drinkwater komen ze in het lichaam terecht. Dat kan leiden tot een verminderde vruchtbaarheid. Doordat de stoffen doorheen de placenta tot in het kind raken, kunnen ze leiden tot een verstoring van de normale ontwikkeling van je baby. Langdurige stress bij een zwangere vrouw zorgt voor een verhoging van het stresshormoon cortisol. Een hoge concentratie aan cortisol zorgt dat zwanger raken moeilijker wordt, maar heeft ook invloed op de mentale ontwikkeling van de baby. Daarom is ontspanning en voldoende rust tijdens de zwangerschap belangrijk.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

hoofdstuk 2

THEMASYNTHESE

VOORTPLANTING De bevruchting bij mensen gebeurt inwendig. De eicellen worden bij de vrouw in de eierstok gemaakt. Maandelijks komt normaal gezien één eicel vrij in de eileider. De zaadcellen van de man worden in de teelballen aangemaakt. Bij geslachtsgemeenschap beweegt de penis in erectie op en neer in de vagina. Bij een orgasme wordt het sperma, dat de zaadcellen bevat, in de

mannelijke organen

vrouwelijke organen

buurt van de baarmoederhals geloosd. Als een eicel is vrijgekomen uit de eierstokken, kunnen van de zweepstaart.

de zaadcellen de eicel bereiken door bewegingen

Slechts één zaadcel kan versmelten met de eicel. De versmelting of bevruchting moet gebeuren in de eerste dag na de eisprong. Als er geen bevruchting heeft plaatsgevonden, wordt het

zaadcel

eicel

baarmoederslijmvlies afgestoten en ontstaan er

menstruele bloedingen.

Als er wel een bevruchting was, zal de bevruchte eicel of zygote zich beginnen te delen. Uit

bevruchting

die cellen ontstaat het embryo. Tijdens de

embryonale fase die acht weken duurt, worden alle organen aangelegd. In de foetale fase

groeien de aangelegde organen en treden ze in werking.

zygote

Tijdens de zwangerschap gebeurt de uitwisseling van stoffen met de moeder ter hoogte van de moederkoek, waarmee de ongeboren baby in verbinding staat met de navelstreng. De

moederkoek speelt ook een belangrijke rol in

embryo

de hormonale regeling van de zwangerschap. De zwangerschap eindigt met de geboorte,

gemiddeld 38 weken na de bevruchting.

foetus

kennisclip

GENIE BIOLOGIE GO! 4.1

THEMA 01

THEMASYNTHESE

GENIE BIOLOGIE GO! 4.1

THEMA 01

THEMASYNTHESE

infectieziekten

microplastics

rubella

toxoplasmose

CMV

listeria

medicijnen

alcohol, drugs,

roken

zware metalen

omgeving

maatregelen

preventieve

voorkomen

infecties

positief

voldoende

gynaecoloog

bezoek aan

extra foliumzuur

vitamine D

bloedonderzoek

zwangerschapscontrole

vaccinatie

gezonde levensstijl

N ONTWIKKELING VAN HET KIND

en gevarieerde

voeding voeding

evenwichtige

ongezonde

pesticiden

stress

negatief

ongezonde levensstijl

overgewicht

ondergewicht/

CHECKLIST

NOG OEFENEN

Begripskennis • Ik kan de bevruchting bij de mens uitleggen. • Ik kan toelichten hoe een embryo zich tot een nieuwe mens ontwikkelt. • Ik begrijp dat een seksuele relatie gepaard gaat met verantwoordelijk en respectvol gedrag. • Ik kan de invloed van gezondheidsgedrag en het leefmilieu op de ontwikkeling van embryo en foetus toelichten. • Ik kan de effecten van ziekteverwekkers op de ontwikkeling van embryo en

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

foetus toelichten.

GENIE BIOLOGIE GO! 4.1

THEMA 01

checklist

CHECK IT OUT

Bij de CHECK IN kreeg je via enkele recente krantenartikels inzicht in bizarre wonderen op het vlak van voortplanting. Herneem de artikels en beantwoord met je nu opgedane kennis de volgende vragen. Hoe verklaar je dat een prematuur van 21 weken echt een wonderbaby is?

Waarom is het opmerkelijk dat een vrouw van 74 een kind ter wereld kan brengen?

Ga zelf op zoek naar nog twee extra recente krantenartikels over wonderen op het vlak van voortplanting.

Noteer je krantenkop hieronder en noteer je bronvermelding. Verklaar waarom jouw artikel ook een wonder kan

worden genoemd.

Al vanaf het ogenblik dat er een kinderwens is tot op het ogenblik van de geboorte staat de wetenschap soms voor complexe situaties. De ontwikkeling van de bevruchte eicel, de levensvatbaarheid van het embryo of de foetus en de levensstijl van de ouders spelen een grote rol bij de ontwikkeling van het embryo en de foetus.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

check it out

AAN DE SLAG

Wanneer mannen geen kinderen meer wensen, kunnen zij zich laten steriliseren. Tijdens een heelkundige ingreep, een vasectomie genoemd, wordt de zaadleider doorgeknipt en afgebonden. Leg uit waarom die ingreep een man onvruchtbaar

maakt, maar geen invloed heeft op de hoeveelheid sperma.

Welke organen van het vrouwelijke voortplantingsstelsel herken je aan de hand van de omschrijvingen? Inwendig vrouwelijk voortplantingsorgaan

Functie

Gespierd orgaan waarin de penis wordt aangebracht tijdens

de geslachtsgemeenschap. Ze maakt verbinding tussen de

buitenwereld en de baarmoeder. De wand van dit orgaan bevat

een slijmvlies dat vocht en slijm afscheidt. De omgeving is

heel zuur waardoor veel ziekteverwekkers hier niet kunnen overleven.

De versmalde opening onderaan de baarmoeder waarin zich

een slijmprop bevindt die tijdens de vruchtbare perioden

openingen bevat voor de zaadcellen. Spieren die de baarmoederholte omhullen. Tijdens een

bevalling trekken ze samen om de baby naar buiten te persen. De binnenwand van de baarmoeder is bekleed met dit

slijmvlies. Ze bevat bloedvaten. Na een bevruchting kan het embryo zich hierin nestelen en verder ontwikkelen. Deze holte staat in verbinding met de eileiders en de vagina.

Bij sommige vrouwen wordt hier een spiraaltje in geplaatst. Kanaal waarin trilhaartjes bevinden die de eicel naar de

baarmoeder kunnen verplaatsen. Verbreed uiteinde van de eileider die de eicel bij een eisprong

opvangt. Dit orgaan produceert vrouwelijke geslachtshormonen en hier

rijpen de eicellen. Maandelijks komt er een rijpe eicel vrij.

Een vrouw heeft een regelmatige cyclus van 33 dagen. Haar laatste menstruatie begon op 18 november. Rond welke datum zal de eisprong normaal plaatsvinden?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

aan de slag

Waar gebeurt een bevruchting? in de baarmoederhals

in de eileider

in de baarmoeder

in de eierstokken

Plaats de volgende processen in de juiste volgorde. 1 embryo – 2 zygote – 3 kiemschijf – 4 eisprong/ovulatie – 5 foetus – 6 kiemknop

Om eventuele erfelijke afwijkingen van een embryo nog vóór de geboorte op te sporen past men een

vlokkentest toe. Men neemt dan een weefselstaal waarvan men de cellen onderzoekt. Wat is de afkomst van die cellen?

van de moeder, meer bepaald van het baarmoederslijmvlies van de moeder, meer bepaald van de moederkoek van het kind, meer bepaald van de moederkoek

van het kind, meer bepaald van de navelstreng

Juist of fout? Verklaar je antwoord als een stelling fout is.

Intersekse geslachtskenmerken zijn altijd uitwendig zichtbaar.

b Een persoon kan interseks zijn omdat secundaire geslachtskenmerken afwijken van de norm.

Een intersekse persoon is een transgender.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

aan de slag

Onderzoek bracht aan het licht dat kinderen die verwekt of geboren waren in de Hongerwinter (1944-1945) tijdens de Tweede Wereldoorlog op latere leeftijd meer kans hadden op een reeks aandoeningen. Hoe kun je dat verklaren?

Licht toe hoe een verminderde vruchtbaarheid een gevolg kan zijn van (passief) roken.

Geef twee verklaringen waarom een regelmatig bezoek aan de gynaecoloog belangrijk is.

Vrouwen die zwanger willen worden of zwanger zijn moeten rauwe groenten uit eigen tuin voldoende wassen.

Leg uit.

Meer oefenen? Ga naar

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 01

aan de slag

VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT

THEMA 02

CHECK IN

Î Fascinerend wezen: het beerdiertje Sprenkel wat water over een pluk mos en leg een klein stukje onder de microscoop: er bestaat een grote kans dat daar honderden beerdiertjes in zitten. Beerdiertjes zijn meercellig en kun je vinden van de polen tot de evenaar. Dat hebben ze te danken aan de ontwikkeling van een bijzonder kenmerk. Om zich te voeden, voort te bewegen en voort te planten, hebben beerdiertjes een vochtige omgeving nodig. Als die er tijdelijk niet is,

laten ze het water uit hun lichaam verdampen. Ze zien er dan uit als een verschrompeld hoopje; ze zijn schijndood. In die toestand kunnen ze jaren

blijven. Ze zijn dan zo licht dat ze door de wind naar een andere plek kunnen worden meegenomen. Bij een beetje vocht ontvouwen er zich uit dat hoopje

S Afb. 31 Beerdiertje in een vochtige omgeving

al na twintig minuten vier paar pootjes. Beerdiertjes voeden zich door cellen van andere organismen, meestal planten, leeg te zuigen. Onderzoek toonde intussen aan dat er meer dan duizend verschillende beerdiertjes bestaan. Om ze goed van elkaar te onderscheiden, kregen ze elk hun eigen naam,

zoals Macrobiotus hufelandi, Batillipes africanus, Milnesium tardigradum …

De Nederlandse naam ‘beerdiertjes’ laat vermoeden dat het dieren zijn.

Welke typische kenmerken van een dier herken je?

Welk kenmerk van het beerdiertje zorgt ervoor dat het bijna overal op

aarde voorkomt?

S Afb. 32 Beerdiertje in een droge omgeving

In de wetenschappelijke naam van het beerdiertje Milnesium tardigradum herken je het woord ‘tard’, wat ‘laat’

betekent. Dat beerdiertje wordt als een ‘slow walker’ beschreven. Wat zou je dan kunnen afleiden uit de naam Batillipes africanus?

Een ander geval is Euglena viridis, ook wel oogdiertje of oogwiertje

genoemd. Het is een klein eencellig organisme dat zich kan voeden met

andere organismen maar ook aan fotosynthese kan doen. Kun je Euglena beschouwen als een dier?

Je merkt het al: er is een grote verscheidenheid aan organismen én we hebben nood aan duidelijke criteria om organismen in te delen.

Waar komt de diversiteit aan organismen vandaan?

Welke verschillen tussen organismen zijn belangrijk om een indeling te maken?

Wat is het belang van biodiversiteit?

We zoeken het uit!

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

CHECK IN

S Afb. 33 Oogdiertje

VERKEN

OPDRACHT 1

Bestudeer het voedselweb. 1

Wat verduidelijkt deze afbeelding? jakhals leeuw

Welke rol spelen de groene planten? slangenarend

geit

wilde kat

uil

konijn

groene planten

slang

muis

Hoe noemen we dieren die zich voeden

met andere organismen?

OPDRACHT 2

Je bestudeerde eerder al de plantaardige en de dierlijke cel. Noteer bovenaan in de tabel om welke cel het gaat.

Noteer de nummers van de celonderdelen op de correcte plaats in de figuren.

naam celonderdeel

celwand

celmembraan

cytoplasma

celkern

vacuole

bladgroenkorrel

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

verken

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar?

M de onderlinge afhankelijkheid van organismen in een biotoop toelichten;

M verduidelijken dat organismen dankzij bepaalde kenmerken een grotere overlevings- en

voortplantingskans hebben in een welbepaalde omgeving;

M de bouw en functie van plantaardige en dierlijke cellen herkennen en verduidelijken;

M de begrippen autotroof en heterotroof uitleggen. Je leert nu:

Wanneer je naar een tropisch eiland op

M wat een soort en een populatie is;

M dat er relevante criteria nodig zijn om organismen te groeperen;

M wat het vijfrijkensysteem is;

M wat prokaryoten en eukaryoten zijn;

veldonderzoek doet of een cultuur kleine organismen onder een microscoop bestudeert, telkens weer kom je een oogverblindende diversiteit aan levende wezens tegen. Die verscheidenheid aan soorten organismen, ook wel biodiversiteit

M organismen in het driedomeinensysteem indelen;

genoemd, is immens en indrukwekkend

M wat de tree of life is;

mooi. Welke mechanismen gaan er schuil

M waar de virussen thuishoren;

onderscheid je al die levende wezens van

M verklaren hoe biodiversiteit ontstaat en het belang ervan

uitleggen.

expeditie gaat, je aan een spoorwegberm

achter het ontstaan van die variatie? Hoe elkaar? Wat zijn soorten en hoe ontstaan ze? Hoe schep je orde in de veelheid van al die levende wezens?

Welke verschillen kun je waarnemen tussen organismen?

OPDRACHT 3

ONDERZOEK

Onderzoek een verzameling organismen en ga na welke verschillen gebruikt kunnen worden om ze in groepen te ordenen. Gebruik Labo 01 bij het onlinelesmateriaal.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.1 Wat is een soort? A

Soort, ras en geslacht

Een soort (species of afgekort sp.) is een groep van individuen die zich in natuurlijke omstandigheden samen kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen hebben. Meestal lijken die individuen sterk op elkaar, maar dat is niet altijd het geval. Andersom is het niet omdat ze op elkaar lijken dat ze tot eenzelfde soort behoren. Organismen van eenzelfde soort komen vaak in groep voor. Zo kennen we een kudde paarden en een roedel wolven. Een groep organismen van

OPDRACHT 4

Lees de tekst en beantwoord de vraag.

dezelfde soort die samen voorkomt, is een populatie.

Muildieren worden gekweekt door elke keer opnieuw

een ezelhengst en een paardenmerrie te laten paren. Zo worden de rustige stappen en de intelligentie

van een ezel gecombineerd met de trekkracht en het doorzettingsvermogen van een paard. Muildieren zijn populair als lastdier in bergachtige streken.

Ze lijken op paarden, maar hebben de oren en het typische stemgeluid van een ezel.

Behoren ezels en paarden tot dezelfde soort? Verklaar.

S Afb. 34 Wanneer je een paardenmerrie (links) en een ezelhengst (midden) met elkaar kruist, krijg je een muildier (rechts). De nakomeling van een paardenhengst en een ezelin noemen we dan weer een muilezel. Zowel de muilezel als het muildier is onvruchtbaar.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE

Canis familiaris ‘ras’ = ‘poedel’

Canis familiaris ‘ras’ = ‘gouden doedel’

Canis familiaris ‘ras’ = ‘golden retriever’

1 2

1 van zijn vader afkomstig 2 van zijn moeder afkomstig

1 van haar vader afkomstig 2 van haar moeder afkomstig

helft erfelijk materiaal vader meegeven in zaadcel

helft erfelijk materiaal moeder meegeven in eicel

zaadcel poedel bevat ½ erfelijk materiaal van lichaamscel vader

1 van zijn vader afkomstig 2 van zijn moeder afkomstig

1 2

lichaamscel gouden doedel na versmelten van zaadcel en eicel

eicel golden retriever bevat ½ erfelijk materiaal van lichaamscel moeder

Kinderen lijken op hun ouders. Dat komt omdat kenmerken worden doorgegeven via het erfelijke materiaal in de zaadcel en de eicel. In de afbeelding hiernaast kun je zien dat de poedel en de golden retriever elk eenzelfde hoeveelheid erfelijk materiaal doorgeven aan hun zaad- en eicel (in werkelijkheid geven ze elke

keer 39 stukjes erfelijk materiaal door). Omdat een ezel en een paard elk een verschillende hoeveelheid erfelijk materiaal doorgeven in hun voortplantingscellen (respectievelijk 31 en 32 stukjes), passen beide pakketjes niet goed bij elkaar wanneer ze in een muildier samenkomen. Daardoor kan de nakomeling van het muildier geen correct pakketje met erfelijk materiaal maken bij de vorming van nieuwe voortplantingscellen. Er kunnen geen nakomelingen worden gevormd en dus behoren paard en ezel tot een verschillende soort.

De poedel en de golden retriever verschillen van elkaar, zowel in grootte, bouw en gedrag. Toch kunnen ze onderling vruchtbare nakomelingen krijgen. Ze behoren dus tot dezelfde soort. Zulke verschillen binnen eenzelfde soort noemen we variatie.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Op basis van sterke gelijkenissen in uiterlijke kenmerken, bouw en/of gedrag kun je binnen die soort nog kleinere groepjes maken. Je spreekt dan van hondenrassen. De Duitse herder, de poedel, de golden retriever, de Tsjech, de chihuahua ... zijn allemaal voorbeelden van zo’n hondenras. Groepjes binnen een soort die onderling sterk op elkaar lijken vormen dus een ras of erfelijke variëteit. Een hondenras ontstaat meestal doordat mensen selectief op welbepaalde kenmerken fokken: ze laten dus enkel individuen met welbepaalde kenmerken onderling voortplanten, net om die kenmerken nadrukkelijk te behouden of te versterken. In de onderstaande afbeelding vind je een aantal rassen terug die tot

dezelfde soort behoren. Je vindt in diezelfde afbeelding ook andere

soorten terug, zoals de jakhals en de coyote. Die soorten kunnen onderling geen vruchtbare nakomelingen krijgen. Je kunt die soorten echter wel

samenbrengen in een grotere groep met meerdere soorten die op elkaar lijken. Zo’n grotere groep heet een geslacht of genus.

geslacht: Honden

soort: hond

poedel

de Tsjech

soort: jakhals

Aziatische jakhals

Europese jakhals

golden retriever

chihuahua

soort: coyote

wolf

coyote

S Afb. 35 Het geslacht ‘Honden’ met de soorten ‘hond’, ‘jakhals’ en ‘coyote’

In afb. 35 bevat het geslacht ‘Honden’ drie verschillende soorten: de soort ‘hond’, de soort ‘jakhals’ en de soort ‘coyote’. Die drie verschillende soorten behoren tot hetzelfde geslacht door bepaalde gemeenschappelijke kenmerken, zoals de grootte van hun schedel en gelijkende tanden. Een vos, met zijn kleinere kop, behoort niet tot dat geslacht. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Een geslacht is een groep van meerdere soorten met gemeenschappelijke kenmerken. Een soort is een groep van individuen die zich in natuurlijke omstandigheden samen kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen hebben. Binnen een soort kan er heel wat variatie bestaan. Een populatie is een groep van organismen van dezelfde soort die samen voorkomt. Een ras of variëteit is een groep soortgenoten die sterk op elkaar lijken in uiterlijk, bouw en/of gedrag, waardoor ze afwijken van andere

soortgenoten. Geslachten kunnen meerdere soorten omvatten; soorten kunnen op hun beurt dan weer meerdere rassen vertonen.

Maak oefening 1 en 2 op p. 96.

Wetenschappelijke naam voor een soort

OPDRACHT 5

Vergelijk de wetenschappelijke naam van de onderstaande dieren.

ezel

paard

Equus quagga

Equus asinus

Equus callabus

‘quagga’ verwijst naar het

‘asinus’ verwijst naar het

blaffende geluid dat zebra’s

(onverzetbare) achterwerk van

maken (‘kwa-ha-ha’).

de ezel.

steppezebra

'callabus' betekent in het Latijn 'paard'; je herkent het ook in het woord cavalerie (stoet met paarden).

Hoe kun je aan de naam zien dat ze tot eenzelfde groep behoren?

Hoe kun je aan de naam zien dat er toch verschillen zijn en ze niet tot dezelfde soort behoren?

Bekijk de verklaringen voor het tweede deel van de naam, de soortnaam. Hoe werd die gekozen?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Uit de opdracht kunnen we afleiden dat elke soort een wetenschappelijke naam krijgt die bestaat uit twee delen: • het eerste deel bestaat uit de geslachtsnaam (startend met een hoofdletter); • het tweede deel verwijst vaak naar een kenmerk dat typisch is voor de soort (met een kleine letter). Beide delen worden in gedrukte tekst cursief geschreven. Omdat de wetenschappelijke naam uit twee delen bestaat, spreken we ook van de binomiale naam (bi = twee, nomiaal = naam). Achter die dubbele naam volgt vaak nog een hoofdletter die verwijst naar de auteur die het organisme voor het eerst beschreef. Heel vaak is dat een ‘L.’

omdat de Zweed Carolus Linnaeus het systeem van naamgeving ontwikkelde en als eerste een naam gegeven heeft aan heel wat organismen. Zo werd de naam van de ezel Equus asinus L.

De binomiale naam bestaat uit twee delen:

• de geslachtsnaam (startend met een hoofdletter) verwijst naar het geslacht waartoe gelijkende soorten behoren;

• de soortnaam (met een kleine letter) verwijst naar een gemeenschappelijk kenmerk van de soort.

Beide namen worden in gedrukte tekst cursief geschreven. Achter die dubbele naam volgt vaak nog een hoofdletter die verwijst naar de

auteur die het organisme voor het eerst beschreef. `

Maak oefening 3 en 4 op p. 96.

WEETJE

Als je een onbekende plant, een vreemd dier of nog een ander organisme tegenkomt, dan kun je snel de binomiale naam achterhalen met je smartphone. Er bestaan heel wat apps die je met één klik vertellen wat je voor je lens hebt. Voorbeelden van zo’n app zijn ObsIdentify en Pl@ntnet. Met die apps leer je de natuur beter kennen en je draagt bovendien je steentje bij aan natuurbescherming of natuuronderzoek. Wanneer je een account aanmaakt, kun je immers jouw herkenningen opslaan en aan databanken van meerdere

video: ObsIdentify

gebruikers toevoegen. Met jouw waarnemingen kunnen beheerders, beleidsmakers en onderzoekers

aan de slag. Zo help je in één keer ook natuurgroeperingen zoals Natuurpunt om nog meer gegevens te verzamelen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.2 Hoe helpen bio-indicatoren bij het beoordelen van een biotoop? Om de staat van een biotoop goed te kunnen inschatten, moet je de waargenomen soorten planten en dieren identificeren, op naam brengen (determineren) en hun aantallen inventariseren. De soortenrijkdom of biodiversiteit wordt zo dus onderzocht. Biodiversiteit is een term om de rijkdom aan soorten in de natuur aan te geven. Of een soort ergens voorkomt, is afhankelijk van de heersende omstandigheden. Bio-indicatoren kunnen je helpen om die omstandigheden te bepalen. Het zijn organismen die iets vertellen over de omgevingsfactoren en de gezondheid van een biotoop. Zo zal de aanwezigheid van eendagsvlieglarven in een zoetwaterplas

ons vertellen dat het water van de poel heel erg zuurstofgasrijk en gezond

is. Die organismen kunnen immers enkel leven in heel zuiver zuurstofgasrijk water. De aanwezigheid van brandnetels in de buurt van een vijver verraadt dan weer het voorkomen van veel meststoffen in het water of de bodem:

brandnetels kunnen immers goed overleven aan een stikstofrijke waterkant (met NH4+ en NO3– in het water of de bodem).

Bio-indicatoren kun je dus gebruiken om te bepalen hoe het met de

biotische en abiotische factoren in een bepaalde omgeving gesteld is. Op

basis daarvan kun je dan bepalen in welke mate de leefomgeving geschikt is

om andere soorten overlevingskansen op lange termijn te bieden.

S Afb. 36 De aanwezigheid van brandnetels bij water duidt op een stikstofrijke omgeving.

OPDRACHT 6

S Afb. 37 Eendagsvlieglarven geven aan dat het vijverwater zuurstofgasrijk is.

ONDERZOEK

Ontdek de biodiversiteit en de aanwezige bio-indicatoren in een hooi-rijst-aardecultuur aan de hand van Labo 02 bij het onlinelesmateriaal.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 7

Wat vertellen de bio-indicatoren over de aanwezigheid van zuurstofgas in een hooi-rijstaardecultuur? In een onderzoek wordt een flesje slootwater voorzien van voedingsstoffen zoals hooi of rijst; er wordt ook wat slootaarde aan toegevoegd. Na een tijdje ontwikkelen zich in het flesje heel wat microorganismen die leven van de voedingsstoffen in het water. Als we organismen in gecontroleerde omstandigheden kweken, noemen we dat een cultuur. Hieronder vind je een overzicht van de organismen die in de cultuur aangetroffen werden. B

kiezelwier

trompetdiertje

zoetwatervlo

HOOIRIJSTAARDECULTUUR

groenwier

raderdiertje

video: zoetwatervlo

amoebe

video: trompetdiertje

pantoffeldiertje

video: pantoffeldiertje

rondworm

bacteriën

video: amoebe

video: rondworm

video: raderdiertje

video: bacterien

In de cultuur treft men veel roodgekleurde zoetwatervlooien (C) aan. In tegenstelling tot vele andere micro-organismen hebben zij hemoglobine in hun open bloedvatenstelsel, waardoor ze veel efficiënter met O₂ kunnen omgaan. Waarop wijst dat?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Waarop wijst de aanwezigheid van een groot aantal heterotrofe bacteriën (I), dus van reducenten, in het water?

Aangezien heterotrofe bacteriën hun energie halen uit de verbranding van organische stoffen, aan welke stof zal er dan een tekort ontstaan?

Welke organismen kunnen we gebruiken om dat tekort in het milieu te herkennen?

Hoe noemen we organismen die we kunnen gebruiken om een bepaalde situatie in het milieu te

herkennen?

Vaak wordt een biotoopstudie gestart met het zoeken, determineren en oplijsten van soorten. Daarmee wordt dus ook de biodiversiteit

onderzocht. Biodiversiteit is een term om de rijkdom aan soorten in de natuur aan te geven. De aangetroffen soorten zijn vaak erg divers. Bio-indicatoren zijn soorten waarvan het voorkomen (en dus overleven)

wordt bepaald door de waarde van een bepaalde abiotische of biotische factor.

Dankzij die bio-indicatoren kun je: • bepalen welke abiotische of biotische factoren een biotoop beïnvloeden;

• aangeven in welke mate de leefomgeving geschikt is voor het overleven van andere soorten. Maak oefening 5 en 6 op p. 97.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.3 Hoe kun je organismen overzichtelijk classificeren? A

Op zoek naar gepaste criteria om overzicht te bewaren

De biodiversiteit is immens: wetenschappers schatten dat er op aarde ongeveer 8,7 miljoen verschillende soorten organismen bestaan. Om orde te scheppen in die veelheid is het nuttig om ze te ordenen in groepen. Dat doen wetenschappers door gelijkenissen bij organismen op te sporen en daarna

WEETJE

organismen met vele overeenkomsten samen te groeperen.

S Afb. 38 Uit de schors van de witte wilg kan men grote hoeveelheden salicine extraheren. Vanuit salicine werd aspirine ontwikkeld.

Van dat groeperen maakte de farmacoloog Johan Buchner handig gebruik. In 1828 ging hij binnen het al beschreven geslacht van wilgen (Salix) op zoek naar de soort die het meest effectief was in het maken van de stof salicine. Die stof werd al eeuwen geëxtraheerd en gebruikt als pijnstiller, koorts- of ontstekingsremmer. Buchner ontdekte dat de witte wilg (Salix alba) een erg grote concentratie aan salicine bevat. Vanuit die stof werd later aspirine (acetylsalicylzuur) ontwikkeld. De gestructureerde ordening van soorten maakt het dus mogelijk om soorten met een geneeskundige werking, of een andere voor de mens nuttige eigenschap, terug te vinden.

Bij dat groeperen van soorten op basis van gelijkende kenmerken was het initieel niet meteen duidelijk welke criteria men daarvoor het best gebruikte. Er kunnen immers heel wat criteria worden vooropgesteld om organismen in groepen onder te brengen. Vaak hebben die met hun morfologie (vorm/ bouw) of gedrag te maken: • groeperen op basis van overeenkomsten in uiterlijke kenmerken; • groeperen op basis van overeenkomsten in inwendige organen, skelet, weefsels (groepen cellen met een gelijkaardige functie) …; • groeperen op basis van overeenkomsten in gedrag; • groeperen op basis van overeenkomsten in voedingswijze.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 8

Orden de organismen die je aantrof in de hooi-rijst-aardecultuur op basis van de onderstaande criteria. Noteer de letters van de organismen op de juiste plaats in de tabel. kiezelwier

trompetdiertje

100 μm

groenwier

1 mm

pantoffeldiertje

200 μm

50 μm

rondworm

100 μm

raderdiertje

bacteriën

amoebe

50 μm

zoetwatervlo

1 mm

50 μm

TIP

1 millimeter (mm) = 1.000 micrometer (μm)

Criteria

grootte

• minimaal 1 mm groot • kleiner dan 1 mm

inwendige organen, skelet, weefsels: bv. bloedvatenstelsel

• met bloedvatenstelsel

• zonder bloedvatenstelsel

gedrag, bv. kunnen bewegen in water

• bewegen dankzij trilhaartjes

• bewegen dankzij spiertjes • bewegen dankzij schijnvoetjes • kunnen niet bewegen

manier van voedsel verzamelen

• autotroof en dus aan fotosynthese doen • heterotroof en dus voedsel opnemen door andere organismen of hun afval op te eten

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Organisme

Bij de manieren van indelen in opdracht 8 stel je meteen vast dat, afhankelijk van het gekozen criterium, de indeling telkens anders gebeurt. Het is dus niet gemakkelijk om de juiste criteria te vinden om organismen in soorten te groeperen. Daardoor is het niet makkelijk aan te stippen welke soort nu bij welke andere soort hoort. Daarom startte men in de jaren 70 met het groeperen van organismen in grotere groepen, waarin dan meerdere soorten samen werden ondergebracht. De groepen werden gevormd op basis van het celtype en de celkenmerken. Met de vijf onderstaande criteria op niveau van de celstructuur kon men vele noemde:

soorten in een beperkt aantal grote groepen onderbrengen, die men rijken • de aan- of afwezigheid van een celkern;

• het een- of meercellig zijn van een organisme;

• het voorkomen van een pigment (kleurstof) om aan fotosynthese te doen: vaak komt dat pigment voor in één deel van de cel: een bladgroenkorrel; soms bevatten cellen datzelfde pigment dan weer elders; • het autotroof of heterotroof zijn;

• de aan- of afwezigheid van een celwand en de samenstelling daarvan.

Met behulp van die vijf criteria bracht men de organismen onder in drie groepen: het plantenrijk, het dierenrijk of het rijk der schimmels.

OPDRACHT 9

ONDERZOEK

Welke criteria kunnen worden gebruikt om planten, dieren en schimmels in te delen? Maak Labo 03 bij het onlinelesmateriaal.

OPDRACHT 10

Welke van de bovenstaande criteria zijn van toepassing op planten, dieren en schimmels? 1

Omcirkel de gepaste antwoorden in de tabel.

Celwanden van organismen in deze groepen kunnen cellulose of chitine bevatten. Zoek online welke

celwanden een van die stoffen bevatten en vul aan in de tabel.

Bekijk aandachtig de foto van gistcellen die behoren tot de schimmels. Vul de tabel aan op basis van je

vaststellingen.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

50 µm

Dieren

celmembraan

celkern met erfelijk materiaal

50 µm

ja/nee

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celmembraan

Schimmels

vacuole

celwand

ja/nee

eencellig/meercellig

celkern met erfelijk materiaal

eencellig/meercellig

aanwezig/afwezig

IN N

celwand celmembraan

Planten

50 µm

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

aanwezig/afwezig

cellulose/chitine/geen van beide

celwand van

voorstelling cel

vacuole

ja/nee

cytoplasma met bladgroenkorrels

celkern eencellig/meercellig

celkern met erfelijk materiaal

een- of meercellig aanwezig/afwezig

autotroof/heterotroof

celwand van

autotroof/heterotroof

aanwezig/afwezig

cellulose/chitine/geen van beide

aanwezig/afwezig celwand van

autotroof/heterotroof

bladgroenkorrels in cytoplasma autotroof/ heterotroof celwand

cellulose/chitine/geen van beide

hoofdstuk 1

THEMA 02

GENIE Biologie GO! 4.1

Organismen die thuishoren in de groep van de planten vertonen een duidelijk aanwezige celkern in elke cel. Dat wil zeggen dat ze met een inwendig membraan het erfelijke materiaal samenhouden binnen de cel. Alle planten zijn meercellig en hun cellen bevatten bladgroenkorrels in hun cytoplasma. Daarmee kunnen ze aan fotosynthese doen: planten zijn dus autotroof. Naast een celmembraan hebben ze ook een dikke celwand rond hun cellen. Die zorgt voor extra S Afb. 39 Omdat de cellen uit de stengel van een paprikaplant (Capsicum annuum) stevige celwanden hebben, kan de plant de zware paprika’s dragen.

stevigheid. Ook alle dieren bevatten een celkern en zijn meercellig. Hun cellen bevatten geen bladgroenkorrels of fotosynthesepigment

in de cel. Ze kunnen dus niet aan fotosynthese doen: alle

dieren zijn daarom heterotroof. Ze moeten hun voedsel in de

omgeving gaan zoeken. Ze hebben ook geen celwand rond hun cellen: dat zou bewegen moeilijk maken en dat is nodig om naar voedsel te kunnen zoeken.

De vertegenwoordigers van de schimmels zijn paddenstoelen, schimmels en gisten. Ook zij hebben een celkern. Schimmels kunnen een- of meercellig zijn: zo zijn paddenstoelen

meercellig en gistcellen eencellig (bv. gisten waarmee je brood

S Afb. 40 Omdat cellen van dieren geen celwand bevatten, zijn dieren zoals Kiwa hirsuta (ook wel ‘yetikrab’ genoemd) vaak erg beweeglijk. Ze kunnen makkelijk op zoek naar voedsel. Dat is nodig, want ze zijn heterotroof.

kunt laten rijzen).

Schimmels bevatten geen fotosynthesepigment. Ze kunnen dus niet aan fotosynthese doen en zijn daarom ook heterotroof. Ze nemen voedsel op uit hun omgeving en

leven vaak van afgestorven materiaal (zoals dode bomen en rottende bladeren). Champignons kunnen dus in donkere kelders worden geteeld: ze hebben geen licht nodig. Ook schimmels hebben een celwand. Die celwand heeft echter een

S Afb. 41 Gistcellen zijn eencellige schimmels die erg goed energierijke suikers tot ethanol en koolstofdioxide kunnen afbreken. Dat is handig voor het brouwen van bier of het bakken van brood.

andere samenstelling dan die van planten: hij wordt verstevigd met chitine, een stof die niet bij planten voorkomt. Zowel planten, dieren als schimmels bestaan uit best grote cellen. Hun grootte ligt vaak rond 50 μm, maar ze kan oplopen tot zelfs 500 μm (= 0,500 mm). Naast de vijf criteria valt het ook op dat volwassen planten- en schimmelcellen een grote

centrale vacuole hebben. Dat is een blaasje binnenin de cel. Het bevat vaak reservevoedsel of is gevuld met een waterige vloeistof om de cel stevigheid te bezorgen. Dierlijke cellen kunnen meerdere kleine vacuolen bevatten.

S Afb. 42 Om je champignonsaus niet te waterachtig te laten worden, snijd je je champignons best in drie delen en bak je ze meteen goed dicht. Zo vermijd je dat je vele vacuolen opensnijdt en er veel vocht vrijkomt.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 11

amoebe

bacterie

In de hooi-rijst-aardecultuur maakte je kennis met heel wat micro-organismen. Bestudeer de onderstaande voorbeelden.

Kun je de amoebe bij de dieren indelen? Waarom wel/niet?

Kun je het voorgestelde groenwier bij de planten indelen? Verklaar.

groenwier

Welke organismen zijn autotroof?

Bij de bouw van de cel bij planten, dieren en schimmels kon je eerder al vaststellen dat cellen over een

celkern beschikken. Vergelijk de drie tekeningen. Wat stel je vast?

Het mag dan wel duidelijk zijn wat de criteria zijn om tot het rijk van de planten, de dieren of de schimmels te behoren, toch vonden heel wat soorten in geen van die drie rijken een plek. Het was dus nodig om enkele bijkomende rijken te bedenken. In een eerste bijkomend rijk werden alle organismen geplaatst die wel een kern hadden, maar uit slechts één cel bestaan. Dat werd het rijk van de protisten. Een tweede bijkomend rijk werd gevormd door alle eencellige organismen zonder celkern, zoals de bacteriën. Bij die organismen wordt het erfelijke materiaal dus niet door een kernmembraan omgeven. Zij vormen samen het rijk van de moneren.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

3D cytoplasma erfelijk materiaal celmembraan

De moneren vertonen onderling allemaal dezelfde celopbouw: • kleine organismen tussen 0,1 en 10 μm; • erfelijk materiaal los in het cytoplasma: er zit geen inwendig membraan rond; • stevige celwand die bescherming biedt tegen veranderende • omgevingsfactoren. Op die manier ontstond het vijfrijkensysteem, waarbij alle organismen werden ondergebracht bij de moneren, de protisten, de planten, de dieren of de schimmels.

celwand met eventueel kapsel of slijmlaagje

Naargelang er meer geavanceerde technieken ontstonden, kon men

organismen nauwkeuriger bestuderen en bleken de bovenstaande vijf

criteria op niveau van de celstructuur niet voldoende om de organismen

0,1-10 µm S Afb. 43 Bouw en structurele kenmerken van een bacterie

op die manier in te delen.

De eigenschappen van de moneren bleken te sterk te verschillen om ze allemaal in één groep te plaatsen. Ook voor de protisten bleek dat het

geval. Er is dus nood aan meer doeltreffende indelingscriteria.

Om orde te scheppen in de grote hoeveelheid aan soorten ordenen wetenschappers ze in groepen. Het groeperen op basis van celtype en kenmerken van de cellen van organismen resulteerde in een vijfrijkensysteem, dat gevormd werd door de moneren, de

protisten, de planten, de dieren en de schimmels. Voor planten, dieren en schimmels blijven de volgende classificatiecriteria interessant: • de aan- of afwezigheid van een celkern; • het een- of meercellig zijn van een organisme; • het voorkomen van pigment (kleurstof) om aan fotosynthese te doen: vaak komt dat pigment voor in één deel van de cel: een bladgroenkorrel; soms bevatten cellen datzelfde pigment elders;

• het autotroof of heterotroof zijn; • de aan- of afwezigheid van een celwand en de samenstelling daarvan.

Toch blijken heel wat soorten niet eenduidig onder te brengen in één rijk. Meer doeltreffende indelingscriteria blijken nodig om ook hen bij gelijkaardige soorten onder te brengen. `

Maak oefening 7 en 8 op p. 97 en 98.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Ordenen op basis van erfelijk materiaal

De kenmerken van organismen worden voor een groot deel bepaald door hun erfelijke materiaal, het DNA in de celkern. Voor elk individu is dat erfelijke materiaal verschillend: hoe meer gelijkenissen er in dat materiaal zijn, hoe meer de kenmerken van de organismen overeenkomen. Dat gegeven maakt dat je die overeenkomsten in erfelijk materiaal kunt gebruiken om soorten te ordenen in groepen. Op die manier hoef je niet langer gelijkenissen in bouw en uiterlijk als classificatiecriteria te gebruiken. OPDRACHT 12

coyote

vos

poolvos

wolf

In de onderstaande afbeelding geven de grijze balkjes de verschillen in erfelijk materiaal aan. Vergelijk de wolf, de coyote, de vos en de poolvos met elkaar.

Welke dieren vertonen weinig verschillen in erfelijk materiaal?

Welke dieren vertonen heel veel verschillen?

Bekijk afbeelding 35 op p. 63. Wat weet je over de coyote en de wolf?

Wat kun je dan besluiten over de vos en de poolvos?

Wat kun je daaruit afleiden voor de coyote en de vos?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Uit de opdracht blijkt dat we na onderzoek van de verschillen en overeenkomsten in erfelijk materiaal de wolf, de coyote, de gewone vos en de poolvos in duidelijke groepen kunnen onderbrengen. Dieren met heel wat gelijke stukjes erfelijk materiaal worden in één groep ondergebracht: zo behoren de vos en de poolvos tot het geslacht ‘Vossen'. De wolf en de coyote groepeer je in het geslacht 'Honden' om dezelfde reden. Je onderscheidde, net als tal van wetenschappers voorafgaand aan jou, heel wat criteria die kunnen helpen bij het indelen van organismen in gelijkaardige groepen. Steeds opnieuw viel de onvolmaaktheid van elke gekozen set criteria op. Eerst gebruikte men tal van morfologische kenmerken en gedrag als indelingscriteria, later ook celkenmerken, om

uiteindelijk af te kloppen bij de overeenkomsten in erfelijk materiaal.

Bij elke confrontatie met de werkelijkheid gingen wetenschappers dus opnieuw op zoek naar nieuwe criteria en modellen.

Omdat het erfelijke materiaal de kenmerken van een organisme

bepaalt, kan het worden gebruikt om organismen te groeperen. Hoe sterker het erfelijke materiaal overeenkomt, hoe meer organismen

op elkaar lijken. Voor wetenschappers is de overeenkomst in erfelijk materiaal een algemeen aanvaard indelingscriterium voor soorten.

1.4 Waar komt biodiversiteit vandaan?

Bij al die verscheidenheid rijst de vraag waar die soortenrijkdom vandaan komt. Dat er steeds (ook nu nog) nieuwe soorten kunnen ontstaan, hangt samen met de kenmerken en de overlevingskansen van een organisme. Een aantal kenmerken van organismen worden doorgegeven van ouders naar hun nakomelingen en zijn dus erfelijk bepaald. Toch verschillen die nakomelingen van elkaar. Hun kenmerken zijn niet volledig gelijk; er bestaat dus variatie. Bij een wijziging in de omstandigheden, zoals een plotse klimaatverandering, of het verschijnen van een predator, zijn de overlevingskansen door die variatie niet voor elke nakomeling dezelfde. Een nakomeling met eigenschappen waardoor die een veranderend klimaat kan weerstaan, of aan de predator kan ontsnappen, zal een grotere kans hebben om in die nieuwe situatie te overleven. Die nakomeling kan volwassen worden en zal zich kunnen voortplanten. Daardoor zal die nakomeling op zijn beurt die erfelijke kenmerken aan zijn kinderen kunnen doorgeven. Zijn soortgenoten zonder die eigenschap kunnen dat niet. Die gaan immers dood of worden opgegeten. Op die manier ontstaan er op een plaats waar de omstandigheden wijzigen steeds meer nakomelingen met de voordelige eigenschap die hen in staat stelt om te overleven in de veranderde omgeving. De kenmerken van die nakomelingen zullen dus anders zijn dan de kenmerken van soortgenoten die op plaatsen leven waar de omstandigheden niet gewijzigd zijn. Op het ogenblik dat de verschillen zo groot zijn dat onderling voortplanten niet meer mogelijk is, ontstaan er twee aparte soorten. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Je leerde al dat organismen met erg gelijkend erfelijk materiaal ook erg gelijkende kenmerken vertonen. Wetenschappers zeggen dat die soorten verwant zijn. Op je grootvader langs je vaders kant lijk je waarschijnlijk veel minder dan op je vader. Dat komt omdat je veel minder erfelijk materiaal gemeenschappelijk hebt met hem dan met je vader. Naarmate een voorouder (je vader, grootvader, overgrootouder …) steeds meer generaties van je af staat, heb je minder erfelijk materiaal gemeenschappelijk met die voorouder. Uit het aantal verschillen in erfelijk materiaal kun je dan ook afleiden hoe lang geleden een voorouder van je leefde. Hoe meer verschil er bestaat, hoe langer geleden die voorouder van je leefde. Uit de hoeveelheid verschillen in erfelijk materiaal kun je ook afleiden hoe

lang geleden twee organismen een gemeenschappelijke voorouder hadden. Zo zal het erfelijke materiaal van je zus meer gelijkenissen hebben met dat van jou, dan dat van je neefje. Dat komt omdat jouw moeder en vader de meest recente gemeenschappelijke voorouders zijn van jou en je zus. De

meest recente gemeenschappelijke voorouder van jou en je neefje zijn je grootouders, twee generaties terug.

generatie van je grootouders

generatie van je ouders

jouw generatie

S Afb. 44 Uit overeenkomsten in het erfelijke materiaal kun je afleiden hoe lang geleden een gemeenschappelijke voorouder leefde.

Hoe meer gelijkenissen er bestaan in het erfelijke materiaal van twee individuen, hoe minder lang geleden er een gemeenschappelijke voorouder bestond voor die twee individuen. Op dezelfde manier kon men ook het ontstaan van de soort van de giraf in kaart brengen. Men vergeleek daarvoor het erfelijke materiaal van heel wat overblijfselen van giraffenvoorouders met elkaar en stelde daarmee een stamboom op. Op afbeelding 45 kun je zien hoe uit één gemeenschappelijke voorouder heel wat soorten zijn voortgekomen vooraleer de hedendaagse giraf en okapi zijn ontstaan. Startend vanuit één herkauwende vooroudersoort is elk puntje op de oranje lijn ook een voorouder. Elke aftakking stelt een nieuwe soort voor.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

giraf

okapi

herkauwende voorouder

W Afb. 45 Deze stamboom geeft weer hoe uit een herkauwende voorouder heel wat uitgestorven soorten, maar ook de hedendaagse okapi en giraf zijn ontstaan.

Sommige individuen vertonen kenmerken waarmee ze beter aangepast zijn aan moeilijke omstandigheden. Als die gunstige kenmerken erfelijk zijn, zullen ze van generatie op generatie vaker en meer uitgesproken voorkomen. Er ontstaan zo groepen organismen die grote verschillen vertonen met hun voorouders. Zodra die verschillen zo groot zijn dat onderlinge voortplanting onmogelijk is, ontstaan er nieuwe soorten. Wanneer twee organismen een gemeenschappelijke voorouder hebben, zeggen we dat die organismen: • erfelijk materiaal gemeenschappelijk hebben; • gelijkenissen in kenmerken vertonen; • verwant zijn. Hoe verder in tijd generaties uit elkaar liggen, hoe groter het aantal verschillen in erfelijk materiaal en dus ook in kenmerken wordt. Je kunt daarom de mate van verwantschap afleiden uit de overeenkomsten in erfelijk materiaal. Op basis van de verwantschap kun je dan bepalen hoe lang geleden een gemeenschappelijke voorouder leefde. Met behulp van een stamboom kunnen die verwantschappen worden gevisualiseerd. `

Maak oefening 9 op p. 98.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.5 Wat is de tree of life? A

Diversiteit aan verwante soorten: tree of life

Door het erfelijke materiaal van honderdduizenden huidige soorten en ook van duizenden teruggevonden resten van fossielen te vergelijken, kon men achterhalen welke soorten recent een gemeenschappelijke voorouder hadden, en welke soorten langer geleden een gemeenschappelijke voorouder vertoonden. Dat puzzelwerk resulteerde in een evolutionaire tijdschaal: de tree of life. Die boomstructuur geeft de evolutie van alle leven op aarde weer. De tree of life toont daarmee erg mooi de verwantschappen en de

voorouders van een heel grote hoeveelheid soorten in één grote stamboom.

EUKARYOTEN slijmzwammen

steeltjeszwammen

amoeben

varens en paardenstaarten

lagere schimmels

zakjeszwammen

wolfsklauwen

SCHIMMELS

mossen

levermossen

nematoden

VA DIEREN

platwormen

sponzen

groenwieren roodwieren

Homo sapiens

ringwormen

dinoflagellaten ciliaten

stekelhuidigen

weekdieren

bedektzadigen

PLANTEN

neteldieren

geleedpotigen

naaktzadigen

kiezelwieren (diatomeeën)

chordadieren

Euglena Trypanosoma

groene niet-zwavelbacteriën

Sulfolobus

(mitochondria)

thermofiele archaea

spirocheten Chlamydia

halofiele archaea

ARCHAEA methanogene archaea

meest primitieve voorloper (oercel)

Escherichia

groene zwavelbacteriën

cyanobacteriën (chloroplasten)

S Afb. 46 De tree of life: alle organismen stammen af van één oercel.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

BACTERIËN

De zogenaamde oercel ontstond ongeveer 3,5 miljard jaar geleden, vrij kort na het ontstaan van de planeet. Van die cel weten we niet zo heel veel, maar wel dat ze aan de basis lag van alle diverse leven zoals we dat nu kennen. In de tree of life geeft de afstand tussen twee takken de mate van verwantschap weer, en dus de overeenkomst in erfelijk materiaal. Naarmate die afstand toeneemt, zal het verschil in erfelijk materiaal, en dus ook in kenmerken, groter zijn.

Drie domeinen

Op basis van verwantschappen heeft men de indeling in vijf

Prokaryoot komt van het Griekse pro (voor/voorafgaand aan) en karyos (kern). Eukaryoot komt van eu (goed (zichtbaar)) en karyos (kern).

rijken aangepast. Zoals we eerder leerden, werden de eencellige organismen zonder celkern ondergebracht in het rijk van de

WEETJE

moneren. Omdat ze geen kern hebben, noemen we die organismen prokaryoot. Dankzij nieuwe gegevens over hun moleculaire eigenschappen kon men die groep in twee nieuwe groepen

onderverdelen: het domein van de bacteriën en van de archaea.

Alle andere organismen hebben een kernmembraan rond hun kern; ze zijn eukaryoot. Zij vormen een derde domein: de eukaryoten. In dat laatste domein horen planten en dieren thuis, en dus ook de

mens. We bespreken hieronder de gemeenschappelijke kenmerken van organismen voor elk van de drie domeinen. B.1

Domein van de bacteriën

Bacteriën zijn allemaal prokaryoot. Ze hebben dus geen celkern en dragen hun erfelijke materiaal los in het cytoplasma. De

groeperingscriteria om tot het domein van bacteriën te behoren, zijn:

• er is geen celkern; • een celcompartimentering ontbreekt; • het zijn eencellige organismen; • ze zijn autotroof of heterotroof; • er is een celwand aanwezig; • het zijn kleine organismen (1-10 μm).

SCHIMMELS

PLANTEN

DIEREN

WEETJE Wil je meer weten over bacteriën? Scan de QR-code!

Homo sapiens

meest primitieve cel (oercel) S Afb. 47 Bacteriën in de tree of life

info: bacteriën

BACTERIËN S Afb. 48 Een elektronenmicroscopische foto van een naaldpunt toont in welke aantallen bacteriën voorkomen en hoe klein ze zijn.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

B.2

Domein van archaea

Ook de archaea zijn prokaryoot. Een archaeon

SCHIMMELS

beschikt niet over een celkern en heeft geen inwendige membraanstructuren in het cytoplasma. De groeperingscriteria om tot het domein van archaea te behoren, zijn heel erg gelijkend aan die van bacteriën.

PLANTEN DIEREN

Archaea verschillen van bacteriën doordat ze een andere chemische samenstelling van het celmembraan hebben

Homo sapiens

en een andere celwand hebben. Daardoor kunnen ze extreem hoge temperaturen of heel zure omstandigheden trotseren. Sommige archaea bevatten een pigment

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

(kleurstof) om aan fotosynthese te doen, maar ze hebben

geen bladgroenkorrels. Archaea zijn kleiner dan bacteriën;

BACTERIËN

ze zijn maar 0,1 tot enkele μm groot. In tegenstelling tot bacteriën zijn er (voorlopig) geen ziekteverwekkende archaea bekend.

S Afb. 49 Archaea in de tree of life

WEETJE

Archaea werden voor het eerst ontdekt in uiterst onherbergzame

omgevingen, zoals zure heetwaterbronnen en heel zoute poelen.

Onderzoekers dachten toen dat ze alleen op zulke extreme plaatsen voorkwamen. Later werd echter vastgesteld (op basis van de analyse van het erfelijke materiaal) dat ze zowat overal te vinden zijn. Ook moerassen, verschillende bodemsoorten en zelfs dierlijke (waaronder menselijke) darmen of een composthoop vormen een leefplek voor heel wat soorten archaea. In het bijzonder tref je ze

S Afb. 50 In de heetwaterbronnen van het Yellowstone National Park (VS) werden (thermoacidofiele) archaea voor het eerst ontdekt. Ze leven er bij temperaturen tot 60 °C en een pH tussen 1 en 2 (erg zuur).

aan in oceanen, waar ze in plankton een van de meest voorkomende organismen van onze planeet vormen.

B.3

SCHIMMELS

EUKARYOTEN

Domein van eukaryoten

Alle organismen die opgebouwd zijn uit cellen met een celkern worden samen gegroepeerd in het domein van de eukaryoten. Dat domein bevat dus het plantenrijk, het dierenrijk, het rijk van de schimmels en alle protisten. Het

PLANTEN

samengehouden. De groeperingscriteria om tot het

DIEREN

domein van eukaryoten te behoren, zijn: • er is een celkern aanwezig;

Homo sapiens

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

erfelijke materiaal wordt met een inwendig membraan

• er is een celcompartimentering aanwezig: inwendige membranen scheiden delen binnenin de cel van elkaar; • het zijn eencellige of meercellige organismen; • ze zijn autotroof of heterotroof: sommige eukaryoten

BACTERIËN

bevatten een pigment (kleurstof) om aan fotosynthese te doen. Dat komt voor onder de vorm van bladgroenkorrels;

S Afb. 51 Eukaryoten in de tree of life

• er is soms een celwand aanwezig, soms ook niet; • de cellen van de organismen zijn groot (15 tot soms meer dan 500 μm).

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

erfelijk materiaal in een celkern

Naast een celkern bevatten eukaryote cellen ook

cytoplasma

nog andere celcompartimenten. Al die celstructuren,

celorganellen

celmembraan

die specifieke taken (specifieke chemische reacties)

mitochondrium

binnen de cel uitvoeren, noemen we celorganellen. Die celorganellen zijn erg divers. Zo bevatten alle eukaryoten bijvoorbeeld mitochondriën, aparte energiefabrieken in de cel. Plantencellen vertonen daarnaast ook bladgroenkorrels waarin het pigment zit om aan fotosynthese te doen.

W Afb. 52 Vereenvoudigde voorstelling van een eukaryote cel met celorganellen als gevolg van compartimentering door inwendige membranen. Sommige eukaryoten, zoals planten en schimmels, hebben cellen met een celwand; bij dierlijke cellen is er nooit een celwand aanwezig.

OPDRACHT 13

Welke kenmerken kunnen we gebruiken om organismen in drie domeinen in te delen? Vul de tabel aan. Bacteriën

celkern aanwezig

Archaea

Eukaryoten

ja/nee

prokaryoot/ eukaryoot

ja/nee

celcomparti-

mentering

eencellig of meercellig

autotroof of heterotroof celwand

ja/nee/soms

aanwezig

ja/nee/soms

grootte

voorbeelden

• heterotroof:

ziekmakende

thermoacidofiele

bacteriën

archaea

• autotroof:

• heterotroof: dieren, schimmels, ciliata • autotroof: planten, groenwieren

cyanobacteriën

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 14

Bekijk de tree of life op p. 80. 1

Welke rijken herken je binnen het domein van de eukaryoten?

In het systeem van de vijf rijken waren de protisten de eencellige eukaryoten met een kern.

trilhaardiertje

groenwier

euglena

• autotroof • meercellig

• heterotroof

• autotroof

• autotroof of

• eencellig

• eencellig of

roodwier

Vergelijk de afbeeldingen van enkele protisten. Wat stel je vast?

• eencellig

meercellig

heterotroof

Vergelijk de afstand tussen de takken waarop de protisten staan. Wat kun je daaruit besluiten in verband met hun verwantschap?

Wat kun je besluiten in verband met de vertegenwoordigers van de protisten?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

Ondanks de grote verscheidenheid bleven wetenschappers het begrip protisten gebruiken voor al die organismen. Het is dus een containerbegrip, een overkoepelende term. Dat maakt dat groepen organismen zoals groenwieren of ciliaten (trilhaardiertjes) toch tot de protisten gerekend worden, maar omdat ze onderling te weinig verwantschap vertonen, horen die organismen niet samen in eenzelfde rijk.

hoofdstuk 1

Door het erfelijke materiaal van honderdduizenden huidige soorten en fossielen te vergelijken, kon men een boomstructuur opmaken die de evolutie van alle leven op aarde weergeeft: de tree of life. De afstand tussen twee takken in de tree of life geeft de mate van verwantschap weer, en dus de overeenkomst in erfelijk materiaal. Uit die stamboom blijkt dat alle levende wezens uit één eerste, eenvoudige cel zijn geëvolueerd, de oercel. De tree of life wordt in drie grote domeinen van organismen onderverdeeld: de bacteriën, de archaea en de eukaryoten. Elk domein

vertoont zijn typische kenmerken. Binnen het domein van eukaryoten zijn de typische celkenmerken voor planten, dieren en schimmels eenduidig: ze worden ondergebracht in rijken. Voor protisten kan dat niet omdat de celkenmerken te verschillend zijn.

Maak oefening 10 t/m 12 op p. 98 en 99.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

1 organisatie: ze zijn opgebouwd uit

Ze vertonen allemaal een cellulaire

aanpassingen: ze bevatten erfelijk

Ze vertonen allemaal evolutionaire

Ze kunnen allemaal zelfstandig

aangepaste kenmerken.

Ze kunnen afvalstoffen weer

naar de buitenwereld brengen.

ongeslachtelijk gebeuren.

materiaal dat zorgt voor

voortbestaan. Met behulp van inwendige

een of meerdere cellen.

of voortplanten. Dat kan geslachtelijk of

Ze kunnen zich zelfstandig vermeerderen

processen houden ze zichelf in stand.

milieu (ten minste tijdelijk) te

Ze zijn in staat om hun inwendige

vertonen.

Ze vertonen

Stofwisseling:

behouden, dus homeostase te

Interactie: interactie gaan

processen die

Ze hebben een eigen stofwisseling.

met de omgeving:

het individu

herstel:

dat betekent dus

opbouwen en/

Groei en

ook ontvankelijk

Ze kunnen in

voor prikkels zijn

behouden.

of die opbouw

te kunnen

om zo homeostase

Ze kunnen opgenomen

garanderen.

Ze kunnen opgenomen stoffen

energievoorziening.

stoffen verbranden als

hoofdstuk 1

THEMA 02

GENIE Biologie GO! 4.1

omzetten tot bouwstoffen.

1.6 Wat is leven?

Ondanks de vele verschillen vertonen alle organismen uit de tree of life drie opvallende gemeenschappelijke kenmerken.

In de tree of life staan alle levende organismen. We definiëren ‘levend’ aan de

hand van drie kenmerken.

De organismen kunnen zelfstandig voortbestaan.

De organismen zijn opgebouwd uit een of meerdere cellen.

De organismen bevatten erfelijk materiaal dat evolutionair is aangepast.

Waar passen virussen in de tree of life?

Virussen zijn 10 tot 100 keer kleiner dan bacteriën, die op hun beurt al veel

WEETJE

kleiner zijn dan eukaryote cellen: virussen zijn 10 tot 200 nm groot. Virussen

1 nanometer

zijn geen cellen, want ze hebben geen celmembraan. Een virus is opgebouwd

= 0,001 μm

uit een hoeveelheid erfelijk materiaal (DNA of RNA) dat door een eiwitmantel

= 0,000 001 mm

omsloten is.

S Afb. 53 Microscopische foto van het herpesvirus

= 10-9 m

S Afb. 54 Schematische voorstelling van verschillende typen virussen

Virussen hebben geen eigen stofwisseling. Ze nemen geen stoffen zoals

voeding op en geven geen afvalstoffen af.

Het aanmaken van nieuwe virussen gebeurt ten koste van gastheercellen. Virussen kunnen zich immers niet zelfstandig voortplanten. Ze moeten daartoe eerst een gastheercel binnendringen. Eiwitmoleculen in de eiwitmantel van een virus zetten zich dan vast op de membraanreceptoren van de gastheercel. Nadien injecteert het virus zijn erfelijke materiaal en laat het zich door de gastheercel vermenigvuldigen.

1 hechting aan celoppervlak virus

bacterie

2 binnendringen erfelijk materiaal

3 synthese van erfelijk materiaal en eiwitmantels

injectie van erfelijk materiaal

viraal erfelijk materiaal virale eiwitmantel

bacterieel DNA

nieuwe virussen (ongeveer 200 per cel)

5 celmembraan en celwand van de gastheercel breken open

4 samenvoeging van erfelijk materiaal en eiwitmantel

celwand scheurt open S Afb. 55 Vermenigvuldiging van een virus dat zich door bacteriën laat vermenigvuldigen. De cyclus duurt ongeveer 20 minuten.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Bij het vermeerderen van het erfelijke materiaal van het virus in de gastheer doet de gastheercel dus het kopieerwerk. Dat kopiëren zorgt niet altijd voor een 100 % identieke kopie. Zo kan het dat het gemaakte nieuwe virus niet precies hetzelfde virus is als het virus dat de cel infecteerde. Men zegt dan dat het virus gemuteerd is. Dat maakt dat virussen door het kopieerproces in gastheercellen van elkaar gaan verschillen.

WEETJE delta

omikron

Afb. 56 De bouw en het aantal eiwitmoleculen op de eiwitmantel is verschillend bij de twee varianten.

De virussen waarvan de eiwitmoleculen het best passen op de

membraanreceptoren van de gastheercellen zullen, zeker voor een

tijdje, de dominante vorm worden. Bij de COVID-19-epidemie nam op

die manier de omikronvariant het snel over van de deltavariant. Door een klein kopieerfoutje pasten de eiwitten in de eiwitmantel van het omikronvirus beter op de membraanreceptoren van de gastheercellen

in de neus, de keel en de luchtwegen.

OPDRACHT 15

Bestudeer afbeeldingen 53, 54 en 55. 1

Voldoet een virus aan de eerste voorwaarde voor leven? Kan het zelfstandig voortbestaan? Motiveer met één reden die je uit afbeelding 55 kunt afleiden.

Is een virus opgebouwd uit een of meerdere cellen? Gebruik afbeelding 53 en 54.

Gebruik het bovenstaande antwoord om af te leiden of een virus homeostase kan vertonen.

Kunnen virussen evolutionaire aanpassingen vertonen?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Virussen staan niet vermeld in de tree of life, omdat ze niet als levende wezens beschouwd worden. In het schema hieronder vind je meerdere redenen waarom virussen geen organismen zijn:

Ze kunnen

Ze vertonen

zelfstandig

een cellulaire

evolutionaire

voortbestaan.

organisatie.

aanpassingen.

1b Ze kunnen zich

1a Ze zijn in staat om hun inwendige

zelfstandig

milieu te behouden,

vermeerderen of

dus homeostase te

voortplanten.

vertonen.

Virussen bestaan uit erfelijk materiaal omgeven door een eiwitmantel.

Virussen infecteren gastheercellen met membraanreceptoren waarop de eiwitmoleculen van de mantel passen.

Virussen worden niet als levend wezen beschouwd en vinden geen plek in de tree of life.

Dat komt omdat virussen:

• geen zelfstandige inwendige processen vertonen (voeding, stofwisseling, groei en herstel, interactie);

• zich niet zelfstandig kunnen voortplanten. Ze moeten daartoe eerst een gastheercel binnendringen en zich door die cel laten kopiëren;

• geen cellulaire organisatie vertonen.

Virussen bevatten wel erfelijk materiaal dat aan veranderingen onderhevig kan zijn en kunnen daarmee evolueren tot nieuwe vormen. Maak oefening 13 op p. 99.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

Wat is het belang van biodiversiteit?

De verscheidenheid aan organismen is niet enkel immens en indrukwekkend mooi, tegelijk levert biodiversiteit ook heel wat voordelen voor de mens. Hieronder vind je een aantal voorbeelden van de waarde die een grote soortenrijkdom voor de mens kan hebben.

OPDRACHT 16

Lees de tekstjes en beantwoord de vraag.

et is een goed idee om in woonwijken en op bedrijventerreinen een diversiteit te voorzien aan groene planten die over een goed ontwikkeld wortelstelsel beschikken. Planten houden regenwater vast en zorgen ervoor dat water in de bodem kan dringen. Daardoor vloeit het water niet te snel af bij hevige regen en verdampt het niet te snel bij droogte. Op die manier helpen bedrijventerreinen mee wateroverlast of -schaarste te voorkomen. Bovendien bieden planten plaatselijk schaduw en verkoeling op warme dagen. Op wereldvlak remmen ze mee de opwarming van de aarde af.

Biodiversiteit levert geneesmiddelen

Zowat de helft van de voorgeschreven geneesmiddelen bevat of is afgeleid van natuurlijke bestanddelen. Tal van organismen bevatten immers moleculen met medicinale eigenschappen. Zo bevat de plant zomeralsem (Artemisia annua) de stof artemisinine. Die stof wordt massaal ingezet als krachtig antimalariamiddel. Hij helpt om de eencellige eukaryoot te bestrijden die deze ziekte veroorzaakt. In 2015 ontvingen wetenschappers de Nobelprijs voor de Geneeskunde voor hun onderzoek naar de plant en de werkzame stof.

Om elk organisme een plaats te geven binnen de grote rijkdom aan soorten, probeerde men om ze te groeperen. Dat leidde tot het opstellen van een stamboom, de tree of life, waarin de verwantschappen tussen organismen worden weergegeven. Fossielen van dinosauriërs, zoals dat van de Archaeopteryx lithographica, kregen daardoor een plaats tussen de reptielen en de vogels. Het verklaart waarom krokodil naar kip smaakt of waarom struisvogels poten hebben die op die van dinosauriërs lijken. Daarnaast kun je vanuit interessante kenmerken van een soort, zoals geneeskrachtige kenmerken, op zoek gaan naar verwante soorten met gelijkaardige eigenschappen. Denk maar aan de zoektocht naar de salicylzuurmakende witte wilg in het geslacht van wilgen (zie Weetje p. 69).

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

50 % minder depressies 43 % minder stress 30 56 % minder angst 20

stadsbewoners (%)

20-25 25-30 10-15 15-20 hoeveelheid bos in de buurt (%)

<10

>30

S Grafiek 1 Stadsbewoners die leven in buurten met meer dan 20 % bos vertonen de helft minder depressies.

iodiversiteit zorgt voor een fraaie omgeving. Dat nodigt uit tot tal van buitenactiviteiten, zoals wandelen, fietsen, sporten in het groen, vogels spotten. Daardoor biedt biodiversiteit kansen om je ten volle te ontspannen of te vermaken. Het stimuleert kinderen om veel te bewegen en zorgt zo voor een goede ontwikkeling. Uit recent onderzoek blijkt zelfs dat een diverse, natuurlijke omgeving kan bijdragen aan je gezondheid door het herstellen van stress en door het stimuleren van sociaal contact. Een studie toonde aan dat de dichtheid aan straatbomen in een stad omgekeerd gerelateerd is aan het gebruik van antidepressiva: hoe meer bomen, des te minder antidepressiva nodig bleken. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) benadrukt dan ook het belang van groen voor de mentale gezondheid.

Noteer welke voordelen biodiversiteit biedt.

• • •

•

Een grote soortenrijkdom kan de mens heel wat voordelen verschaffen: • biodiversiteit maakt de omgeving leef- en werkbaar; • biodiversiteit levert geneesmiddelen; • biodiversiteit helpt om inzicht in de evolutie te verwerven; • biodiversiteit draagt door vele mogelijke ontspannende activiteiten bij tot een optimale ontwikkeling en gezondheid. `

Maak oefening 14 op p. 99.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

hoofdstuk 1

THEMASYNTHESE

BIODIVERSITEIT KERNBEGRIPPEN

SCHEMA

• Een soort is een groep van individuen die zich in natuurlijke omstandigheden

geslacht bv. Canis (hondachtigen)

samen kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen hebben. • Een geslacht is een groep van meerdere soorten met gelijkende

• Een ras of variëteit is een groep soortgenoten met heel uitgesproken overeenkomsten in uiterlijk, bouw en/of gedrag. • De binomiale naam bestaat uit twee delen die cursief worden geschreven: de geslachtsnaam (startend met

ras bv. golden retriever

ras bv. Aziatische jakhals

ras bv. poedel

ras bv. Europese jakhals

EUKARYOTEN

SCHIMMELS

een hoofdletter) gevolgd door een

soort bv. Canis aureus (jakhals)

gemeenschappelijke kenmerken.

soort bv. Canis lupus (hond)

soortkenmerk (met een kleine letter).

PLANTEN

• De tree of life is een boomstructuur

die de evolutie van alle leven op aarde

weergeeft. De nabijheid van twee takken

DIEREN

geeft de mate van verwantschap weer, en dus de overeenkomsten in erfelijk materiaal.

Homo sapiens

• De tree of life wordt in drie

grote domeinen van organismen

onderverdeeld: de bacteriën, de archaea en de eukaryoten.

• Binnen het domein van eukaryoten

onderscheidt men het rijk van de planten,

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

BACTERIËN

de dieren en de schimmels.

• Virussen staan niet in de tree of life, omdat ze niet als levende wezens beschouwd worden.

• Biodiversiteit is een term om de rijkdom en verscheidenheid aan soorten in de natuur aan te geven.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

kennisclip

themasynthese

KENMERKEN VAN DE BACTERIËN, ARCHAEA EN EUKARYOTEN

Domeinen Bacteriën

Archaea

Eukaryoten

nee, prokaryoot

ja, eukaryoot

celcompartimentering

nee

eencellig of meercellig

eencellig

eencellig of meercellig

autotroof of heterotroof

beide kunnen

celwand aanwezig

ja, maar andere

soms

celkern aanwezig

samenstelling dan bacteriën

grootte

1 tot 10 μm

voorbeelden

0,1 tot enkele μm

• heterotroof:

15 tot +500 μm

• heterotroof:

ziekmakende

• heterotroof: dieren,

thermoacidofiele

bacteriën

schimmels, ciliata

archaea

• autotroof:

• autotroof: planten, groenwieren

cyanobacteriën

KENMERKEN VAN DE PLANTEN, DIEREN EN SCHIMMELS

Rijken binnen het domein van eukaryoten

Planten

Dieren

Schimmels

voorstelling cel

een- of

meercellig

een- of meercellig

aanwezig

afwezig

autotroof

heterotroof

aanwezig (celwand van

afwezig

aanwezig (celwand van

celkern

meercellig

bladgroenkorrels in

cytoplasma autotroof/

heterotroof celwand

cellulose)

chitine)

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

themasynthese

CHECKLIST

NOG OEFENEN

Begripskennis • Ik kan uitleggen wat een soort is. • Ik kan uitleggen wat een populatie is en een voorbeeld geven. • Ik kan vanuit de wetenschappelijke naam verwantschap tussen organismen uitleggen. • Ik kan enkele criteria opsommen die nodig zijn om organismen te groeperen. • Ik kan uitleggen dat het vijfrijkensysteem nog aangepast moest worden om correct te classificeren. • Ik kan uitleggen wat prokaryoten en eukaryoten zijn.

• Ik kan organismen indelen in het driedomeinensysteem. • Ik kan uitleggen wat de tree of life is.

• Ik kan verklaren waarom virussen niet in de tree of life passen.

• Ik kan verklaren hoe biodiversiteit ontstaat en het belang daarvan uitleggen.

Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een onderzoeksvraag formuleren aan de hand van een aantal

criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag.

• Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren.

• Ik kan een besluit formuleren op basis van de verzamelde gegevens.

• Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

checklist

CHECK IT OUT

Î Fascinerend wezen: het beerdiertje 1

Welke criteria konden we gebruiken om alle organismen een plek te geven in de tree of life? Beantwoord de vragen. a

Welk kenmerk gaf aanleiding tot de bacteriën en archaea als aparte domeinen?

b Op basis van welk kenmerk werden de eukaryoten in één domein geplaatst? c

Welke kenmerken hebben we gebruikt om schimmels binnen de eukaryoten in één rijk te plaatsen?

d Welk gemeenschappelijk kenmerk hebben dieren en planten binnen de eukaryoten? Het oogdiertje kun je niet bij de dieren of de planten plaatsen.

Verklaar waarom en omcirkel zijn plek in de tree of life hieronder.

Het fascinerende beerdiertje heeft zijn plek in de tree of life bij de dieren.

Er bestaan meer dan duizend soorten. Hoe kun je verklaren dat er zoveel verschillende soorten zijn?

SCHIMMELS

Behoren Macrobiotus hufelandi en Batillipes africanus tot hetzelfde geslacht of dezelfde soort? Verklaar.

Beerdiertjes zijn natuurlijk niet de enige levende wezens op

PLANTEN

DIEREN Homo sapiens

BACTERIËN ARCHAEA

aarde. Duid op de tree of life aan waaruit de diversiteit van alle levende wezens is ontstaan.

EUKARYOTEN

Alle levende wezens zijn uit een eerste, eenvoudige cel geëvolueerd, de oercel. Die cel lag aan de basis van alle diverse leven zoals we dat nu kennen. Om die diversiteit aan leven in te delen, maken wetenschappers gebruik van het erfelijke materiaal van organismen. De overeenkomsten in erfelijk materiaal worden weergegeven in de tree of life, die bestaat uit drie grote domeinen: de bacteriën, de archaea en de eukaryoten. Biodiversiteit is van belang, omdat het mensen heel wat voordelen verschaft, zoals geneesmiddelen, inzicht in de evolutie, ontspanning, een leefbare omgeving …

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

check it out

AAN DE SLAG

Zijn de volgende stellingen waar of niet waar? Kruis aan. Waar

Niet waar

Individuen van dezelfde soort hebben meerdere gemeenschappelijke kenmerken. Als twee individuen nakomelingen kunnen krijgen, behoren ze tot dezelfde soort. Soortgenoten kunnen afwijkende kenmerken in bouw en gedrag vertonen. Als je een Siamese kater laat paren met een Britse korthaar kattin dan zijn de

nakomelingen onvruchtbaar.

De Tonkinees is een kruising tussen de Siamees en de Burmees met de kenmerken van beide rassen. Vele Europese instanties beschouwen de Tonkinees niet als een

authentiek ras, maar als een hybride, omdat de kruising van Tonkinezen onderling

statistisch gezien 50 % Tonkinezen, 25 % Burmezen en 25 % Siamezen oplevert. Een kruising tussen Siamees en Burmees daarentegen levert 100 % Tonkinezen op.

Bestudeer de onderstaande bomen.

Behoren een Siamees en een Burmees tot dezelfde soort? Verklaar je antwoord.

Populus alba

Salix fragilis

Welke van deze bomen behoren tot dezelfde soort? Verklaar.

Salix alba

b Welke twee horen tot hetzelfde geslacht? Verklaar.

In Harbin, in het zuidwesten van China, werd een bijzondere schedel ontdekt die nog nooit eerder werd gevonden. Het individu waarvan de schedel afkomstig was, moest dan ook een nieuwe naam krijgen: de Homo longi. Wat kun je uit die naam afleiden?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

aan de slag

In een riviertje worden steenvlieglarven aangetroffen. Steenvlieglarven leven uitsluitend in stromend zuurstofrijk water; bij de minste vervuiling sterven ze. Waarvoor kan de aanwezigheid van steenvlieglarven worden gebruikt bij het onderzoek van een biotoop? Gebruik de juiste term.

In het vijvertje van Brahim sterven heel veel vissen. Om te kijken hoe dat komt, besluit Brahim een druppel

zoetwater onder de microscoop te bekijken. Het valt direct op dat er heel veel bacteriën aanwezig zijn en er

vooral rode zoetwatervlooien door het beeld zwemmen. Hoe verklaar je daarmee de vissterfte?

Wetenschappers zijn al eeuwen gefascineerd door de enorme

verscheidenheid aan organismen. Om orde te scheppen in de

grote hoeveelheid aan soorten ging men ordenen in groepen. Heel wat verschillende systemen werden gehanteerd. Een daarvan was het vijfrijkensysteem. Som de vijf rijken op.

b Twee van de vijf rijken bestonden uit eencellige organismen. Welk kenmerk werd gebruikt om ze in twee aparte groepen in te delen?

Geef één kenmerk waarom je een paardenbloem in een ander rijk plaatst dan een champignon?

d Een wolf en een vliegenzwam werden toch in een ander rijk ingedeeld, terwijl ze beide heterotroof zijn. Welk celkenmerk maakt hier het verschil?

Waarom gebruikt men het vijfrijkensysteem vandaag niet meer?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

aan de slag

Een organisme is meercellig met een celkern, heeft een celwand van chitine en voedt zich altijd heterotroof. Tot welk rijk behoort het organisme?

Een vergelijking van het erfelijke materiaal van de haai, dolfijn en ijsbeer leert ons dat de drie soorten nauw

aan elkaar verwant zijn. Zijn de volgende stellingen correct of fout? Verklaar.

haai

dolfijn

ijsbeer

gemeenschappelijke voorouder

Alle gemeenschappelijke voorouders van de haai en dolfijn zijn ook voorouders van de ijsbeer.

b De haai en de dolfijn hebben meer erfelijk materiaal gemeenschappelijk dan de dolfijn en de ijsbeer.

Kruis de correcte antwoorden aan.

Bacteriën en archaea verschillen van eukaryoten, omdat … ze opgebouwd zijn uit een prokaryote cel.

ze geen echte celkern hebben.

ze een heel ander celtype hebben.

ze geen celwand hebben.

ze maar een heel kleine kern hebben.

Dit eencellige organisme leeft in de darmen van de mens en kan

je erg ziek maken. Je krijgt er dysenterie van. Dat veroorzaakt o.a. stoelgang met bloed in. a

Tot welk domein behoort dit organisme? Leg uit.

b Wat weet je over het voedingspatroon (autotroof/heterotroof) van het organisme?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

aan de slag

Dit meercellige organisme leeft in grotten op hopen van paardenmest en zand. De cellen vermeerderen zich in die ondergrond, en af en toe komt er een wit vruchtlichaam uit de grond. a

Verklaar tot welk domein dit organisme behoort.

Hoe groot is één cel van het organisme?

Waarom zijn virussen – in tegenstelling tot bacteriën – niet te kweken op een kunstmatige en steriele

voedingsbodem?

Geef zelf één voorbeeld waarom biodiversiteit belangrijk is.

b Wat weet je over het voedingspatroon (autotroof/heterotroof) van het organisme?

Meer oefenen? Ga naar

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 02

aan de slag

Notities

100

INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS

THEMA 03

101

CHECK IN

Î Help een tekenbeet! Help! Na een natuurwandeling stel je vast dat een teek zich heeft vastgezet in jouw huid om bloed te zuigen. Uit dat bloed haalt de teek energie om te groeien en zich voort te planten. Teken hebben in hun voorpoten speciale organen waarmee ze meerdere signalen opvangen zoals geuren, vochtigheid en temperatuur. Op die manier nemen ze naderende dieren waar. Op het juiste moment klampt de teek zich dan vanuit zijn schuilplaats in het gras of de struiken vast aan een nietsvermoedende passant. De teek kan drager van bepaalde bacteriën zijn. Die zijn voor de teek niet schadelijk maar als de teek lang genoeg bloed zuigt, kunnen ze naar de mens worden overgedragen en daar een infectieziekte veroorzaken: de ziekte van Lyme. Die ziekte moet altijd met antibiotica worden behandeld.

bevrucht vrouwtje

Mannetjes sterven. Vrouwtjes leggen eitjes.

1 Vrouwtje legt duizenden eitjes op de grond. Uit de eitjes komen larven. Velen zullen verhongeren.

4 Teken paren laatste bloedmaaltijd bij grotere dieren

In de voorpoten zitten speciale orgaantjes om geuren, CO2, vocht, temperatuur … op te vangen.

volwassen

larve

2 eerste bloedmaaltijd bij kleinere dieren

Valt op de grond.

3 tweede bloedmaaltijd om te groeien en te vervellen

Valt op de grond.

nimf onvolgroeid insect Na meerdere dagen volzuigen met bloed laat de nimf los en vervelt binnen enkele maanden tot een volwassen mannetje of vrouwtje.

HOE ZIT DAT?

Waarom zuigt de teek bloed?

Wat is het nadeel voor de gastheren, de dieren?

Hoe merkt een teek een dier op?

Welke infectieziekte kan de teek overdragen?

Waarom legt een teek zoveel eitjes?

Hoe kan die ziekte worden behandeld?

Welke interacties beïnvloeden het overleven van organismen?

Hoe ontstaat een infectie en hoe kunnen we infecties bestrijden?

Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskansen van een organisme?

We zoeken het uit!

102

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

check in

VERKEN

Î Hoe beïnvloeden interacties de overlevingskans? OPDRACHT 1

In het derde jaar leerde je hoe organismen hun lichaamstemperatuur regelen, hun bloedsuikerspiegel in evenwicht houden … Hoe noemen we het proces waarbij organismen hun inwendige milieu stabiel houden?

Waarom is dat proces zo belangrijk?

OPDRACHT 2

Beantwoord de vragen.

Organismen planten zich voort. Wat is het nut van voortplanting?

Om te kunnen overleven hebben soorten elkaar nodig. Bestudeer de onderstaande voedselketen.

S Afb. 57 Paardenbloem

S Afb. 58 Konijn

S Afb. 59 Wezel

Welke relatie kun je hier ontdekken?

b Welk voordeel levert die interactie op voor het konijn en de wezel? Welke organismen worden in die interactie benadeeld? Is het nadeel voor elk organisme even groot?

d Wanneer er heel veel konijnen dicht bij elkaar leven, breekt de ziekte myxomatose, veroorzaakt door een virus, gemakkelijk uit. Konijnen sterven daardoor vrij snel. Welk voordeel kan de aanwezigheid van de wezel hier leveren?

Konijnen beschikken over een uitstekend reukvermogen. Als er gevaar is, vluchten ze weg met de witgekleurde onderkant van hun staart omhoog. Daarmee waarschuwen ze soortgenoten. Welk voordeel levert dat gedrag op?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

verken

103

HOOFDSTUK 1

Î Welke invloeden hebben interacties tussen soortgenoten op hun overlevingskans?

LEERDOELEN Je kunt al: soort, ras en geslacht;

M het verschil uitleggen tussen een

De meeste individuen zullen, op zijn minst tijdens een welbepaalde

M de schakels in een voedsel-

kringloop schematisch voorstellen. Je leert nu:

fase van hun leven, in contact komen met soortgenoten. In sommige gevallen ontstaat een relatie die voordelig is voor elk, maar in andere gevallen ondervindt elk individu hinder van de

M hoe de relatie tussen individuen

andere. In dit hoofdstuk zie je hoe relaties tussen soortgenoten soms noodzakelijk of voordelig zijn voor de overleving, en andere

van eenzelfde soort een invloed

kan hebben op de overleving van het individu.

nadelig. Omdat een betere overlevingskans van organismen leidt tot natuurlijke selectie, speelt dat mechanisme een belangrijke rol in de evolutie.

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar positief?

OPDRACHT 3

Bekijk aandachtig de onderstaande foto’s.

S Afb. 60 Parende mussen

104

GENIE Biologie GO! 4.1

S Afb. 61 Wolven werken samen om concurrenten te verjagen.

THEMA 03

hoofdstuk 1

S Afb. 62 Mosplantjes steunen elkaar en voorkomen uitdroging door dicht bij elkaar te staan.

S Afb. 63 Bij zwanen bewaakt het mannetje het nest en het wijfje.

Welke vormen van interactie kun je in de bovenstaande voorbeelden onderscheiden?

Welk voordeel halen die organismen uit hun interactie?

Dieren vormen bewust een paar of een groep. Wat is het verschil met de mosplantjes?

1.1 Paarvorming

In het voorjaar beginnen mannetjes van merels vanaf het ochtendkrieken te zingen. Ze proberen op die manier een vrouwtje aan te trekken. Net zoals veel andere organismen plant de merel zich op een geslachtelijke wijze voort. Daarvoor moeten twee individuen van een verschillend geslacht tijdens hun vruchtbare periode samenkomen. Via rituelen en signalen die specifiek zijn voor de soort maken individuen elkaar duidelijk of ze bereid zijn tot paren. Eenmaal een partner gevonden, wordt een nest gebouwd waarin eieren worden gelegd. Nadat de eieren zijn uitgekomen, voedt zowel het mannetje als het vrouwtje de jongen op.

Bij sommige soorten, zoals de merel, werken beide ouders gedurende een langere periode samen om de nakomelingen groot te brengen. Zodra dat volbracht is, wordt de samenwerking meestal beëindigd. In een volgend voortplantingsseizoen gaat elk individu op zoek naar een nieuwe partner. Bij andere soorten is de samenwerking beperkt tot de geslachtsgemeenschap; ze houdt op zodra de voortplantingscellen zijn overgedragen. Er zijn ook soorten, zoals albatrossen, zwanen en ganzen, die doorgaans een partner voor het leven kiezen. Die interactievorm, de voortplanting, is dus een vorm van samenwerking.

S Afb. 64 Albatrossen kiezen een partner voor het leven. Ze werken gedurende de rest van hun leven samen om nakomelingen groot te brengen.

Door de voortplanting ontstaan er nieuwe individuen van dezelfde soort; de interactie leidt ertoe dat een soort blijft bestaan.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 1

105

1.2 Groepsvorming OPDRACHT 4

Dieren werken samen in groep. Noteer telkens het voordeel dat je op de foto’s ziet. 1

Wanneer leeuwen samenwerken, kunnen ze concurrenten verdrijven of prooien vangen die sterker of sneller zijn dan

zijzelf. Wat heeft die samenwerking tot gevolg?

S Afb. 65

Wanneer buffels, gnoes en muskusossen door predatoren belaagd worden, stellen ze zich op in een kring met hun

kop en hoornen naar buiten gericht. De jonge dieren staan

in het midden van de kring. Waarom doen ze dat?

S Afb. 66

Stokstaartjes zijn kleine roofdieren die in groep leven

in open vlaktes in Afrika. Ze staan op het menu van

een aantal andere roofdieren. Telkens houdt minstens één individu de wacht, terwijl andere stokstaartjes

andere taken uitvoeren. Wanneer een belager wordt

waargenomen, produceert de wachter een alarmsignaal. Verklaar.

S Afb. 67

Eenmaal een spreeuw een roofvogel heeft opgemerkt,

alarmeert hij alle groepsgenoten. De spreeuwen vliegen

dan op en blijven in de lucht dicht bij elkaar vliegen. Een individu hoeft niet meer sneller te zijn dan zijn belager, het moet enkel sneller zijn dan de traagste van de groep. Wetenschappers zijn er bovendien van overtuigd dat het voor een predator veel moeilijker is om een prooi te pakken te krijgen wanneer die alleen vliegt dan wanneer die in een groep vliegt. Verklaar dat gedrag.

106

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 1

S Afb. 68

Er zijn meerdere redenen waarom het leven in een groep een voordeel kan bieden. Kuddedieren staan samen sterker, belagers worden sneller opgemerkt of de kans om een prooi te vormen verkleint. In alle gevallen verhoogt de overlevingskans van het individu in de groep. Hoe meer individuen kunnen overleven, hoe groter de kans dus dat de soort blijft bestaan.

1.3 Samenwerking Een andere manier om de kans op overleving en voortplanting te verhogen, is door samen te werken. Kraaien houden bijvoorbeeld niet van de aanwezigheid van roofvogels en proberen ze altijd weg te jagen uit hun

leefgebied. Dat doen ze door de roofvogel samen met soortgenoten aan te

vallen en veel lawaai te maken. Omdat zowel kraaien als sommige roofvogels aas eten, en ze dus concurrenten zijn, werken de kraaien samen om die concurrenten te verdrijven.

Adelaarsvarens groeien doorgaans in grote aantallen bijeen in bossen.

Doordat varens dicht bijeen groeien, steunen ze elkaar en kunnen ze hoog groeien. Een alleenstaande adelaarsvaren mist die steun, waardoor de

S Afb. 69 Kraaien werken samen om een buizerd te verjagen.

stengel beschadigd raakt en de plant kan afsterven.

In een bar landschap zoals duinen of bergtoppen worden zaden die onder de moederplant vallen en daar ontkiemen, sneller groot dan planten die groeien uit zaden die niet in de buurt van de moederplant ontkiemden. Dat komt omdat de bodem onder andere planten vochtiger en koeler is, en meer

voedingsstoffen bevat.

De aanwezigheid van meerdere planten zorgt er ook voor dat meer bestuivers worden aangetrokken en de individuele voortplantingskans van elke plant hoger is dan van planten die alleen staan. Ook bij planten kan de aanwezigheid van soortgenoten dus de

S Afb. 70 Adelaarsvarens groeien meestal in dichte aantallen bijeen.

overlevingskansen en voortplantingskansen verhogen.

Interacties binnen een soort kunnen de kans op het voortbestaan van een individu en daarom ook de soort verhogen. • Paarvorming is een interactie die nodig is om zich geslachtelijk voort te planten. Een gezamenlijke zorg voor de nakomelingen doet de overlevingskans stijgen en heeft als gevolg dat soorten blijven bestaan. • Groepsvorming is voordelig omdat de leden van de groep gemakkelijker voedsel kunnen bemachtigen of zichzelf beter kunnen beschermen. • Samenwerking kan zowel bij dieren als bij planten de kans op overleving en voortplanting verhogen. `

Maak oefening 1 en 2 op p. 155.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 1

107

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

OPDRACHT 5

Ontdek waardoor concurrentie binnen een soort kan worden uitgelokt. Mezen broeden in holen. In natuurlijke bossen broedt er ongeveer één paar mezen per

hectare. Wanneer de jonge mezen uit het ei komen, worden ze vooral met rupsen gevoed. In een onderzoek in het Zwin wil men het broedgedrag van twee soorten mezen onderzoeken: de koolmees en de pimpelmees. Daarvoor worden nestkasten opgehangen.

S Afb. 71

Het ophangen van de nestkasten leidt tot een flinke stijging van het aantal broedparen. Verklaar.

Als de temperatuur in het voorjaar stijgt, ontwikkelen eitjes van vlinders zich tot rupsen. Welk effect

zal een koud en laat voorjaar hebben op het broeden van de mezen?

Door het creëren van extra nestplaatsen stijgt het aantal broedparen gedurende meerdere seizoenen. De evolutie wordt weergegeven in grafiek 2. Vink de juiste uitspraken aan. Het aantal mezen blijft

evenwichtsniveau = draagkracht

nestgelegenheid is.

Het aantal mezen bereikt een dynamisch evenwicht omdat

ook het voedselaanbod, de

aanwezigheid van vijanden … bepalend zijn.

populatiedichtheid

verder stijgen omdat er meer

Het aantal mezen bereikt een constant aantal omdat alle nestkastjes zijn ingenomen. Er ontstaat concurrentie voor het aantal broedplaatsen

S Grafiek 2 De populatiedichtheid is het aantal individuen in een bepaald gebied.

waardoor het aantal niet verder kan stijgen.

108

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 1

tijd

Alles wat organismen nodig hebben om te overleven en zich voort te planten, wordt een hulpbron genoemd. In de natuur zijn die hulpbronnen meestal niet onbeperkt maar gelimiteerd: het voedselaanbod, het aantal slaap- en schuilplaatsen of partners in een gebied is meestal slechts voldoende om een welbepaald aantal individuen te herbergen. De aanwezige hulpbronnen bepalen de draagkracht van het gebied. Hoe meer individuen kunnen overleven en zich voortplanten, hoe groter de draagkracht van dat gebied. Zodra het aantal individuen de draagkracht van het gebied overschrijdt, ontstaat er overbevolking; er is dan een tekort aan een of meerdere hulpbronnen. Als gevolg daarvan ontstaat er concurrentie en moeten individuen die zich niet kunnen voortplanten, uitwijken naar andere

S Afb. 72 Koolmezen broeden in holen.

gebieden of sterven.

Daardoor neemt het aantal van die organismen in het gebied weer af.

Concurrentie doet de overlevingskansen en kans op voortplanting afnemen. Omdat het aantal organismen in een gebied niet constant is, maar

schommelt rond een bepaalde evenwichtswaarde, spreekt men van een dynamisch evenwicht.

Als het aantal individuen van een soort in een gebied stijgt, verkleint

de afstand en verhoogt het aantal contacten tussen de individuen.

Ziekteverwekkers kunnen daarom gemakkelijker van het ene individu naar het andere individu worden overgebracht, waardoor hun overlevingskansen dalen. Een ziekte-uitbraak of epidemie komt dan ook vaak voor wanneer een

groot aantal individuen dicht naast elkaar leeft.

• Hulpbronnen zijn middelen die organismen nodig hebben om te overleven.

• De draagkracht van een gebied is het aantal organismen dat er kan overleven en zich kan voortplanten. De draagkracht van een gebied wordt bepaald door het aantal hulpbronnen dat beschikbaar is.

Interacties binnen een soort kunnen de overlevingskans van organismen beïnvloeden en daarmee ook het voortbestaan van de soort.

• Concurrentie is de interactie die er tussen soortgenoten ontstaat als de draagkracht van het gebied overschreden wordt. Concurrentie doet de kans op voortplanting en overleving dalen. • De overdracht van ziekten tussen soortgenoten doet de overlevingskans dalen.

Maak oefening 3 op p. 155.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 1

109

HOOFDSTUK 2

Î Welke invloeden hebben interacties tussen organismen van verschillende soorten op hun overlevingskans? LEERDOELEN Je kunt al:

M uitleggen dat in een natuurlijk milieu verschillende soorten organismen leven;

biotische en abiotische factoren van de biotoop waarin ze leven;

en micro-organismen naast elkaar voor. De

organismen van verschillende soorten kunnen elkaar wederzijds beïnvloeden. Sommige

M een aantal voorbeelden geven van het belang van

interacties, zoals een roofdier dat zijn prooi doodt, zijn van korte duur. Tussen andere

biodiversiteit.

soorten bestaan relaties die langere tijd duren,

Je leert nu:

M soorten interacties tussen organismen benoemen; M toelichten dat relaties tussen individuen van verschillende soorten de overleving kunnen beïnvloeden.

zoals een parasiet die maandenlang leeft op of in een andere gastheer. Ook interacties tussen organismen van een verschillende soort hebben vaak een invloed op de overlevingskans van een of beide partijen. We onderscheiden verschillende vormen van interacties.

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief?

meerdere soorten dieren, planten, schimmels

M aantonen dat organismen aangepast zijn aan de

Op elke bewoonbare plek op aarde komen er

1.1 Mutualisme OPDRACHT 6

Ontdek waarom mieren met bladluizen samenwerken. Mieren zijn op planten vaak druk in de weer om groepen bladluizen te beschermen tegen rovers. In ruil daarvoor scheiden de bladluizen een suikerrijke stof af als de mieren ze met hun voelsprieten aanraken. Sommige mierensoorten gaan een stap verder en bewaren eieren van de bladluizen in hun ondergrondse nest om te overwinteren en brengen in de lente de jonge bladluizen terug naar de plant.

110

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

Wat is het voordeel van die interactie voor de mieren?

Welk voordeel halen de bladluizen uit de interactie?

Wat is het voordeel van die samenwerking voor beide

OPDRACHT 7

S Afb. 73 Bladluizen produceren honingdauw wanneer mieren ze aanraken met hun antennen. In ruil daarvoor beschermen de mieren ze tegen rovers.

soorten?

Lees de onderstaande tekst over de orchidee.

Organisch materiaal wordt door micro-organismen afgebroken en omgezet in voeding voor de plant.

Zaden van orchideeën bevatten zo weinig reservestoffen dat ze

licht genoeg zijn om door de wind te worden verspreid. Eenmaal in

wortelhaartje

de bodem kunnen de zaden wel

kiemen, maar ze bevatten te weinig

voedingsstoffen om zich zelfstandig te ontwikkelen. De kiemplantjes

zijn voor de groei afhankelijk van

schimmels in de bodem. Schimmels breken dood organisch materiaal

af tot stoffen die voor de plant als voeding kunnen dienen. Daardoor kunnen orchideeën groeien op

plaatsen waar weinig nutriënten

aanwezig zijn. Als de orchidee later aan fotosynthese doet, krijgt de

zonder mycorrhiza

met mycorrhiza

S Afb. 74 De term mycorrhiza is de verzamelnaam voor schimmels die in de bodem samenleven met planten via de wortels.

schimmel energierijke stoffen van

de plant. De schimmeldraden rond de wortels hebben daardoor een betere overlevingskans. 1

Noteer in de tabel voor elk organisme wat de invloed van de interactie op de overlevingskansen van

het organisme is.

Is de interactie een voordeel (+), neutraal (N) of een nadeel (-) voor het organisme? Organisme

Gevolg van de interactie

+/N/-

orchidee schimmel

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

111

Een langdurige samenwerking tussen twee organismen waarbij beide soorten een duidelijk voordeel hebben, noemen we mutualisme. Dankzij mutualisme verhoogt de overlevingskans van beide partijen. Mutualisme is niet beperkt tot een interactie tussen diersoorten. Heel wat planten lokken insecten met suikerrijke nectar. Aan de insecten die zich te goed doen aan de zoete nectar, blijft stuifmeel kleven. Dat stuifmeel dragen ze met zich mee als ze wegvliegen. Bij een volgend bloembezoek kan het stuifmeel achterblijven en voor een bestuiving zorgen. Veel planten zijn op die manier voor hun voortplanting volledig afhankelijk van insecten, terwijl voor heel wat insecten de nectar een belangrijke voedingsbron is.

Mutualisme komt dus ook voor tussen dieren en planten.

S Afb. 75 Een horzel slurpt nectar van een bloem.

1.2 Commensalisme OPDRACHT 8

Lees de tekst en beantwoord de vragen. Wanneer paarden en runderen grazen,

schrikken ze heel wat insecten op die zich

in de vegetatie schuilhouden. Die insecten vormen dan een gemakkelijke prooi

voor vogels. Soorten zoals koereigers en

kwikstaarten maken dankbaar gebruik van

de aanwezigheid van grote grazers om zo aan voedsel te raken. Af en toe hoppen

de vogels zelfs op de rug van het paard of

rund om tijdens een verplaatsing een tijdje mee te liften. De grazers ondervinden geen

direct voordeel van de vogels en omdat die zo licht wegen hebben de grazers er ook geen last van als ze op hun rug zitten.

Voor welke organismen stijgen de overlevingskansen in de interactie? Verklaar.

112

S Afb. 76 Koereigers voeden zich met insecten die opspringen uit de vegetatie als runderen grazen.

Wat levert de interactie op voor de andere organismen?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

Een samenlevingsvorm tussen twee soorten die voordelig is voor de overlevingskansen van de ene soort, maar waarbij de andere soort geen voordeel of nadeel ervaart, wordt commensalisme genoemd. De term commensalisme komt van het Latijnse cum mensa (cum = met, mensa = tafel), ofwel ‘eten aan dezelfde tafel’ of 'tafelgenoot'. Commensale interacties bestaan ook tussen plant en dier. Sommige planten produceren zaden of vruchten die voorzien zijn van weerhaken. Door die weerhaken blijven de zaden of vruchten hangen in de vacht van zoogdieren die langs de planten lopen. In een aantal gevallen is de hechting tussen de vacht en de vruchten zo groot dat de hele plant wordt kromgetrokken. Als de haken losschieten en de plant terug zwiept, worden zaden of vruchten

weggeslingerd. Die planten maken dus gebruik van zoogdieren om hun

zaden te verspreiden en verhogen zo hun overlevingskansen. De zoogdieren ondervinden er zelf geen last van: de zaden of vruchten vallen op een later moment vanzelf uit de vacht of worden door de dieren zelf uit de vacht

verwijderd.

W Afb. 77 Planten zoals klis maken gebruiken van zoogdieren om hun zaden te verspreiden.

W Afb. 78 De zaden of vruchten zijn van weerhaken voorzien en blijven zo kleven aan de vacht.

Door interacties kunnen organismen van een verschillende soort elkaar positief beïnvloeden en de kans op het voortbestaan van een individu of soort verhogen.

• Mutualisme is een interactie tussen verschillende soorten die voor beide partijen voordelig is. • Commensalisme is een interactie die voor een van de soorten voordelig is, zonder dat de andere soort een voordeel of nadeel ondervindt. Beide interacties komen voor tussen organismen die behoren tot dezelfde soort, maar ook tussen organismen die behoren tot verschillende soorten, zoals tussen planten en dieren, planten en schimmels, dieren en micro-organismen. `

Maak oefening 4, 5 en 6 op p. 155 en 156.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

113

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief?

2.1 Predatie OPDRACHT 9

Langs autosnelwegen zie je vaak torenvalken ‘bidden’. Ze blijven in de lucht hangen door met dezelfde snelheid als de wind tegen de wind in te vliegen. Op die manier heeft de torenvalk een goed overzicht over het veld en speurt hij naar voedsel. Ongeveer 90 % van dat voedsel bestaat uit levende muizen. Zodra de torenvalk een muis heeft gezien, laat hij

er zich op vallen vanuit de lucht. De muis

wordt met de klauwen doodgeknepen, om vervolgens opgegeten te worden.

S Afb. 79 Een torenvalk kan in de lucht ter plaatse blijven hangen om te speuren naar voedsel op de grond.

Hoe beïnvloedt de interactie de overlevingskansen van de torenvalk?

Lees de tekst over de torenvalk en beantwoord de vragen.

Wat is het gevolg van de interactie voor de muis?

Wanneer een organisme een ander organisme opeet, spreken we van predatie. De overlevingskansen van de predator stijgen doordat de prooi

geheel of gedeeltelijk wordt opgegeten, maar de interactie is nadelig voor de

video: lijmval zonnedauw

prooi, die doorgaans sterft.

Predatie is wellicht de meest gekende interactie tussen twee verschillende soorten. Predatie is niet beperkt tot grote carnivoren zoals leeuwen, wolven en haaien die prooien vangen. Merels die zich voeden met regenwormen en rupsen, vleermuizen die muggen en nachtvlinders eten, spinnen die insecten vangen en lieveheersbeestjes die bladluizen eten: het zijn allemaal vormen van predatie. Ook sommige planten vangen levende organismen met lijm-, trechter- of mechanische vallen en verteren ze vervolgens om er hun voedingsstoffen uit te halen.

114

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

OPDRACHT 10

Hoe evolueren populaties in een predator-prooirelatie doorheen de tijd? In Arctische gebieden jaagt de hermelijn op de lemming; vaak is dat de voornaamste voedselbron voor de hermelijn in dat gebied. Lemmingen zijn knaagdieren die zich voeden met allerlei planten. Bestudeer de evolutie van de populaties lemmingen en hermelijnen aan de hand van de onderstaande grafiek.

lemming hermelijn

0,1

0,001

0,1

0,01

0,00001

1988

aantal hermelijnen per 2,5 ha

aantal lemmingen per 2,5 ha

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

jaar

S Grafiek 3 Verloop van de aantallen van hermelijn en lemming over een aantal jaren

Wat stel je vast als je naar de aantallen lemmingen of hermelijnen kijkt?

Hoe beïnvloeden predator en prooi elkaars overlevingskansen?

De overlevingskansen van de lemming worden niet uitsluitend door de hermelijn bepaald. Wat speelt

er nog een rol?

Wanneer een predator hoofdzakelijk op eenzelfde prooisoort jaagt, ontstaat er vaak een ritmisch patroon van schommelingen in populatiegrootte van zowel predator als prooi. Bij predatie heeft de aanwezigheid van een predator dus een invloed op de overlevingskans van de prooi, maar ook andersom heeft de aanwezigheid van de prooi een invloed op de overlevingskans van de predator.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

115

2.2 Parasitisme OPDRACHT 11

Welke interactie zie je hier? Lees de tekst en beantwoord de vragen. Aarsmaden zijn kleine draadvormige, ronde witte wormen van ongeveer 1 cm. Ze leven vooral bij kinderen in de dikke darm; daar profiteren ze van de aanwezige de wijfjes naar buiten om hun eitjes rond de aars te leggen. Dat veroorzaakt jeuk. Wanneer kinderen aan de aars krabben, komen de eitjes onder de vingernagels terecht. Via contact met hun vingers besmetten de kinderen zichzelf opnieuw.

voedingstoffen. Vooral ’s nachts kruipen

S Afb. 80

Voor welk organisme verhoogt de interactie de overlevingskansen?

Wat is de invloed van de interactie op het andere organisme?

Welke verzamelnaam ken je voor die organismen?

Een gastheer is in de biologie een organisme dat andere organismen met zich meedraagt. Organismen die langdurig met hun gastheer samenleven, maar ten koste van hun gastheer leven, noemen we parasieten. Parasieten zijn meestal kleiner dan hun gastheer. In de meeste gevallen is de schade die parasieten veroorzaken niet zo groot dat de gastheer aan de interactie sterft. Dat zou immers nadelig zijn voor de parasiet, want dan verdwijnt zijn voedselbron. De langdurende samenlevingsvorm tussen twee soorten die

voordelig is voor de ene soort (de parasiet), maar nadelig voor de gastheer, noemen we parasitisme.

WEETJE Wat is parasitoïdisme en hyperparasitisme? Scan de QR-code om meer te weten te komen over deze soorten parasitisme. info: parasitisme

S Afb. 81 Parasitoïde organismen, zoals de sluipwesp, leggen eitjes in de gastheer. De larven eten de gastheer daarna langzaam op.

116

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

OPDRACHT 12

Lees de onderstaande tekst over de Europese koekoek en beantwoord de vragen. De Europese koekoek is een vogelsoort die zelf geen eieren uitbroedt. Vrouwtjeskoekoeken leggen telkens één ei in het nest van een welbepaalde vogelsoort. Zodra het koekoeksei uitkomt, gooit het jong alle andere eieren of jongen over de rand van het nest. Zo wordt het koekoeksjong het enige jong in het

nest en is al het voedsel dat zijn pleegouders aanvoeren, voor zichzelf bestemd.

S Afb. 82 Een koekoeksjong duwt andere eieren uit het nest. Al het voedsel dat zijn pleegouders (hier winterkoning) aanvoeren, belandt in zijn snavel.

Noteer in de tabel voor elk organisme wat de invloed van de interactie op de overlevingskansen van het organisme is.

Is de interactie een voordeel (+), neutraal (N) of een nadeel (-) voor het organisme? Organisme koekoek

+/N/-

zangvogel

Gevolg van de interactie

Een dier dat zijn eieren laat uitbroeden of jongen laat grootbrengen door een andere soort, is een vorm van broedparasitisme. De broedparasiet hoeft geen tijd en energie te stoppen in het grootbrengen van zijn nakomelingen, maar de relatie is nadelig voor de gastheer omdat de gastheer zelf geen of minder nakomelingen kan grootbrengen.

WEETJE

De haarzakjesmijt leeft in de haarzakjes van een wimper. De mijten zijn bij iedereen aanwezig en leven vooral van talg. Omdat we er nauwelijks last van hebben, beschouwen we dat als een vorm van commensalisme. Maar doordat ze wellicht ook bacteriën of andere micro-organismen in het folliculaire kanaal eten, kunnen ze een rol spelen in de bescherming van de gastheer. In dat geval is de relatie eerder mutualistisch. Door een verstoring van het evenwicht kan hun aantal echter veel te hoog worden, waardoor ze

S Afb. 83 Een haarzakjesmijt

lokaal ontstekingen veroorzaken. In dat geval valt de relatie met de haarzakjesmijt onder parasitisme. Het onderscheid tussen commensalisme, mutualisme en parasitisme is dus niet altijd duidelijk, en soms kan de ene interactievorm in de andere overgaan.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

117

Parasitisme is niet beperkt tot dierlijke organismen. Zo bezitten planten van het geslacht bremraap geen bladgroen. Ze kunnen niet aan fotosynthese doen en halen daarom met hun wortels voedingsstoffen uit de wortels van andere plantensoorten. De verschillende soorten bremraap zijn dus allemaal parasieten. W Afb. 84 Bremraap is een volledig parasitaire plant die zijn voedingsstoffen uit andere planten haalt.

OPDRACHT 13

ONDERZOEK

Parasieten komen voor bij gastheren die tot andere rijken of domeinen behoren. Welke parasieten kunnen we ontdekken bij de mens? Maak Labo 04 bij het onlinelesmateriaal.

2.3 Amensalisme

OPDRACHT 14

Analyseer de interactie tussen de runderen en het gras. Vul in.

Runderen die rondlopen, vertrappelen onder hun hoeven grassen en andere kleine planten. a

De aanwezigheid van die planten heeft een

effect op de runderen.

b Het vertrappelen van het gras door de runderen heeft een

effect op de groei en

overleving van de planten.

bacteriën

S Afb. 85 Op de plaatsen waar runderen vaak lopen, groeit het gras minder goed.

Een relatie tussen twee soorten die nadelig is voor de overleving van een

soort maar geen effect heeft op de andere soort, wordt amensalisme genoemd.

Om verschillende stammen van een veelvoorkomende bacteriesoort op de huid van de mens te onderzoeken, kweekte de Schotse arts en bacterioloog Alexander Fleming bacteriën in petrischalen. Hij stelde vast dat er per ongeluk een schimmel in de petrischalen was terechtgekomen. Die schimmel produceerde een stof die de groei van bacteriën remde en die zelfs dodelijk bleek te zijn voor heel wat bacteriesoorten. De stof werd penicilline genoemd. Zo werd penicilline het eerste bruikbare geneesmiddel

penicilline

geremde groei van bacteriën

S Afb. 86 De bacteriën die zich het dichtst bij de penicilline bevinden, worden in groei geremd of sterven af.

118

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

tegen bacteriële infectieziekten. Aan de bacteriën wordt nadeel berokkend, maar de schimmel zelf ondervindt geen voordeel. Dit is ook een vorm van amensalisme: de overlevingskans van de bacteriën wordt beïnvloed zonder dat de schimmel er nadeel van ondervindt.

hoofdstuk 2

OPDRACHT 15

Lees de onderstaande tekst over de walnotenboom en beantwoord de vragen. Onder een walnotenboom groeien andere planten meestal slecht. Dat komt omdat de notenboom een stof verspreidt die de groei van andere planten afremt. 1

Noteer in de tabel voor elk organisme wat de invloed van de interactie op de

Is de interactie een voordeel (+), neutraal (N) of een nadeel (-) voor het organisme?

overlevingskansen van het organisme is.

S Afb. 87

Organisme

Gevolg van de interactie

De overlevingskans wordt door meerdere interacties tussen

andere planten

walnotenboom

+/N/-

verschillende soorten negatief beïnvloed. • Bij predatie doodt één soort een andere soort om op te eten. Bij predatie heeft de aanwezigheid van een predator een invloed op de overlevingskans van de prooi, maar de aanwezigheid van het aantal prooien beïnvloedt de overlevingskans van de predator. Dat kan leiden tot een afwisseling van hoge en lage aantallen van zowel de prooi als de predator.

• De langdurige samenlevingsvorm waarbij een organisme leeft ten nadele van een gastheer heet parasitisme. De gastheer sterft in de meeste gevallen niet als gevolg van die relatie.

• Bij amensalisme ondervindt de ene partner van de interactie geen voordeel of nadeel, maar de andere partner ondervindt wel een nadeel. Als daarbij stoffen worden afgescheiden die de groei of overleving verhinderen, spreekt men van antibiose.

De verschillende relaties of interacties komen voor bij planten, dieren, schimmels, micro-organismen … en beïnvloeden hun overlevingskansen. `

Maak oefening 7 t/m 10 op p. 156 en 157.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 2

119

HOOFDSTUK 3

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid?

M voorbeelden geven van micro-organismen die je ziek kunnen maken; M uitleggen wat bacteriën en virussen zijn;

M toelichten hoe verschillende micro-organismen zijn M met voorbeelden het belang van micro-organismen voor de mens staven. Je leert nu:

keren ziek en meestal zijn de ziekteverwekkers bacteriën of virussen. Als je lichaam niet snel

genoeg of helemaal niet van de ziekteverwekker verlost raakt, kan dat levensbedreigend zijn.

M hoe je ziek wordt;

Gelukkig slaagt het lichaam er meestal in het

M uitleggen dat onevenwichtige interacties tot ziekte kunnen leiden;

M uitleggen welke technieken gebruikt worden om ziekten te voorkomen of te bestrijden.

In de loop van je leven word je meerdere

opgebouwd en zich voortplanten;

evenwicht te herstellen. Door de interacties tussen de ziekteverwekker en de gastheer te bestuderen, slaagden wetenschappers erin om middelen te ontwikkelen die verhinderen dat je ziek wordt of die het herstel van je gezondheid kunnen versnellen.

Hoe word je ziek?

OPDRACHT 16

Wat weet je al over een aantal ziekteverwekkers en hun oorzaken? Ziekten kunnen worden veroorzaakt door verschillende ziekteverwekkers zoals virussen, bacteriën, schimmels, eencellige organismen, wormen … Bekijk het woordveld met bekende ziekten en brainstorm met je klasgenoten wat de ziekteverwekker zou kunnen zijn.

120

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

Omcirkel ze volgens de onderstaande kleurcode. bacterie

virus

schimmel

salmonella-infectie

zwemmerseczeem

aids

malaria

aarsmaden

tuberculose

mazelen

baarmoederhalskanker

ziekte van Lyme

andere ziekteverwekker

wind- of waterpokken

schimmelnagel

tetanusinfectie (de klem) ringworm

lintworm

verkoudheid

reizigersdiarree

aften

griep

Van een griep kun je erg ziek zijn. Je hebt overal pijn, je hebt koorts en je

voelt je zo ellendig dat je niet uit je bed kunt. Griep krijg je door een infectie met een virus.

Als je na het eten van onvoldoende gekookte of rauwe vleesproducten of groenten last krijgt van buikkrampen, koorts, misselijkheid en diarree heb je misschien salmonellose opgelopen. Dat kun je krijgen na een besmetting met de bacterie salmonella.

Zwemmerseczeem is een voorbeeld van een infectie met een schimmel. Malaria wordt dan weer veroorzaakt door een eencellig eukaryoot organisme dat in je bloed leeft.

Naast die micro-organismen zijn er ook nog ziekteverwekkers, zoals wormen die in het spijsverteringskanaal leven, die we met het blote oog kunnen waarnemen. Ziekteverwekkers kunnen dus behoren tot verschillende domeinen of rijken.

Omdat micro-organismen en virussen overal voorkomen, komen we er elke dag veelvuldig mee in contact. Sommige maken dankbaar gebruik van ons lichaam om te overleven en maken ons daarbij ziek. Aangezien de relatie tussen de ziekteverwekker en de gastheer voordelig is voor de ziekteverwekker en nadelig voor de gastheer, zijn het parasieten. Er bestaan ook parasieten die hun gastheer niet ziek maken, daarom noemen we parasieten die ons ziek maken pathogenen. We gebruiken de term ook voor virussen, hoewel virussen geen organismen zijn.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

121

schimmels

virussen

wormen

bacteriën

protozoa

S Afb. 88 Virussen, bacteriën, schimmels, protozoa en wormen zijn de belangrijkste ziekteverwekkers.

In 2019 brak een pandemie uit van het coronavirus. Het virus bleek

gemakkelijk overdraagbaar naar andere mensen. Als een ziekteverwekker overgedragen kan worden naar een andere gastheer, is de ziekte besmettelijk. Wanneer je in contact bent gekomen met een pathogeen, noemen we dat een besmetting. Om de overdracht van het virus te beperken, kreeg iedereen het advies om een mondmasker te dragen, de handen regelmatig grondig te wassen en oppervlakken schoon te maken met een desinfecterende alcoholgel. Zo probeerde men te vermijden dat besmettingen verliepen via ingeademde lucht of contact met de huid. Overdracht van andere pathogenen kan gebeuren via kleine wondjes

S Afb. 89 Een mondmasker dragen op drukke plaatsen helpt om de overdracht van het coronavirus te beperken.

in de huid, het eten van besmet voedsel, seksuele contacten of bloedbloedcontact.

Vaak is je lichaam in staat om de ziekteverwekker te verwijderen en te verhinderen dat die zich vermeerdert. In dat geval word je niet ziek. Als je lichaam daar niet onmiddellijk in slaagt en de ziekteverwekker zich vermeerdert in bepaalde weefsels, spreken we van een infectie. Als je lichaam de geïnfecteerde weefsels probeert te herstellen, beginnen die vaak te ontsteken. De ontsteking ontstaat dan door een reactie van het lichaam op een beschadiging. Een infectie gaat vaak gepaard met het optreden van welbepaalde ziekteverschijnselen of symptomen. Veelvoorkomende symptomen zijn hoesten, niezen, koorts, vermoeidheid, vlekken op de huid enz. Meestal treden ziekteverschijnselen pas na enkele dagen op, als de ziekteverwekkers voldoende hoge aantallen hebben bereikt. De periode tussen de besmetting en het verschijnen van de symptomen noemen we de incubatietijd.

122

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

Of je ziek wordt van een infectie, hangt af van een aantal factoren zoals: • de virulentie: dat is een maat voor de hoeveelheid schade die ziekteverwekkers kunnen aanbrengen. De virulentie verschilt van pathogeen tot pathogeen; Hoe werkt het afweersysteem? Scan de QR-code!

• de persoonlijke weerstand: de weerstand verschilt van persoon tot persoon en wordt beïnvloed door factoren zoals stress, (slechte) levensomstandigheden en eerdere besmettingen; • het afweersysteem: het immuunsysteem reageert op lichaamsvreemde stoffen maar niet iedereen reageert op eenzelfde manier op een infectie. In de meeste gevallen is je afweersysteem perfect in staat om de pathogenen te bestrijden en te elimineren, maar in sommige gevallen is het nodig

om extra middelen in te zetten. Dankzij wetenschappelijk onderzoek is er een aantal medicijnen ontwikkeld om je lichaam daarbij te helpen, zoals antivirale of schimmelwerende middelen of antibiotica. OPDRACHT 17

Plaats de volgende termen op de juiste plaats in het schema.

incubatietijd – symptomen – afweersysteem – besmetting – infectie – medicijnen

genezing

Ziekteverwekkers of pathogenen zijn parasieten of virussen die je ziek kunnen maken. Ze behoren tot verschillende domeinen of rijken. Het contact met een ziekteverwekker noemen we een besmetting. Als de ziekteverwekker zich in je lichaam kan vermeerderen, spreken we van een infectie. De bestrijding van de infectie gaat vaak gepaard met een ontsteking, waardoor je ziek kunt worden. Daarbij treden ziekteverschijnselen of symptomen op. De periode tussen besmetting en het verschijnen van symptomen noemen we de incubatietijd. Meestal kan het lichaam de ziekte overwinnen. Geneesmiddelen kunnen het lichaam helpen om sneller te genezen. `

Maak oefening 11, 12 en 13 op p. 157 en 158.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

123

Hoe kunnen interacties tot ziekte leiden?

2.1 Virale infecties Bijna iedereen loopt wel eens een verkoudheid op. Verkoudheden worden veroorzaakt door virussen. In het vorige thema leerde je al dat virussen nietlevende deeltjes zijn die zich laten vermeerderen door geïnfecteerde cellen. Om cellen van het lichaam binnen te dringen, is er een specifieke interactie nodig tussen het virus en de gastheercellen: het virus dringt de cel binnen

nadat het zich aan bepaalde membraanreceptoren van het celmembraan

koppelt. De virussen vermeerderen zich daarna in de cellen en komen vrij als de cellen openbarsten.

Bij een virale infectie zoals een verkoudheid moet je geduldig wachten tot S Afb. 90 Verkoudheid is een veelvoorkomende virale infectie.

het afweersysteem van je lichaam de ziekte overwint. Om het ziekteverloop

wat draaglijker te maken, kun je geneesmiddelen nemen die de symptomen verlichten, zoals pijnstillers.

Omdat de eiwitmoleculen in de eiwitmantel van sommige virussen, zoals het verkoudheidsvirus, gemakkelijk wijzigen en er snel nieuwe varianten ontstaan, is het moeilijk om bestrijdingsmiddelen tegen een virus, dus antivirale middelen, te ontwikkelen.

OPDRACHT 18

Hoe werkt een antiviraal middel?

Virussen bevinden zich binnen in de cel. Daar vermeerderen ze zich met behulp van celonderdelen van de gastheercel. Medicijnen die het vermeerderen van de virussen verstoren, zouden dan ook de cellen van de gastheer beschadigen. Voor enkele levensbedreigende of gevaarlijke ziekten zoals hiv, herpes en hepatitis, is men er toch in geslaagd om antivirale middelen te maken.

Bekijk aandachtig de afbeeldingen hieronder. Waar grijpt het antivirale middel in?

virus

gastheercel

124

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

virus

membraanreceptor

hoofdstuk 3

antiviraal middel

membraanreceptor gastheercel

2.2 Bacteriële infecties OPDRACHT 19

Bacteriële infecties maken je op verschillende manieren ziek. Lees de tekstjes en vul aan hoe ze dat doen.

Bij sommige bacteriële infecties word je dus ziek door de

Wie naar (sub)tropische landen op reis gaat, krijgt vaak enkele dagen na aankomst te kampen met reizigersdiarree. De ziekte wordt veroorzaakt door bacteriën die aanwezig waren in drinkwater of in onvoldoende gekookt voedsel. Het zijn bacteriën die algemeen voorkomen in die landen, maar het zijn andere soorten dan bij ons. De lokale bevolking heeft er weinig last van omdat die bacteriesoorten voor hen thuishoren in hun spijsverteringsstelsel. Voor hen maken ze deel uit van een evenwichtige darmflora. Bij reizigers gaan de nieuwe bacteriesoorten de concurrentie aan met de bestaande bacteriesoorten en daardoor wordt het evenwicht verstoord.

Tetanus is een ernstige ziekte die ontstaat door de tetanusbacterie. De bacterie komt vrij algemeen voor in de bodem en in het spijsverteringsstelsel van dieren. Als de huid beschadigd raakt, bijvoorbeeld bij een val op een vuile ondergrond, kunnen tetanusbacteriën de wonde besmetten. De bacterie produceert een bijzonder krachtig gif dat spierkrampen veroorzaakt.

Bij reizigers verstoren die

. het , waardoor ze ziek worden.

Een gezonde darmflora bevat overwegend commensale en mutualistische bacteriën. Schadelijke bacteriën kunnen zich daar moeilijk vestigen, omdat ze worden weggeconcurreerd door nuttige bacteriën. Door de opname van

extra vreemde bacteriën of door het nemen van bepaalde medicijnen, zoals antibiotica, kan het evenwicht in de darmflora worden verstoord.

De goede bewoners (goede bacteriën) zijn in de meerderheid.

De foute bewoners (pathogenen) krijgen de overhand.

S Afb. 91 De goede bacteriën zijn in de meerderheid. In deze situatie kan de darm optimaal functioneren.

S Afb. 92 De schadelijke bacteriën (pathogenen) zijn in de meerderheid. De darmflora is verstoord.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

125

Hetzelfde kan gebeuren met de bacteriële flora op de huid en in de slijmvliezen, bijvoorbeeld door het gebruik van te veel of te agressieve zepen. De microflora, samen met haar omgeving in je lichaam, noemen we het microbioom. Een veranderende interactie tussen de micro-organismen van je microbioom kan je dus ziek maken.

WEETJE Wat zijn pro- en prebiotica? Scan de QR-code!

OPDRACHT 20

info: pro- en prebiotica

ONDERZOEK

Ontdek wat een microbioom is aan de hand van Labo 05 bij het het onlinelesmateriaal.

In hoofdstuk 2 van dit thema las je dat penicilline bacteriën doodt. Naast penicilline zijn er nog stoffen ontwikkeld die de groei van bacteriën afremmen. Ze werken door de opbouw van de celwand, eiwitten of erfelijk materiaal te beletten. Stoffen die bacteriën verzwakken, doden of hun vermeerdering verhinderen worden antibiotica genoemd. Ze kunnen als geneesmiddel worden ingezet om de vermeerdering van schadelijke

bacteriën bij een infectie te verhinderen.

Antibiotica zijn heel goede medicijnen, ze helpen om gevaarlijke infecties te overwinnen. Maar de meeste antibiotica doden meerdere soorten bacteriën; het zijn breedspectrumantibiotica. Ze doden ook nuttige bacteriën, wat gevolgen heeft voor de lichaamseigen flora. Bovendien kun je bij het verstoren van dat evenwicht ook ziek worden van je eigen darmflora. Het is dus niet vanzelfsprekend om antibiotica correct in te zetten. Omdat antibiotica veelvuldig ingezet werden bij minder ernstige infecties

of gewoon preventief, hebben heel wat bacteriën resistentie ontwikkeld. Dat betekent dat die antibiotica niet langer werkzaam zijn tegen bepaalde bacteriële infecties en dat we dus een belangrijk wapen verliezen. Antibioticaresistentie is vooral in ziekenhuizen een groot probleem. Daar ontstonden ziekenhuisbacteriën of superbacteriën, waartegen er geen antibiotica meer kunnen worden ingezet. Wetenschappers zoeken daarom voortdurend naar nieuwe antibiotica. Artsen schrijven ook minder snel een antibioticum voor, zodat het gebruik ervan voorbehouden kan worden voor ernstige infecties, die het lichaam niet uit

info: bestrijdingstechnieken bacteriën

126

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

zichzelf kan overwinnen. Door een meer gericht gebruik van antibiotica probeert men nu ook om enkel de schadelijke bacteriën te doden. De verschillende interacties tussen de bacteriën zorgen dan voor een herstel van het evenwicht in je lichaam.

hoofdstuk 3

2.3 Schimmelinfecties OPDRACHT 21

Beantwoord de vragen over de gist Candida albicans. Deze gist veroorzaakt een veelvoorkomende schimmelinfectie genaamd candidiasis of candidose. Candida albicans is een gistsoort die bij heel veel mensen aanwezig is als een normale bewoner van de huid en de slijmvliezen in de mond, de darmen en de vagina. 1

De gist is commensaal met de aanwezige

Een slechte mondhygiëne, roken of medicatie kan ervoor zorgen dat zich op de tong een witte aanslag vormt, veroorzaakt

ontstaan.

door de schimmel. Verklaar hoe dat kan

bacteriën. Wat betekent dat?

Bekijk de afbeelding. Waar kan de schimmel

nog problemen veroorzaken?

S Afb. 93

Normaal gezien veroorzaakt de gist Candida albicans geen problemen, maar bij verstoring van het evenwicht kan de schimmel zich snel vermenigvuldigen en schimmeldraden vormen. De schimmeldraden dringen in de huid en slijmvliezen. Vanaf dat moment spreekt men van een schimmelinfectie. De schimmelinfectie wordt bestreden door gebruik te maken van een zalf of een spray met daarin een antimycoticum. Antimycotica zijn stoffen met een schimmelwerend of schimmeldodend effect. De werking van de medicijnen is gebaseerd op de beschadiging van het celmembraan en de celwanden van de schimmel, waardoor die niet kan uitbreiden en afsterft.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 3

127

Infectieziekten ontstaan doordat pathogenen of ziekteverwekkers bestaande evenwichten in het lichaam verstoren. Virussen dringen cellen binnen door een interactie met het celmembraan. Virussen brengen schade toe door zich te vermeerderen in de cellen van de gastheer. Antivirale middelen proberen de interactie tussen het virus en de gastheercel te verhinderen. Bacteriële infecties kunnen ontstaan als nieuwe bacteriën het lichaam binnenraken en giftige stoffen produceren. Een bacteriële infectie kan ook ontstaan door de verstoring van de interacties tussen bacteriën

in je microbioom, als bijvoorbeeld nuttige bacteriën door concurrentie worden verdreven. Het microbioom is de microflora, samen met haar omgeving in of op je lichaam. Antibiotica kunnen bacteriën doden of hun vermeerdering afremmen. Door overmatig gebruik ontstaat er antibioticaresistentie.

Een verstoring in het evenwicht van de normale microflora kan ook aan de basis liggen van schimmelinfecties. Een dergelijke infectie kan met

antimycotica worden bestreden.

Met behulp van verschillende technieken en medicijnen probeert men in te grijpen in de interacties tussen micro-organismen en gastheer om het gezonde evenwicht te herstellen.

Maak oefening 14 t/m 17 op p. 158 en 159.

WEETJE

Wil je meer weten

over immunisatie en vaccinatie?

Scan de QR-code!

128

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

info: immunisatie en vaccinatie

hoofdstuk 3

S Afb. 94

HOOFDSTUK 4

Î Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskans? Je kunt al: M interacties tussen soorten herkennen; M uitleggen welke invloeden interacties hebben op de overlevingskans van het individu. Je leert nu:

M het gedrag van organismen analyseren;

M het verschil tussen aangeboren en aangeleerd gedrag;

Je komt thuis van school en in de keuken laat de poes duidelijk zien dat ze honger heeft: ze zit voor haar bakje en kijkt je

M hoe organismen communiceren;

LEERDOELEN

M hoe communicatie en gedrag het

beschouwt en blaffend aan de pakjesbezorger laat weten dat die niet welkom is? Onze huisdieren communiceren, maar doen organismen in de natuur dat ook? En communiceren planten? Hoe doen ze dat? Welke signalen gebruiken organismen om te communiceren? Wat is de functie van

overleven van de soort bevorderen.

strak aan. Of is het jouw hond die de tuin als zijn territorium

communicatie?

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen?

1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren?

OPDRACHT 22

Bekijk de video. 1

Wat is de rol van de communicatie? Noteer de verschillende functies die je in de

video herkent.

video: communicatie

Welk gemeenschappelijk kenmerk kun je ontdekken?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

129

Wanneer een vlieg in een spinnenweb blijft plakken, veroorzaakt dat trillingen. De spin voelt die trillingen en zoekt haar prooi op: voedsel! Jonge meeuwen tikken tegen de snavel van hun ouders, waarop die voedsel uitbraken. Een hongerige maag wordt gevuld. Zowel de spin als de jonge meeuw bekomt voedsel, een basisbehoefte om te overleven.

S Afb. 95 Via trillingen die door de draden van het web worden doorgegeven, weet de spin dat ze een prooi heeft gevangen.

Mannetjesspinnen kunnen trillingen gebruiken om vrouwtjes gunstig te stemmen en te paren, al zal dat niet altijd van lange duur zijn: sommige vrouwtjesspinnen eten hun partner op na de paring. Als individuen van een soort overleven, blijft de soort bestaan. Voortplanting is daar de motor van. Dieren zoals de mannetjesspin moeten dus tactisch te werk gaan om de

vrouwtjesspin te verleiden en voor nakomelingen te kunnen zorgen.

Bij het opmerken van een roofvogel roffelt een konijn met zijn poten.

Daarmee maakt het duidelijk dat de vogel niet te dichtbij moet komen.

Het pootgeroffel veroorzaakt trillingen waardoor andere konijnen worden

gewaarschuwd. Soortgenoten gebruiken signalen dus ook onder elkaar om te S Afb. 96 Door te likken en snuffelen worden wolven vertrouwd met elkaar.

waarschuwen voor gevaar.

Heel wat zoogdieren zoals wolven likken en snuffelen aan elkaar. Die

aanrakingen scheppen een band van vertrouwen en zorgen voor herkenning.

Duiven kunnen niet likken; zij snavelen. Dat is een beweging waarbij ze elkaar met hun snavels en koppen aanraken. Als dieren samenleven is een stevige band noodzakelijk. Likken, snuffelen of snavelen maakt dat dieren vertrouwd met elkaar zijn én blijven. Als die communicatie wegvalt, verdwijnt vaak de

band tussen de dieren.

In elk van deze voorbeelden gebruiken dieren trillingen of aanrakingen om

S Afb. 97 Duiven snavelen om de band binnen een koppel aan te halen. Ze vormen vaak koppeltjes voor het leven.

te communiceren; we noemen dat tactiele of sensitieve communicatie. De communicatie heeft hier een specifieke functie: het helpt het dier om te overleven.

OPDRACHT 23

Bekijk de video.

Welke signalen gebruiken dieren nog meer om boodschappen over te brengen?

130

Wat is de functie van die signalen in elk van de voorbeelden?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

video: signalen

Dieren gebruiken niet enkel sensitieve communicatie. Men vermoedt dat het lied van mannetjesbultruggen in het paarseizoen een rol speelt bij het vinden van een vrouwtje. Geluiden worden in het water veel beter voortgedragen dan licht- of geursignalen. Het produceren van die geluiden is voor bultruggen dan ook essentieel om soortgenoten te lokaliseren. Voor de voortplanting verplaatsen zij zich immers duizenden kilometers van het

noorden naar warmere gebieden.

S Afb. 98 Bultruggen zingen verschillende ‘liedjes’ met heel veel variatie. Sinds het begin van deze eeuw worden ze weer af en toe gespot in de zuidelijke Noordzee.

Ook bij merels laten mannetjes in het voorjaar een prachtig lied horen om een vrouwtje aan te trekken. Maar dat is zeker niet de enige functie van hun gezang. Merels herkennen het gezang van soortgenoten; ze gebruiken dat ook om hun territorium af te bakenen. Met een scherpe, korte alarmroep waarschuwen ze elkaar. Dat signaal kan bedoeld zijn voor bijvoorbeeld een kat die het nest te dicht nadert of om aan te geven dat er nieuwe mannetjes in de buurt zijn. Het gebruik van geluiden om te communiceren noemen we auditieve communicatie.

Een octopus spuit een inktwolk om aan een belager te ontkomen. Terwijl de inkt zich in het water verspreidt, zwemt de octopus weg. ‘Kom niet dichterbij want ik ben groot en gevaarlijk!’ Dat signaal laten katten vaak zien als ze bang zijn of als ze een ander dier duidelijk willen maken dat het niet welkom is. Een hoge rug en wijd uitstaande haren doen het dier er veel gevaarlijker uitzien. Dat combineren ze met platte oren en duidelijk geschreeuw. De tegenstander druipt hopelijk af.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

131

Bij glimwormen lijken de meeste vrouwtjes eerder op larven; ze hebben geen vleugels. Om mannetjes te lokken, beschikken ze wel over iets bijzonders: in hun achterlijf vindt een chemisch proces plaats waarbij energie vrijkomt onder de vorm van licht. Met dat lichtsignaal tonen ze mannetjes de weg naar hun schuilplaats om te paren. Een inktwolk spuiten, een hoge rug opzetten of een lichtsignaal tonen, zijn voorbeelden van visuele communicatie. S Afb. 99 Glimwormen zijn eigenlijk kevers. De vrouwtjes leiden de mannetjes met een lichtsignaal naar hun schuilplaats.

Ook met behulp van chemische stoffen, zoals geurstoffen, kunnen dieren onderling communiceren. Dat zie je bij mannetjesberen die met hun rug tegen een boom wrijven. Zo laten ze geursignalen achter en markeren ze hun

territorium. Beren leven solitair: een andere mannelijke concurrent wordt liefst op een afstand gehouden.

Als je een hond uitlaat, zie je hem heel vaak snuffelen en hier en daar een plasje doen. Op die manier verkrijgt de hond informatie over de

aanwezigheid van soortgenoten en laat hij zelf ook weten dat hij daar was. Op dezelfde manier kan een reu de aanwezigheid van een vruchtbare teef opmerken.

Communicatie waarbij stoffen een rol spelen in het afbakenen van het

territorium of voor de voortplanting noemen we chemische communicatie. In heel veel gevallen gebruiken dieren meerdere signalen tegelijkertijd. Denk maar aan een blaffende hond die je waarschuwt niet dichterbij te komen, en daarbij zijn tanden laat zien en met een plasje zijn territorium afbakent.

Naast sensitieve communicatie hebben auditieve, visuele en chemische

S Afb. 100 Door met zijn rug tegen een boom te schuren, laat een beer zijn geur achter. Zo weten beren hoeveel soortgenoten in de omgeving leven.

communicatie telkens een specifieke functie, namelijk de overlevingskans bevorderen. De manier waarop individuen met elkaar communiceren, is meestal heel specifiek voor een soort of populatie.

OPDRACHT 24

Hoe communiceren planten? Lees de tekst achter de QR-code en beantwoord de vragen. Welke technieken gebruiken planten om met andere planten te communiceren?

132

info: communicatie planten

Wat is de functie van de communicatie?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

Communicatie speelt een belangrijke rol voor het overleven van het individu en bijgevolg voor het voortbestaan van een soort. Via verschillende signalen worden boodschappen overgebracht van het ene organisme naar het andere, met als doel het andere organisme te beïnvloeden. We onderscheiden visuele, auditieve, sensitieve en chemische signalen, die ook tegelijkertijd gebruikt kunnen worden. Die communicatie speelt een belangrijke rol in meerdere basisbehoeften, zoals voedselvoorziening, paringsgedrag, samenleven, territorium afbakenen, waarschuwen voor gevaar … De manier waarop individuen met elkaar communiceren, is meestal heel specifiek voor een

Hoe bestudeer je gedrag?

Maak oefening 18 op p. 159.

soort of populatie.

Organismen communiceren met elkaar om boodschappen over te brengen. Het sturen van die boodschappen gebeurt onder meer met behulp van gedrag. Gedrag is een eigenschap van een dier waarmee het zijn relatie tot de uitwendige omgeving kan veranderen. Gedrag kan dus worden gebruikt

om te communiceren. Het is niet altijd vanzelfsprekend om de betekenis van het gedrag correct te begrijpen en dus de functie ervan te herkennen. Als een hond kwispelend met zijn staart komt aangelopen, wordt al snel gezegd dat die hond blij is. Mensen hebben de neiging om op bepaald gedrag van dieren een menselijk gevoel te plakken. Honden kwispelen echter ook als ze zenuwachtig zijn of zelfs bij agressie. Als je gedrag van dieren correct wilt bestuderen, moet je dat gestructureerd aanpakken. Daarbij noteer je elke handeling die het organisme uitvoert en probeer je met die gegevens de functie van dat gedrag te bepalen. De tak van de biologie die dat bestudeert, is de gedragsbiologie. Om het gedrag van een dier objectief te bestuderen, wordt een ethogram opgesteld. De term ethogram is afgeleid van ethologie, de vroegere benaming van gedragsbiologie. Het is een lijst met alle mogelijke handelingen die het dier kan uitvoeren. Vooraf bestudeer je het dier en maak je een lijst van alle handelingen die je kunt vaststellen. Hieronder zie je een voorbeeld van zo’n ethogram van een kip.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

133

Handeling

Afkorting

Omschrijving

kakelend stappen

kip stapt kakelend rond

stappen

kip stapt rond

pikkend stappen

kip stapt rond en pikt daarbij

pikken

kip pikt iets op van de grond

snavel wrijven

kip wrijft snavel schoon

scharrelen met poten

kip scharrelt met poten op de grond

vleugels strekken

kip strekt vleugels uit

S Ethogram kakelende kip

Wanneer je een ethogram hebt opgesteld, kun je het dier bestuderen. De

waarnemingen noteer je in een protocol. Daarin leg je vooraf vast hoe lang je het dier wilt bestuderen en in welk tijdsinterval je telkens een waarneming noteert. Wanneer de kip uit het voorbeeld heel actief is, kan het voldoende video: gedrag kip

zijn het gedrag gedurende anderhalve minuut te bestuderen en elke vijf

seconden te noteren wat het dier doet. Je gebruikt daarvoor de afkortingen uit het protocol. Hieronder vind je een voorbeeld van zo’n protocol.

30-60 s

0-30 s

60-90 s

[5,10[

[10,15[

[15,20[

[0,5[

[20,25[

[25,30[

S Kakelende kip: protocol met waarnemingen. Tijdsinterval [0,5[ betekent van 0 tot 5 seconden. Bij de start van de vijfde seconde wordt een nieuw interval begonnen.

Vanuit de waarnemingen kun je de resultaten verwerken in een staafdiagram waarbij je op de horizontale as de verschillende handelingen noteert en op

aantal keer handeling

de verticale as uitzet hoe vaak die handelingen voorkwamen.

Frequentieanalyse kakelende kip

6 5 4 3 2 1 0

S Grafiek 4 Frequentieanalyse kakelende kip

134

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

SP VS type handeling

Gedrag is een actie waarmee een boodschap kan worden verstuurd. Dat kan leiden tot communicatie. Gedrag wordt bestudeerd vanuit een objectieve observatie: • in een ethogram noteer je alle mogelijke handelingen die het organisme kan uitvoeren; • in een protocol leg je vast welke handelingen je zult bekijken en hoe lang je de studie zult doen; • de waarnemingen verzamel en verwerk je in een staafdiagram dat overzichtelijk weergeeft hoe vaak elke handeling voorkomt.

De tak van de biologie waarin het gedrag van dieren wordt bestudeerd, is de gedragsbiologie. `

Maak oefening 19 op p. 160.

WEETJE

Er zijn drie grondleggers van de

gedragsbiologie: de Duitser Karl von

Frisch die vooral onderzoek deed naar

gedrag aan de hand van experimenten met bijen, de Oostenrijker Konrad

Lorenz die vooral instinctief gedrag bij

grauwe ganzen en kauwen onderzocht

en de Nederlander Nikolaas Tinbergen die gedrag bij meeuwen, vissen en graafwespen bestudeerde. Ze kregen in

S Afb. 101 Nikolaas Tinbergen, een van de grondleggers van de gedragsbiologie

1973 gezamenlijk de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor hun baanbrekende werk.

Nikolaas Tinbergen is vooral gekend omwille van de vier vragen waarvan gedragsbiologen vandaag nog altijd uitgaan bij de studie van gedrag: 1

Wat veroorzaakt het gedrag (wat zijn de prikkels of stimuli die het

gedrag uitlokken)? 2

Hoe verandert het gedrag in de levensloop van het individu?

Hoe beïnvloedt het gedrag de overleving of voortplanting?

Hoe en wanneer is het gedrag in de loop van de evolutie ontstaan?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

135

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan?

3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit? OPDRACHT 25

Bekijk aandachtig de vos en de haas op de afbeelding. Welke prikkels geven de vos de motivatie om op de haas te gaan jagen?

Omschrijf motivatie in dit voorbeeld.

S Afb. 102 Een vos merkt een haas op.

In het derde jaar kon je leren dat reacties van organismen door prikkels worden veroorzaakt. Zal de vos op afbeelding 102 de achtervolging inzetten

op de haas? Vossen jagen meestal ’s nachts of in de schemering. Ze hebben ongeveer een halve kilogram vlees per dag nodig en gaan alleen maar jagen als ze honger hebben. Je kunt dus stellen dat honger, een inwendige prikkel,

het dier de motivatie geeft om te gaan jagen.

W Afb. 103 De antennen van de plakker zijn veervormig om goed feromonen op te vangen.

Ook uitwendige prikkels, zoals chemische stoffen, kunnen gedrag uitlokken. Bij heel wat nachtvlinders verspreiden de vrouwtjes feromonen; geurmoleculen om een partner te lokken. Bij de plakker bijvoorbeeld beschikken mannetjes over geveerde antennen om die feromonen goed op te vangen. Ze kunnen de geurmoleculen van op heel grote afstand waarnemen. Die uitwendige prikkel, gecombineerd met een inwendige hormonale prikkel, levert voor het mannetje de motivatie om te vliegen en op zoek te gaan naar het vrouwtje om te paren.

136

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

Als je al eens een roodborst in de tuin ziet, dan zal het er meestal maar eentje zijn. De roodborst, goed herkenbaar aan de rode vlek op zijn borst, leeft meestal solitair. Deze soort verdedigt zijn territorium vrij agressief, zowel mannetjes als vrouwtjes jagen soortgenoten weg. De rode borst blijkt dat gedrag uit te lokken, want de roodborst pikt ook naar zijn eigen

S Afb. 104 Jonge roodborsten hebben nog geen oranje kleur en worden dan ook niet aangevallen door hun eigen ouders.

spiegelbeeld.

S Afb. 105 Zilvermeeuw met jong in nest

Uit het voorbeeld van de roodborst leren we dat sommige prikkels een

specifiek gedrag, hier het aanvallen van soortgenoten, uitlokken. De bioloog Nikolaas Tinbergen onderzocht dat bij meeuwen. Wanneer zilvermeeuwen bij hun nest aankomen, piepen de jongen als ze hongerig zijn en pikken ze naar de snavel van de oudervogel. Pas dan geeft de oudervogel voedsel aan het jong. Dat gedrag vervult een van de basisbehoeften van het jong: eten krijgen

als het honger heeft.

Tinbergen onderzocht welke prikkel dat gedrag bij kuikens uitlokt aan de hand van enkele modellen.

OPDRACHT 26

Welke factoren veroorzaken het pikgedrag bij een hongerige meeuw? Bestudeer de onderstaande tekening en omcirkel welke van de onderstaande factoren pikgedrag uitlokken.

beweging kop – aanwezigheid van de rode vlek – vorm kop – vorm snavel

werkelijke snavel

pikintensiteit

standaard model

beweging

kop zonder snavel

snavel model

staafje met contrastkleuren

vlek ontbreekt

standaard model

rode vlek

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

137

Met dit experiment toonde Tinbergen aan dat jonge vogels het meest pikken naar een staafje met duidelijke vlekken. De rode vlek op de lichtere achtergrond blijkt de sleutel tot het pikgedrag. Daarnaast is ook beweging belangrijk: een standaardsnavel die stil gehouden wordt geeft weinig reactie. Een rode vlek op een bewegende snavel blijkt het meest effectief om het pikgedrag uit te lokken. We noemen de rode vlek een sleutelprikkel. Een sleutelprikkel is een prikkel die een doorslaggevende rol speelt bij het uitlokken van bepaald gedrag. Bij de roodborst lokt ze territoriumgedrag uit; elk volwassen dier verdedigt zijn eigen plek. Op die manier verdrijft het concurrenten en is er een grotere kans op genoeg voedsel en op het vinden van een partner, waardoor de

overlevingskans stijgt. Enkel in het broedseizoen leven koppels samen, nadien zoeken ze elk weer hun eigen plek op.

Ook bij mensen kunnen we zulke sleutelprikkels ontdekken. Een pasgeboren baby vertoont een zoeken zuigreflex. Bij aanraking van de wang zal de

baby zijn hoofd in die richting draaien, bij het voelen van de tepel treedt automatisch de zuigreflex op.

Gedrag kan worden uitgelokt door prikkels, maar het is de motivatie die

bepaalt of er al dan niet een reactie zal volgen. De motivatie kan worden gestimuleerd door inwendige prikkels zoals honger om te jagen of hormonen om zich voort te planten. Ook uitwendige prikkels, zoals een geur of een sleutelprikkel, kunnen een bepaald gedrag uitlokken.

Een sleutelprikkel is een prikkel die bepaalt of een reactie wordt uitgelokt. De reactie kan na een sleutelprikkel niet worden onderdrukt. Het gedrag dat volgt op de sleutelprikkel speelt meestal een positieve rol in de overlevingskansen van het dier. Maak oefening 20 en 21 op p. 160.

138

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd?

S Afb. 107 Puppy’s gaan vanaf de geboorte op zoek naar melk bij de moeder.

S Afb. 106 Een volwassen hond heeft geleerd dat hij een koekje krijgt als hij zit.

Pasgeboren puppy’s zijn nog blind maar gaan op zoek naar de tepels van de moeder. Heel wat honden gaan braaf zitten en geven een pootje om een beloning te krijgen. In elk geval hebben de dieren hetzelfde doel:

voedsel krijgen op basis van hun gedrag. Toch is er een belangrijk verschil. De volwassen hond heeft geleerd hoe er een beloning te verkrijgen valt,

de jonge puppy's vertonen het gedrag van bij de geboorte. Welk gedrag is

aangeboren? Hoe kun je gedrag aanleren? Welke rol speelt gedrag in het overleven van de soort?

OPDRACHT 27

Is het gedrag aangeboren of aangeleerd? 1

Plaats een kruisje in de gepaste kolom. Gedrag

Aangeboren

Aangeleerd

Een baby grijpt spontaan je vinger vast als je de handpalm aanraakt.

Een aap opent een banaan om op te eten.

Een koekoeksjong duwt een ander ei uit het nest. Een papegaai doet een bel na.

Leg het verschil uit tussen aangeboren en aangeleerd gedrag.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

139

Aangeboren gedrag

Aangeboren gedrag is gedrag dat dieren van dezelfde leeftijd op dezelfde manier vertonen. Aangeboren gedrag wordt via het erfelijke materiaal van de ene generatie op de andere doorgegeven. A1

Reflexen

Gedrag zoals het pikgedrag van de meeuwen, het territoriumgedrag van de roodborst en het zuigen bij zoogdieren zijn heel eenvoudige vormen van aangeboren gedrag. Ook andere organismen stellen ditzelfde eenvoudige gedrag: een tuinslak trekt haar gesteelde ogen in als je haar aanraakt en zal zich eventueel terugtrekken in haar huis, een jonge kat houdt zich stil te brengen.

wanneer de moeder hem bij het nekvel grijpt om hem naar een veilige plek

Alle organismen van dezelfde soort reageren op dezelfde eenvoudige manier. S Afb. 108 Een moeder draagt haar jong bij zijn nekvel. De kleine poes weet dat ze zich stil moet houden.

door een snelle wisselwerking tussen de receptor, het zenuwstelsel en de effectoren.

Gedragspatronen

Dergelijke automatische handelingen noemen we reflexen. Ze ontstaan

OPDRACHT 28

Bekijk het baltsen van de fuut en beantwoord de vragen. Welke vormen van communicatie kun je onderscheiden?

Welke voordeel levert het baltsen voor de fuut?

video: baltsgedrag futen

Baltsen

Baltsen is aangeboren gedrag bij dieren om een partner aan te trekken

en zich voort te planten. De gebruikte gedragspatronen zijn specifiek voor

S Afb. 109 Baltsende futen

140

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

de soort en er is variatie mogelijk. Futen zijn heel gekend om hun sierlijke baltsgedrag. Ze zetten hun kragen en oorpluimen recht, zwemmen naar elkaar toe, heffen zich met de borst tegen elkaar uit het water en duiken weer onder water om elkaar dan te verleiden met planten uit het water. De futen gebruiken verschillende vormen van communicatie om een partner over te halen tot paring; een reeks van visuele, sensitieve en auditieve signalen volgen elkaar op. Als het hele ritueel doorlopen is, kan er op het water worden gepaard.

hoofdstuk 4

Combinatie van gedragspatronen Bijen leven samen in groep en dat levert heel wat interacties binnen de soort op. De taakverdeling bijvoorbeeld is heel specifiek: eerst zorgt een bij in de kast voor de larven, nadien wordt ze verantwoordelijk voor het halen van nectar en stuifmeel. Enkele bijen worden verkenners en sporen voedselbronnen op. Eens ze die gevonden hebben, delen ze andere bijen via gedragspatronen mee waar de voedselbron zich bevindt. Karl von Frisch onderzocht die bewegingspatronen en beschreef de cirkeldans en de kwispeldans. Met zo’n dans laat een verkennersbij aan de anderen bijen zien

welke richting ze moeten uitvliegen.

S Afb. 110 Patroon van de cirkeldans

video: kwispeldans

S Afb. 111 Patroon van de kwispeldans

De cirkeldans geeft voedselbronnen dicht bij de kast weer, de kwispeldans wordt gebruikt om voedselbronnen op grotere afstand aan te duiden. Von Frisch toonde ook aan dat een snellere kwispeldans op een dichtere voedselbron wijst. Zodra de dans is uitgevoerd en geanalyseerd door de andere bijen, wordt het voedsel opgehaald. Dat gedrag is aangeboren, het moet niet worden geleerd. Daardoor begrijpen alle bijen de aangeboden informatie. Op die manier kan een bijenstaat zich snel en goed organiseren om voldoende voedsel te vinden. Wanneer dieren samenleven, zal gedrag dat goed op elkaar is afgestemd bijdragen tot het overleven van de hele groep.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

141

Fixed action pattern OPDRACHT 29

Wielwebspinnen bouwen hun web altijd op een gelijkaardige manier. Bekijk de tekening en de video om te zien hoe deze spin dat doet. Is deze handeling een reflex? Motiveer je antwoord.

S Afb. 112 Bouw van een spinnenweb

video: spinnenweb

6 een web bouwen, doen ze dat volgens een duidelijk patroon dat Als spinnen

bij alle spinnen van die soort op dezelfde manier gebeurt. Dat gedrag lijkt op een reflex. Het is echter niet één eenvoudige handeling zoals het pikgedrag

van een meeuw, maar het bestaat uit een reeks opeenvolgende handelingen met een duidelijk patroon. Die gedragspatronen, die genetisch bepaald zijn, spelen een belangrijke rol in de overlevingskans van het organisme. Een spin zal met een goed gebouwd web insecten kunnen vangen en dus voorzien in haar voedsel.

Een opeenvolging van handelingen die altijd op precies dezelfde manier wordt doorlopen, is een fixed action pattern (FAP) of vast actiepatroon. Zodra de actie gestart is, wordt het hele patroon doorlopen. Zo’n patroon wordt altijd uitgelokt door een bepaalde prikkel en doorloopt

dan, zonder variatie en automatisch, alle handelingen die op elkaar volgen,

video: fixed action pattern gans

142

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

ook als de uitlokkende prikkel zou wegvallen. Een ander voorbeeld van een vast actiepatroon zie je bij grondbroeders (vogels die hun nest op de grond bouwen) als ze een ei dat uit het nest rolt er opnieuw proberen in te rollen. Dat proces gebeurt volgens een vast patroon van opeenvolgende handelingen. Ook als je een namaakei naast het nest van een broedende vogel legt, probeert de vogel om het ei in het nest te krijgen. De prikkel die het fixed action pattern uitlokt, is hier een voorwerp dat naast het nest ligt. Het doel is de eieren in het nest te houden en dus het aantal nakomelingen te verhogen.

hoofdstuk 4

S Afb. 113 Wanneer een ei of een ander voorwerp buiten het nest van de gans rolt, begint het wijfje met repeterende bewegingen het ei met bek en nek naar het nest te dragen.

Aangeboren gedrag wordt overgeërfd en is gedrag dat dieren van

dezelfde leeftijd op dezelfde manier vertonen. Het is specifiek voor de soort.

• Een reflex is een eenvoudige automatische handeling die op een prikkel volgt.

• Een gedragspatroon is een opeenvolgend proces van welbepaalde

gedragingen, zoals de balts, de bijendans of territoriumgedrag.

Naargelang de omstandigheden kunnen die gedragingen variëren.

• Een fixed action pattern is een gedragspatroon met een complex en vast patroon van opeenvolgende handelingen, uitgelokt door een prikkel. Een FAP verloopt automatisch en kan niet onderbroken

worden.

Het aangeboren gedrag bevordert de kans op voortplanting, het vinden van voedsel en de veiligheid en verhoogt zo de overlevingskansen. Maak oefening 22 op p. 160.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

143

Aangeleerd gedrag

OPDRACHT 30

Combineer het voorbeeld van aangeleerd gedrag met de juiste verklaring door de letters bij het passende nummer te plaatsen.

2 3

Een klein meisje trekt de hoge hakken van haar

tussen gedrag en het gevolg daarvan leidt tot het versterken of vermijden van

vaak tot het helemaal hetzelfde klinkt.

het gedrag

Een jong kuiken volgt het eerste bewegend voorwerp

B trial-and-error = iets willekeurig uitproberen en kijken of het gewenste

Een hond kwijlt bij het zien van eten. Telkens

resultaat wordt bereikt

wanneer de hond eten krijgt, wordt een bel geluid.

negatief gevolg worden door het

van de bel.

zenuwstelsel genegeerd

Een duif krijgt voedsel als ze op een drukplaatje in

D klassiek conditioneren = een bestaande

haar kooi tikt. Eerst gebeurt dat per toeval, nadien

prikkel vervangen door een andere

te krijgen.

Eksters houden van noten. Zodra ze er eentje

stereotiep gedrag = dwangmatig gedrag

zonder functie als uiting van angst …

inprenting = gedrag waarbij in een

uitproberen om de noot open te krijgen.

bepaalde periode elementen uit de

Politiepaarden leren op training omgaan met veel

omgeving worden gememoriseerd

volk en luide geluiden.

G imitatie = gedrag van anderen nabootsen

Bij een nieuw wiskundeprobleem zul je je ervaring

H herhalen en oefenen = gedrag meerdere

van een vorige opgave kunnen inzetten om het

keren uitvoeren tot het gewenste

nieuwe probleem op te lossen.

resultaat wordt bereikt

prikkel met hetzelfde gedrag als gevolg

gevonden hebben, zullen ze allerlei manieren 7

gewenning = herhaalde prikkels zonder

Na verloop van tijd kwijlt de hond al bij het horen

zal de duif bewust op het plaatje tikken om voedsel 6

operant conditioneren = associaties

Een papegaai herhaalt het woordje ‘appel’ net zo

dat het na het uitkippen te zien krijgt. 4

mama aan; zo creëert ze haar zelfbeeld.

Poezen likken bij stress herhaaldelijk op dezelfde

plek aan hun vacht, waardoor kale plekken ontstaan. 1

inzicht = eerdere leerervaringen worden in nieuwe situaties gebruikt 6

Imitatie

In de natuur zijn papegaaien groepsdieren. Ze bootsen elkaars geluiden na,

maar ook die van andere dieren. Als ze als huisdier gehouden worden, leren ze geluiden uit hun omgeving imiteren, zoals korte zinnetjes, het geluid van de microgolf, het geluid van een brandweersirene … Papegaaien observeren hun omgeving en imiteren tal van geluiden. Dat gedrag leren die dieren in de loop van hun leven. Vermoedelijk is dat een manier om te ‘communiceren’ met hun huisgenoten. B2

Herhalen en oefenen

Of papegaaien ook begrijpen wat ze zeggen, is afhankelijk van de omstandigheden. Als je een papegaai een stukje appel aanreikt en ieder keer het woordje appel herhaalt, zal het dier een verband leggen tussen het S Afb. 114 Papegaaien imiteren geluiden uit hun omgeving.

144

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

woord en het verkrijgen van het fruit. Door te herhalen en te oefenen leert het dier om associaties te maken. hoofdstuk 4

Inprenting

Is observeren en imiteren de enige manier waarop dieren iets leren? Bij een experiment waarin Konrad Lorenz eieren in een broedmachine plaatste, stelde hij vast dat de kuikens hem als moeder beschouwden. Overal waar hij naartoe liep, volgden de ganzen hem en ze bleven dat doen tot ze volwassen waren. Later ontdekte hij dat elk ander bewegend voorwerp dat de ganzen zagen na het uitkomen uit het ei, dat volggedrag uitlokte. Dat gedrag noemt men inprenting. Jonge dieren zijn heel gevoelig voor indrukken die ze opdoen; bij inprenting nemen ze bepaalde kenmerken op van jonge soortgenoten of uit het milieu. Het volggedrag is aangeboren: alle jonge ganzen prenten zich het eerste bewegende voorwerp in en volgen het. Welk

voorwerp gevolgd wordt, is aangeleerd. Inprenting gebeurt tijdens een korte periode en kan nadien nog moeilijk

worden gewijzigd. Zo zal een kitten dat opgroeit bij mensen later een veel

socialere kat worden dan een zwerfkitten. Voor elke vorm van inprenting is er S Afb. 115 Kuikens volgen wetenschapper Konrad Lorenz.

een specifieke leeftijd. Bij mensen is er bijvoorbeeld een gepaste tijd om te leren praten, lezen en schrijven. B4

Klassiek conditioneren

Je herkent het vast wel: je ziet lekkere frietjes in een reclamespot en je krijgt

het water in je mond. De speekselproductie is een reflex: je speekselklieren maken alvast speeksel aan om te vermengen met het voedsel in je mond, de eerste belangrijke stap in de spijsvertering. De Russische onderzoeker

Ivan Pavlov gebruikte honden om dat mechanisme te onderzoeken. Hij stelde vast dat de honden begonnen te kwijlen wanneer hij met voedsel aankwam. Hij vroeg zich af of hij de prikkel voor kwijlen, het aanbieden van voedsel, kon vervangen door een andere prikkel. Gedurende een periode liet hij het

voeren van de honden voorafgaan door een belsignaal, nadien bood hij

voedsel aan. Na enige tijd begonnen de honden te kwijlen zodra de bel ging,

bel

zelfs als er geen voedsel in zicht was. We noemen dit klassiek conditioneren: het vervangen van een bestaande prikkel door een nieuwe prikkel met als doel dezelfde reactie uit te lokken als de oorspronkelijke prikkel. Klassieke conditionering gebeurt vaak onbewust. Heb je bijvoorbeeld

bel

S Afb. 116 Klassieke conditionering: experiment van Pavlov

onbedwingbare zin in iets lekkers als je in de zetel gaat zitten? Mogelijk heb je de prikkel die gezelligheid uitlokt, het gaan zitten in de zetel, vervangen door een snack en heb je zo jezelf onbewust geconditioneerd. Of misschien eet je nooit meer spaghetti omdat je er één keer ziek van was? Ook dat is conditionering. Wanneer een kind een wesp ziet, zal het aanvankelijk niet reageren. De wesp levert normaal geen positieve of negatieve reactie op; het is een neutrale prikkel. Als het kind echter een pijnlijke steek van een wesp oploopt, zal het de volgende keer met angst en paniek reageren bij het zien van een wesp. De neutrale prikkel ‘de wesp zien’ is vervangen door de pijnprikkel en zal nu angst oproepen. B5

Operant conditioneren

Stel dat het kind de wespensteek opliep omdat het de wesp had proberen te vangen, dan zal het een verband leggen tussen beide. Het vangen van de wesp leverde een bestraffing op, de pijnlijke steek; het gedrag wordt niet herhaald.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

145

Hoe zit dat dan met een hond die voor je gaat zitten en een pootje geeft om een koekje te vragen? Dat is wat de Amerikaan Burrhus Frederik Skinner onderzocht. Hij wou een verband leggen tussen een bepaalde situatie, het gedrag dat daarop volgt en de negatieve of positieve gevolgen van dat gedrag. Daarvoor ontwierp hij de operante kamer of de Skinnerbox: een kleine ruimte met in de wand een drukplaatje, een soort knop. In de box wordt een hongerige duif geplaatst. Duiven pikken gemakkelijk naar allerlei voorwerpen; het zijn nieuwsgierige beestjes. Als de duif eerder per toeval op het drukplaatje tikt, volgt er een beloning. S Afb. 117 Duif in Skinnerbox

Na één keer zal er niet direct een verband gelegd worden, maar na meerdere beloningen wordt het pikgedrag bekrachtigd. De duif legt dan een verband

tussen het tikken op het plaatje en het verkrijgen van voedsel. Skinner noemt dat operant conditioneren: door de associatie tussen het gedrag en het

gevolg ervan past het individu zijn gedrag aan. Daardoor leidt een beloning tot het versterken van bepaalde gedragingen; een straf zorgt voor het vermijden ervan.

De hond die een pootje geeft om een koekje te krijgen is een voorbeeld van operant conditioneren. Het koekje, de beloning, bekrachtigt het gedrag, het pootje geven. In het geval van de wesp zal de wespensteek, de bestraffing,

het vangen van de wesp ontraden. Operant conditioneren wordt graag

gebruikt in de opvoeding. Peuters mogen een sticker plakken als ze flink op het potje geweest zijn. Jij studeert maar beter hard voor je examen biologie of je gsm wordt afgepakt. B6

Trial-and-error

De duif in de Skinnerbox ontdekte per toeval hoe ze aan voedsel kon

geraken. Dat is trial-and-error; het is leren door willekeurig iets te proberen en te kijken wat het effect is. In de herfst en de winter staan walnoten op het menu van eksters, maar die

video: eksters

noten hebben een harde schelp. De vogels proberen allerlei manieren uit om die open te krijgen: hun snavel inzetten, met de noot tegen een steen tikken of ze herhaaldelijk laten vallen vanop een hoogte. Zo proberen de vogels willekeurige handelingen uit, tot er eentje succes oplevert. Als een gedrag succes heeft, dan wordt het herhaald en eventueel nog verfijnd en verbeterd. Als het geprobeerde weinig effect heeft, zal het

gedrag niet worden herhaald.

S Afb. 118 Een ekster probeert een walnoot te openen door er met zijn snavel in te pikken.

146

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

Bij sommige dieren wordt succesvol gedrag vrij snel nagebootst door soortgenoten en kan het uiteindelijk evolueren naar een verworven techniek, die dan door een groep samenlevende dieren wordt toegepast. Trial-anderror gebeurt meestal spontaan, maar kan bij mensen ook bewust als oplossingsstrategie worden gebruikt. Het zoeken naar nieuwe medicijnen (bv. antibiotica) gebeurt meestal op basis van trial-and-error. Chemici proberen willekeurig verschillende antibiotica uit om er een te vinden met een gewenst effect op bepaalde bacteriën.

hoofdstuk 4

Gewenning

Autoverkeer, geluiden van machines, vuurwerk … zijn geluidsprikkels die dieren van nature angst inboezemen. Wanneer een dier regelmatig geconfronteerd wordt met angstprikkels zonder dat er een negatief gevolg is, zal er uiteindelijk geen reactie meer volgen. Zo traint men politiepaarden in het omgaan met rumoer, vuurwerk, harde knallen, veel mensen … Daardoor kunnen ze bij betogingen worden ingezet zonder te schrikken. De paarden nemen de prikkels wel waar, maar in het zenuwstelsel worden ze genegeerd. We spreken dan van gewenning. S Afb. 119 Politiepaarden worden zo getraind dat ze gewend raken aan luide knallen en drukte.

Inzicht

Soms worden problemen opgelost zonder dat er herhaaldelijk iets geprobeerd moet worden. Dat is leren door inzicht. Misschien herken je in de

opgave van een wiskundeprobleem iets wat je al eerder hebt toegepast en

zul je onmiddellijk kunnen overgaan tot het oplossen ervan. Je gebruikt dan

eerder opgedane ervaringen om je oplossingsstrategie te bepalen. Een nieuw probleem wordt dus opgelost met behulp van technieken die bij een ander video: inzicht aap versus mens

probleem werden gebruikt. Leren door inzicht komt niet bij elke diersoort voor; het vereist een betere ontwikkeling van sommige hersencentra.

WEETJE

Sommige zangvogels hebben een complexe zang. In een korte periode na het verlaten van het nest kunnen jonge mannetjes nog niet zingen. Toch zijn ze juist dan gevoelig voor het memoriseren van de juiste zang. Als ze het volgende voorjaar beginnen te zingen, vergelijken ze hun eigen zang met wat ze in hun gevoelige periode hebben gehoord en

passen ze hun zang aan. Als ze in de gevoelige periode de zang van hun soortgenoten niet te horen krijgen, dan zingen ze anders en kunnen ze geen partner aantrekken. De vogels hebben dus de zang geleerd zonder dat het waarneembaar was. We spreken van latent leren. Bij latent leren is er een lange periode aanwezig tussen het memoriseren en het vertonen van het gedrag.

Stereotiep gedrag

Af en toe voeren dieren handelingen uit die geen directe functie lijken te hebben. Dat zie je soms bij dieren in gevangenschap: ze lopen een hele

dag in hun kooi op en neer. Sommige gaan bij stress dwangmatig hun

S Afb. 120 Wanneer een kat dwangmatig aan haar pels likt tot ze kale plekken krijgt, spreken we van stereotiep gedrag.

vacht likken en krijgen daardoor kale plekken. We noemen dat stereotiepe handelingen. Een sporter die een vast ritueel heeft voor een wedstrijd, zoals altijd hetzelfde gebaar maken of een talisman meenemen, is ook een vorm van dwangmatig gedrag. Stereotiepe handelingen hebben geen directe functie maar kunnen een uiting zijn van angst, stress, onrust … of net extra vertrouwen geven voor een belangrijke gebeurtenis.

video: stereotiep gedrag

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

147

Meestal is gedrag een combinatie van meerdere typen gedrag, zowel van soorten aangeboren als aangeleerd gedrag. Aangeleerd gedrag versterkt de overlevingskansen van het dier. Aangeleerd gedrag kan veranderen; op basis van opgedane ervaringen kan het dier zijn gedrag aan nieuwe omstandigheden aanpassen. Ook aangeboren gedrag blijft niet altijd behouden. Zo zal de typische zuigreflex bij pasgeboren zoogdieren na verloop van tijd verdwijnen; het dier leert op een andere manier eten. De volwassen zilvermeeuw pikt niet meer naar een rode vlek, anders zouden soortgenoten constant bij elkaar om voedsel bedelen. Gedurende het leven van een organisme vult aangeleerd gedrag de typische, aangeboren

gedragspatronen aan.

Aangeleerd gedrag is gedrag dat ontstaat bij een individu op basis van een of meerdere verschillende leerervaringen. Verschillende typen van aangeleerd gedrag kunnen worden gecombineerd. Aangeleerd

Omschrijving

gedrag

Gedrag van andere dieren wordt na observatie nagebootst.

herhalen en

Gedrag waarbij een handeling meerdere keren wordt uitgevoerd om tot een gewenst

oefenen

resultaat te komen.

imitatie

inprenting

Gedrag waarbij jonge dieren in een heel korte periode bepaalde kenmerken van hun

soortgenoten of andere elementen van hun milieu in zich opnemen. klassiek

Een bestaande prikkel wordt vervangen door een andere prikkel, met hetzelfde gedrag

conditioneren

als gevolg.

operant

Door de associatie tussen het gedrag en het gevolg ervan past het individu zijn gedrag

conditioneren

aan. Daardoor leidt een beloning tot het versterken van bepaalde gedragingen; een straf voor het vermijden ervan.

trial-and-error

Gedrag dat een bepaald resultaat oplevert, wordt opnieuw geprobeerd en eventueel verbeterd, maar gedrag met een neutrale of negatieve uitkomst niet. Signalen van herhaalde prikkels zonder negatief gevolg worden door het zenuwstelsel

gewenning

148

genegeerd.

inzicht

Leerervaringen worden gebruikt in nieuwe situaties, andere combinaties of manieren.

stereotiep

Dwangmatig gedrag dat geen functie heeft, maar een uiting van stress, angst of andere

gedrag

emoties is.

Maak oefening 23 en 24 op p. 161.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

3.3 Wijzigt gedrag over de generaties heen? Gedrag verandert tijdens het leven van een organisme en speelt een belangrijke rol in de overlevingskansen van een dier. Maar is gedrag ook belangrijk voor de evolutie? Zwitserse wetenschappers onderzochten gedurende twee jaar wilde muizen. Ze zorgden ervoor dat een verlaten schuur een veilige habitat werd voor wilde muizen en ontoegankelijk was voor vogels en katten. Om de paar weken voorzagen ze de muizen van lekker eten en water. Na enkele generaties werden de muizen tam. Ze hadden minder stress en angst dan hun wilde soortgenoten. De muizen werden wel afhankelijker van aangeboden kan wijzigen.

voedsel, maar het onderzoek toont aan dat gedrag over de generaties heen

Onderzoeken of voorouders van de huidige organismen hetzelfde gedrag

vertoonden, is niet zo evident. Een eerste manier om dat na te gaan is om het gedrag te vergelijken van organismen die in de tree of life dicht bij elkaar

OPDRACHT 31

staan. Zo kunnen we de zang van verwante vogels onderzoeken.

Beluister de alarmroep van de merel en de zanglijster. Wat kun je vaststellen?

S Afb. 121 Merel

video: alarmgeluid merel en zanglijster

S Afb. 122 Zanglijster

Als verschillende verwante soorten dezelfde basiszangpatronen gebruiken, kunnen we veronderstellen dat hun voorouders die waarschijnlijk ook gebruikt hebben, maar dat er over de generaties heen variaties ontstaan zijn. Zo kun je in de roep van bijvoorbeeld lijsterachtigen zoals de merel en de zanglijster vaak eenzelfde basispatroon ontdekken, maar elke vogelsoort gebruikt andere toonhoogten.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

149

Bij mensen, chimpansees en bonobo’s is moederzorg een typisch gedrag; dat kenmerk was dus vermoedelijk ook al bij onze gemeenschappelijke voorouders aanwezig. Het zorggedrag van een moeder voor haar jong verhoogt de overlevingswkansen van die dieren. Wanneer dat gedrag ontstond en of het hetzelfde bleef, kunnen we niet controleren. Een tweede manier is kijken naar de evolutie in gedrag van soorten die nu leven.

S Afb. 123 Moederzorg is gedrag dat zowel chimpansees als mensen stellen.

OPDRACHT 32

Lees de onderstaande informatie en beantwoord de vragen. Een onderzoek toonde aan dat er onder de grond

in de Londense metro een mug voorkomt die bloed zuigt bij mensen. Dat lijkt heel gewoon, maar de

muggen van dezelfde soort die bovengronds leven,

zuigen enkel bloed bij vogels. Waarschijnlijk ontstond dat gewijzigde gedrag nadat mensen ondergrondse ruimten gingen bouwen.

Wat is het voordeel van dat gewijzigde gedrag?

S Afb. 124

Het gewijzigde gedrag bestaat al meerdere generaties. Wat kun je daaruit afleiden?

Wat is het voordeel voor de soort?

In de gewijzigde omstandigheden konden muggen die bloed bij de mens haalden beter overleven dan de muggen die dat niet konden. Dat leidde tot meer voortplantingskansen voor die muggen en die hadden dus ook meer nakomelingen. Dit is een voorbeeld van natuurlijke selectie. Hier zie je hoe een bepaalde eigenschap in een nieuwe omgeving een voordeel kan bieden en daardoor kan leiden tot het ontstaan van nieuwe soorten. Veranderend gedrag kan dus tot evolutie leiden.

Gedrag dat succesvol is, leidt tot een betere overlevingskans door natuurlijke selectie. Als het gedrag erfelijk overdraagbaar is, kan het leiden tot evolutie.

150

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

hoofdstuk 4

GENIE Biologie GO! 4.1

draagkracht

evenwicht rond

een dynamisch

zijn leidt tot

bronnen gelimiteerd

concurrentie als

het individu

nadelig voor

voortplanting)

predatoren of

tegen

(verdediging

• samenwerking

• groepsvorming

• paarvorming

het individu

voordelig voor

eenzelfde soort

organismen van

interacties tussen

andere partij (dierlijk

voordelig voor beide

partijen

andere partij

partij, neutraal voor

voordelig voor één

commensalisme:

één partij, nadelig voor

andere partij

één partij, nadelig voor

antibiose: neutraal voor

amensalisme en

(sterft doorgaans niet)

voor andere partij

voor één partij, nadelig

parasitisme: voordelig

voedsel)

organisme gedood voor

predatie: voordelig voor

antimycotica

bestrijding met

vermenigvuldigt zich.

Schimmel

schimmels

besmetting met

van antivirale middelen

bestrijding door gebruik

virussen binnen.

gastheercel dringen

antibioticaresistentie)

antibiotica (gevaar:

antibiose: gebruik van

microflora door

herstel van evenwichtige

microflora

bacteriën van

nuttige en schadelijke

• verstoring balans

bestaande microflora

evenwichten in

gifstoffen of verstoren

bacteriën produceren

• lichaamsvreemde

bacteriën

virussen Na interactie met

besmetting door

interacties met pathogenen

negatieve invloed

mutualisme:

positieve invloed

interacties tussen individuen van verschillende soorten

INTERACTIES

THEMASYNTHESE

INTERACTIES

kennisclip interacties

THEMA 03

THEMASYNTHESE

151

GEDRAG EN COMMUNICATIE

GEDRAG

het sturen van boodschappen

= reactie op prikkel,

kennisclip gedrag en communicatie

veroorzaakt door motivatie/sleutelprikkel

= COMMUNICATIE • sensitief • auditief • visueel

• chemisch

AANGELEERD

• reflex

AANGEBOREN

in functie van:

• FAP

• voortplanting

• baltsen

• voedsel

• bijendans • andere: jacht,

• samenleven

territorium,

• veiligheid

groepsband

VERHOOGT OVERLEVINGSKANSEN

152

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

THEMASYNTHESE

• imitatie • herhalen en oefenen • inprenting • klassiek/operant conditioneren

• trial-and-error • gewenning • inzicht • stereotiep gedrag

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan uitleggen hoe de relatie tussen organismen van eenzelfde soort een invloed op hun overlevingskans kan hebben. • Ik kan voorbeelden analyseren en herkennen en uitleggen hoe de interactie de overlevingskans beïnvloedt. • Ik kan de soorten interacties tussen organismen toelichten en zelf een voorbeeld geven. • Ik kan voorbeelden analyseren, de interactie benoemen en uitleggen welke invloed de interactie op de overlevingskans heeft. de overlevingskans kunnen beïnvloeden. • Ik kan uitleggen hoe je ziek wordt. • Ik kan uitleggen wat het microbioom is.

• Ik kan uitleggen dat relaties tussen individuen van verschillende soorten

• Ik kan uitleggen hoe onevenwichtige interacties tot ziekte kunnen leiden. • Ik kan de technieken toelichten die gebruikt worden om ziekten te voorkomen of te bestrijden. • Ik kan uitleggen wat antibioticaresistentie is. benoemen.

• Ik kan voorbeelden van communicatie analyseren, herkennen en

• Ik kan het gedrag van organismen analyseren, herkennen en benoemen. • Ik kan het verschil tussen aangeboren en aangeleerd gedrag uitleggen.

• Ik kan uitleggen hoe communicatie en gedrag de overlevingskans kunnen beïnvloeden.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een onderzoeksvraag formuleren aan de hand van een aantal criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren.

• Ik kan een besluit formuleren op basis van de verzamelde gegevens. • Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

checklist

153

CHECK IT OUT

Î Help een tekenbeet!

Tijdens de CHECK IN heb je kennisgemaakt met de teek.

Hoe noemen we de interactie tussen een teek en bijvoorbeeld de mens? Leg uit.

Welk verband is er tussen die interactie en de overlevingskansen van de teek?

De teek neemt een dier waar op basis van warmte, vocht en geur. Hoe noemen we die signalen?

Wat is een infectie?

Waarom zijn antibiotica een goed hulpmiddel bij de ziekte van Lyme?

Interacties tussen organismen van dezelfde soort en verschillende soorten kunnen voordelig of nadelig zijn voor het individu. In veel gevallen bevorderen interacties echter de overlevingskans van het individu. Neem als voorbeeld de teek: die vangt jouw signalen (lichaamswarmte, geur … ) op en vervolgens reageert de teek op die communicatie met bepaald gedrag, namelijk bloed zuigen, om zijn overlevingskansen te verhogen. De teek kan echter drager zijn van de ziekte van Lyme. Uit jouw interactie met die ziekteverwekker kan een infectie ontstaan. Infecties kunnen worden bestreden door ons afweermechanisme en met medicijnen.

154

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

check it out

AAN DE SLAG

Waarom is het voor een predator soms voordelig om samen met soortgenoten te jagen?

Genten zijn zeevogels die broeden in kolonies. Door samen te broeden heersen er relaties tussen de organismen die zowel nadelig als voordelig zijn

Leg uit waarom het wegvallen van een predator nadelig kan zijn voor de prooisoort.

voor de overleving van de individuen. Verklaar.

Vanaf 2018 trad in België een opvallende sterfte op

onder naaldbomen. Door een opeenvolging van natte en droge jaren raakten vele naaldbomen dermate verzwakt dat ze stierven aan de

schorskever (een parasiet die onder de schors van naaldbomen leeft). In de daaropvolgende jaren ging de helft van de broedpopulatie van het goudhaantje, een van onze kleinste

insectenetende zangvogels, verloren. Welke interactie bestaat er tussen de naaldbomen en het goudhaantje?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

155

De ossenpikker is een vogel die regelmatig op de rug van grote zoogdieren zoals buffels, nijlpaarden, impala’s … neerstrijkt om er teken en larven uit de vacht te pikken. Toch is dIe interactie niet altijd even gunstig. Ossenpikkers houden van bloed en kunnen kleine wondjes bij zoogdieren opzettelijk vergroten om extra bloed te verkrijgen. Op die manier geraken wonden geïnfecteerd en verzwakt het zoogdier. a

Welk voordeel levert de ossenpikker op

voor de zoogdieren?

b Wat is het voordeel voor de ossenpikker?

Kun je de relatie mutualisme noemen?

video: ossenpikker

Lees de tekst en vul de tabel aan. Noteer ook de naam van de interactie.

De wilde hop tref je vaak aan op vochtige, iets

schaduwrijkere plaatsen. Het is een snelgroeiende

klimplant die zijn ranken rond de takken van bomen als

de zwarte els slingert. Zo groeit de hopplant met de boom mee en kan hij op die manier profiteren van voldoende zonlicht om aan fotosynthese te doen. In de meeste

gevallen ondervindt de zwarte els geen hinder van de hop en kunnen ze beide aan voldoende zonlicht komen. Organisme

Gevolg van de interactie

hop

zwarte els

156

Welke relaties herken je op de foto?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

+/N/-

De grote honinggids is een Afrikaanse vogel die zijn eieren laat uitbroeden door andere vogelsoorten. De honinggids voedt zich met allerhande insecten, zoals bijen, maar ook met bijenwas. De honinggids is niet sterk genoeg om zelf een bijennest open te breken. Als de honinggids een bijennest heeft gevonden, gaat hij op zoek naar dieren of mensen die zich met honing voeden. Hij trekt hun aandacht en leidt ze naar het bijennest. Nadat het andere dier het nest stukmaakte om zich te voeden met de honing, voedt de honinggids zich met de bijen en het bijenwas. Welke interacties tref je aan tussen de honinggids en de andere organismen?

b Geef ook aan voor welke soort de interactie voordelig/nadelig is.

De wolf is een zogenaamde toppredator: hij staat bovenaan de voedselketen en wordt zelf niet belaagd door andere diersoorten. Eind negentiende eeuw verdween de wolf uit België, maar sinds 2018 planten wolven zich opnieuw in België voort. Leg uit dat het herstel van de aanwezigheid van een toppredator ook gunstig is

voor de ree, een belangrijke voedselbron.

Vergelijk parasitisme en amensalisme.

Geef een voorbeeld van een parasiet die geen pathogeen is.

Leg het verschil uit tussen een besmetting en een infectie.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

157

Waarom wordt niet iedereen na een besmetting met een pathogeen ziek?

Staphylococcus aureus is een bacterie die bijna op elke mens aanwezig is. Bij de meeste mensen veroorzaakt ze geen infecties. Toch kan ze plots

een ziekteverwekker worden. Hoe verklaar je dat?

Ksenia is behoorlijk ziek en heeft al enkele dagen hoofdpijn, een loopneus en een stevige, slijmerige hoest. De dokter luistert eens goed naar haar longen maar die klinken zuiver; geen longontsteking dus. De dokter geeft Ksenia het advies om gewoon uit te zieken.

Waarom schrijft de dokter geen antibiotica voor?

b Wat is het gevaar als Ksenia bij dit soort infecties antibiotica zou innemen?

Er bestaat momenteel al een grote groep bacteriën die niet meer met antibiotica kan worden afgeremd.

Onder welke verzamelnaam staan ze bekend?

Mensen die zich maanden of jaren niet hebben gewassen, worden vaak plots ziek na een wasbeurt. Hoe komt dat?

158

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

Sommige mensen hebben een okselgeur. Die ontstaat doordat bacteriën van het geslacht Corynebacterium zweet afbreken tot vetzuren met een onaangename geur. Er bestaan ook Staphylococcus-bacteriën die stoffen in zweet afbreken maar daarbij geen hinderlijke geurstoffen produceren. Hoe zou je die bacteriën kunnen gebruiken om okselgeur te

Lees de onderstaande voorbeelden. a

bestrijden?

Benoem het type communicatie in elk van de volgende voorbeelden.

b Bespreek hoe de communicatie de overlevingskansen bevordert. •

Honden en wolven zakken wat door hun voorpoten en buigen hun rug om aan soortgenoten aan te -

•

geven dat wat volgt een spel is. Zo wordt bijvoorbeeld aanvalsgedrag geoefend.

Hagedissen gebruiken feromonen om aan soortgenoten hun aanwezigheid duidelijk te maken en een

partner aan te trekken. -

•

Vissen hebben een zijlijnorgaan waarmee ze bewegingen in het water kunnen waarnemen. Op die

manier krijgen ze informatie over grootte, positie en beweging van andere organismen in hun buurt. -

•

De dominante mannetjes in een groep bavianen grommen dreigend naar de minder dominante dieren

om die op hun plaats te zetten. -

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

159

Hoe bestudeer je het gedrag van een dier objectief? Leg elke stap kort uit.

De dagen die korter worden en de temperaturen die afkoelen, zorgen voor hormonale veranderingen bij de edelherten. Mannetjes

vechten en burlen (het typische ‘brullen’ van

edelherten) om vrouwtjes voor zich te winnen

en te kunnen paren. Je kunt dat gedrag enkel in de herfst waarnemen, de rest van het jaar lokt

de aanwezigheid van andere herten dat gedrag

niet uit. Verklaar.

Wat is een sleutelprikkel en wat is het belang ervan?

Welke communicatievormen kun je onderscheiden bij de volgende vormen van aangeboren gedrag?

de bijendans

b het baltsen van vogels

160

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

Welke vormen van aangeleerd gedrag ontdek je in de volgende voorbeelden? a

Een onderzoeker vangt mezen in een bos en biedt ze een voedselkastje aan dat ze moeten openen met een hendeltje. Na enkele pogingen lukt het de mezen om het kastje te openen en het voedsel te bemachtigen.

b Diezelfde mezen worden na enige tijd weer in het bos uitgezet, samen met de voedselkastjes. Enkele weken later blijken heel wat mezen uit het bos de techniek van het openen van het voedselkastje te beheersen.

Eenden springen in het water als iemand met een zak het park binnenkomt.

d Een kind in het eerste leerjaar schrijft de nieuwe woordjes van die dag tien keer in zijn schrift, daarna leest het de woordjes nog eens voor.

Vrachtwagenchauffeurs merken het lawaai van de snelweg niet meer op.

Zijn de volgende vormen van gedrag aangeboren of aangeleerd? Beschrijf hoe het gedrag de overlevingskansen bevordert. a

Een koekoek legt zijn ei in het nest van een andere vogel. Zodra het jong uit het ei komt, duwt het de

andere eieren uit het nest.

b Meeuwen vliegen achter een tractor aan terwijl een boer het veld omploegt.

Een lieveheersbeestje trekt zijn pootjes en antennen in en doet alsof het dood is als het een predator

ziet.

d Katten snuffelen aan elkaar om elkaars lichaamsgeur te leren kennen.

Meer oefenen? Ga naar

. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 03

aan de slag

161

Notities

162

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

THEMA 04

163

CHECK IN

Uitstoot van varkens- en kippenstallen moet met 60 procent omlaag tegen 2030

tikstofgas zit overal om ons heen en is onschadelijk, maar als het zich gaat binden met zuurstof of waterstof ontstaan reactieve stikstofverbindingen die schadelijk zijn voor mens en milieu. Stikstofoxiden ontstaan door verwarmingsprocessen in verkeer, industrie of gebouwen; ammoniak ontstaat uit de mest van dieren. De Vlaamse regering heeft een akkoord bereikt over het stikstofdossier, een heikel dossier dat al een hele tijd op de regeringstafel lag. ‘Ik ben bezorgd over de wijze hoe we dit met onze boeren gaan realiseren, maar er is geen andere optie’, zei minister van Landbouw Hilde Crevits (CD&V). Vlaanderen gaat daarom onder meer de 40 meest vervuilende vee- en mestbedrijven sluiten. ‘Dit was een heel moeilijke beslissing’, zei minister van Omgeving Zuhal Demir (N-VA). ‘Het minste wat we voor die bedrijven kunnen doen is een correcte vergoeding voorzien.’

Naar: De Standaard, 23 februari 2022

Waarom zou het stikstofakkoord een heikel dossier zijn?

Varkens zorgen blijkbaar voor heel wat stikstofuitstoot. Waarom bevat hun urine zoveel stikstof?

Stikstof uit urine en uitwerpselen van dieren komt vrij onder de vorm van ammoniak in de lucht en een deel

daarvan daalt neer in natuurgebieden. In dit thema zien we dat stikstofverbindingen de bodem verrijken en een negatieve invloed op de natuur kunnen hebben. Hoe kun je zelf actief meehelpen aan de vermindering van de

stikstofuitstoot? Noteer twee voorstellen.

Omdat de landbouw erop is afgestemd om zo veel mogelijk te produceren, leven de organismen in een artificiële omgeving. In de natuur doet een probleem zoals beschreven in het artikel zich normaal gezien niet voor. Organismen en hun omgeving lijken daar als vanzelf op elkaar te zijn afgestemd. Hoe dat komt leren we in dit thema.

Hoe kan een leefplek voortdurend blijven voorzien in de noden van haar bewoners?

Welke factoren regelen het samenleven van al die organismen?

Wat kan het samenleven van al die organismen verstoren of ontregelen?

Hoe herstel je zulke verstoringen?

Welke invloed heeft klimaatverandering op een leefplek en haar bewoners?

We zoeken het uit!

164

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

check in

VERKEN

OPDRACHT 1

In de onderstaande tekening staan verschillende organismen afgebeeld. 1

Geef met pijlen aan wie welk voedsel tot zich neemt.

Noteer bij elk organisme de rol die het vervult in de voedselketen. Kies uit:

consument – producent – reducent

OPDRACHT 2

Planten zijn producenten omdat ze met behulp van zonlicht materie produceren. Plaats achter elke zin de juiste letter(s). Kies uit:

producenten (P) – consumenten van de eerste orde (C1) – consumenten van de tweede orde (C2)

Deze organismen maken organische stoffen uit anorganische stoffen. Deze organismen zijn heterotroof. Deze organismen eten enkel planten. Deze organismen zijn grotendeels autotroof. Deze groep bevat de vlees- en alleseters.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

verken

165

OPDRACHT 3

In de onderstaande tabel staat een aantal stoffen opgesomd. Bepaal of je te maken hebt met een anorganische of organische stof. Anorganische stof

Organische stof

glucose in het bladmoes van een plant koolstofdioxide in het bladmoes van een plant of in de longen van een muis koofstofdioxide in de atmosfeer

koolhydraten in de stam van een boom lipiden in de vrucht van koolzaad nitraationen in het bodemwater

OPDRACHT 4

Energie kan in verschillende vormen worden omgezet, maar kan nooit verloren gaan. Vul in de onderstaande tekst de ontbrekende termen aan. Kies uit:

chemische energie – lichtenergie – bewegingsenergie – warmte-energie

Tijdens de fotosynthese wordt

zoals koolhydraten, eiwitten en vetten die veel

omgezet in organische verbindingen bevatten.

Veel dieren voeden zich met planten en gebruiken die energie voor hun activiteiten. Tijdens de ademhaling, een soort van voorzichtige verbranding in het lichaam, wordt die energie uit de organische verbindingen omgezet. Zo zet een marathonloper zijn maaltijd om in heel wat en

166

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

verken

HOOFDSTUK 1

Î Wat is een ecosysteem? LEERDOELEN Je kunt al: M uitleggen dat heel wat soorten met elkaar in interactie gaan; M uitleggen dat stofomzettingen, stofuitwisselingen en mens en dieren;

energieomzettingen nodig zijn voor het overleven van M de rol van enkele biotische en abiotische factoren tijdens een terreinstudie onderzoeken;

M uitleggen wat de rol is van producenten, consumenten en reducenten in voedselrelaties. Je leert nu:

M de begrippen habitat, biotoop, levensgemeenschap en ecosysteem omschrijven;

Ecosystemen hebben nog nooit zo onder druk gestaan als nu. Ze worden overal bedreigd

M aantonen dat biotische- en abiotische factoren in een

door menselijke activiteiten: vervuilde

ecosysteem het overleven van organismen positief en negatief beïnvloeden;

rivieren, rooien van bossen en microplastics in zee zijn hier enkele voorbeelden van.

M wat het belang is van materiekringlopen, energiestroom

Nochtans zijn wij afhankelijk van deze

en biodiversiteit voor het goed functioneren van een ecosysteem;

M illustreren dat ook de mens afhankelijk is van ecosystemen om te overleven.

ecosystemen om te overleven. In dit hoofdstuk definiëren we een gezond ecosysteem en onderzoeken we welke factoren de duurzaamheid van een ecosysteem mee bepalen.

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

De Europese boomkikker (Hyla arborea) is een van de weinige kikkersoorten die meer dan negentig procent van zijn tijd op het land doorbrengt. Soms kruipen ze in bomen van wel tien meter hoog. Dat de boomkikker zo goed kan klimmen, komt door de slijmproducerende kliercellen op zijn buik en de hechtschijfjes onderaan de poten. De

video: boomkikker

hechtschijfjes bestaan uit vele fijne kanaaltjes waaruit een kleverig vocht komt. De grasgroene boomkikker leeft vooral in de overgang van struik naar bos, vlak bij een poel. Een poel is een geïsoleerde, stilstaande en ondiepe

S Afb. 125 De lange tenen van de boomkikker monden uit in hechtschijfjes waarmee ze aan plantoppervlakken kunnen kleven.

waterpartij die niet met een naburige beek of rivier in verbinding staat. Voor volwassen exemplaren van de soort is de struikrijke omgeving de eigenlijke habitat. De habitat is een synoniem voor de precieze leefplek van één bepaalde soort. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

167

In april dalen de mannetjes af naar de naburige voortplantingspoelen. Daar kwaken ze vaak in koor en lokken zo de vrouwtjes. Het luide ‘kékékékéké’ van de mannetjes hoor je vaak tot op grote afstand. Wanneer een vrouwtje daarop reageert en naar het mannetje toe komt, klimt hij op haar rug. video: geluid boomkikker

Op het moment dat het vrouwtje eitjes afzet, wordt ze door het mannetje bevrucht. De bevruchte eitjes komen in kleine hoopjes in het water terecht; het is kikkerdril. In een tiental weken tijd, afhankelijk van de omgevingstemperatuur, groeien de bevruchte eitjes uit tot kikkervisjes en later tot kleine boomkikkers. De kikkervisjes leven van rondzwevende algen en kleine planten. Voor de kikkervisjes vormt het ondiepe water aan de rand van de poel hun habitat. Vandaar dat boomkikkers het beste gedijen op een plaats waar bomen en struikgewas te vinden zijn, maar ook in een

nabijgelegen poel.

OPDRACHT 5

Hieronder zie je zes foto’s van biotopen. Omcirkel de twee waar je de meeste kans maakt om boomkikkers te vinden.

Bij een poel leven natuurlijk niet alleen boomkikkers. Je treft er ook tal van andere organismen: amfibieën, vissen, waterplanten, oeverplanten, insecten, vogels … In visarme poelen tref je bijvoorbeeld ook de kamsalamander. Net als bij de boomkikker kunnen de larven van de kamsalamander zich goed ontwikkelen wanneer de instroom van karpers of snoek via beken en riviertjes beperkt is.

S Afb. 126 Kamsalamander

168

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Ook algen in het water en de doornige braamstruik aan de oever zorgen respectievelijk voor voedsel voor de kikkervisjes en voor beschutting voor de volwassen exemplaren. De blauwe reiger beïnvloedt op zijn beurt rechtstreeks het voortbestaan van de boomkikker door hem op te eten. Maar onrechtstreeks beïnvloeden de braamplanten weer het aantal blauwe reigers. Hoe meer bescherming de boomkikker vindt, hoe minder makkelijk de reiger aan eten kan geraken. W Afb. 127 Blauwe reiger

OPDRACHT 6

Het overleven van een of meerdere soorten hangt af van de interactie met de andere soorten en met de omgeving. Hieronder zie je een voorbeeld van leven in een poel. Vul in de onderstaande tekst de ontbrekende termen aan. Kies uit:

niche – biotoop – habitat – levensgemeenschap

Het geheel van alle samenlevende organismen die een positieve of negatieve invloed op elkaar uitoefenen noemen we een

; de plaats waar ze samenleven in de

poel en de oever samen vormt hun

Aan het wateroppervlak zijn heel wat kleine waterinsecten bijzonder goed in het verzamelen van aas of het vangen van prooien. Schaatsenrijders

concurreren met soortgenoten voor de kleine kevertjes en vliegjes die in het

open water vallen.

Ook bootsmannetjes leven aan het wateroppervlak. Die bijna 2 cm grote rugzwemmers lusten vooral grotere dieren, bijvoorbeeld kikkervisjes van boomkikkers, maar ook salamanderlarven, keverlarven en kleine visjes zoals stekelbaarsjes. Hoewel schaatsenrijders en bootsmannetjes dezelfde

S Afb. 128 Schaatsenrijder

bewonen, zijn

het geen voedselconcurrenten: schaatsenrijders ruimen de in het water gevallen insecten op, terwijl bootsmannetjes geheel andere soorten in aantal beperken. Ze hebben dus een verschillende rol of .

Daardoor kunnen beide soorten perfect in dezelfde

wonen zonder elkaar weg te

concurreren.

S Afb. 129 Bootsmannetje

De gewone vijverloper loopt net als de schaatsenrijder over het wateroppervlak, maar hij is veel trager. Ook hij eet alles op wat in het water valt en kleiner is dan hijzelf. De vijverloper blijft echter noodgedwongen uit de buurt van zijn snellere neef, de schaatsenrijder: de schaatsenrijder zou hem telkens te snel af zijn. Om die reden tref je de vijverloper enkel aan tussen de waterplanten aan de rand van de poel. Soorten met dezelfde kunnen onmogelijk samenleven in dezelfde

S Afb. 130 Gewone vijverloper

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

169

• Een levensgemeenschap is het geheel van alle samenlevende organismen die rechtstreeks of onrechtstreeks een positieve of negatieve invloed op elkaar uitoefenen. • Een habitat is de leefplek van één soort. • Een biotoop is de leefplek van een levensgemeenschap. • De manier waarop een soort omgaat met zijn omgeving en de rol die hij daarbij opneemt, noemen we zijn niche. Een niche wordt bijvoorbeeld bepaald door wat het organisme eet en hoe het omgaat

met de biotische en abiotische factoren van de omgeving.

Niet alleen de populatiegrootte van de boomkikker, maar ook de

samenstelling van de gehele levensgemeenschap bij een poel blijft min of

meer constant. Toch wordt de ene soort opgegeten door de andere, sommige organismen worden ziek of sterven en ook de omgeving werkt voortdurend in op de overlevingskans van organismen. Ondanks die permanente wisselwerking blijven de aantallen stabiel.

OPDRACHT 7

Heel wat factoren op een plek beïnvloeden het leven en overleven van de boomkikker als soort. In de tabel hieronder vind je er een aantal. Geef met behulp van een kruisje aan of het hier over een abiotische of biotische factor gaat.

Heeft die een positieve of negatieve invloed op de boomkikker? Plaats een + of -.

Beschrijving factor

Abiotisch

Biotisch

+/-

ondiepe, open poelen met veel zonlicht

goed ontwikkelde oevervegetatie met struiken en bomen veel huizen en een straat in de buurt aanwezigheid van vis in de poel

verzuring van de vijver door de nabijheid van een naaldbos

een muggenplaag

aanwezigheid van de groene kikker

De invloeden van de biotische en abiotische factoren op de bewoners van een biotoop zorgen ervoor dat het systeem zichzelf kan onderhouden. Dat systeem is een evenwichtig ecosysteem. Voorbeelden van een ecosysteem zijn: een poel, een loofbos, een grasveld, de Noordzee, een zoetwaterplas … Om een ecosysteem in evenwicht te houden, spelen meerdere elementen een rol.

170

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Biotische factoren zijn invloeden van andere levende wezens op het overleven en voorkomen van een soort. Abiotische factoren zijn invloeden van de niet-levende omgeving op het overleven en voorkomen van een soort. Biotische en abiotische factoren kunnen de overlevingskans van organismen zowel positief als negatief beïnvloeden. Een ecosysteem is het geheel van een biotoop en de daarin voorkomende levensgemeenschap, samen met de biotische en abiotische factoren. Dankzij de invloeden van die factoren kan de

Maak oefening 1 op p. 219.

Welke factoren zijn noodzakelijk om een ecosysteem in evenwicht te houden?

levensgemeenschap zichzelf onderhouden.

2.1 Wat is het belang van voedsel voor een evenwichtig ecosysteem? A

Functies van organismen in een voedselketen

Planten en dieren, alles wat leeft moet eten. Het voedsel dient als bouwsteen voor groei en herstel en het levert energie om te overleven. De koolmees eet rupsen en voert de rupsen aan zijn jongen. Jonge koolmezen eten wel zeventig rupsen per dag. De meeste rupsen eten bladeren. Koolmezen worden op hun beurt opgegeten door andere dieren, bijvoorbeeld door de

boomvalk.

eikenblad

rups

koolmees

boomvalk

S Afb. 131 Voedselketen

Op basis van die relatie tussen organismen kun je ze rangschikken in een voedselketen. Een voedselketen is een aaneenschakeling van organismen, waarbij een organisme uit de keten zich voedt met de vorige schakel en zelf voedsel is voor de volgende schakel. Voedsel, en dus materie, wordt doorgegeven.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

171

Op basis van hun rol in de voedselketen kun je producenten en consumenten onderscheiden. Producenten in een ecosysteem produceren energierijke, organische stoffen die hoofdzakelijk opgebouwd zijn uit de chemische elementen O, C, H, N en P. Om die energierijke organische stoffen aan te maken, halen die producenten de nodige elementen uit eenvoudige energiearme anorganische stoffen die aanwezig zijn in de lucht, in het water of in de bodem. Energiearm betekent dat de verbindingen slechts een kleine

S Afb. 133 Rupsen eten bomen kaal.

S Afb. 132 De koolmees eet in de broedtijd rupsen en insectenlarven.

hoeveelheid energie bevatten.

Om alle stoffen aan te duiden die door organismen geproduceerd worden, gebruikt men de term biomassa. Biomassa is dus niets anders dan organische energierijke stof. Water en andere organische stoffen die gevormd zijn door geologische processen, zoals steenkool, aardgas of krijt, horen daar

niet bij.

Producenten maken zelf energierijke stoffen aan tijdens de fotosynthese. Ze zetten met behulp van lichtenergie anorganische energiearme stoffen (CO2

en H2O) om in zuurstofgas (O2) en in de energierijke organische stof glucose.

Omdat ze zelf energierijke stoffen kunnen aanmaken, zijn ze autotroof. Producenten vormen het begin van elke voedselketen. Organismen die planten en andere dieren opeten of consumeren, zijn consumenten. Zij halen energierijke organische stoffen bij andere

organismen door die op te eten; ze zijn heterotroof. Er zijn meerdere

172

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

soorten consumenten. Een speciale groep consumenten zijn de detrivoren of detrituseters. Ze eten plantaardige of dierlijke resten (detritus). Een regenworm is een detrivoor die plantaardig afval eet. Na vertering van het organische afval bevatten zijn uitwerpselen nog altijd onvolledig verteerd organisch materiaal.

hoofdstuk 1

OPDRACHT 8

Benoem in de rechterkolom de consumenten waarvan sprake is in de voorbeelden. Kies uit: omnivoor – herbivoor – carnivoor – detrivoor – frugivoor (fruiteter) – aaseter Regenwormen die in de composthoop leven. Mestkevers die van dierlijke mest leven.

De bosuil die een zelf gevangen muis eet.

De vale gier die van een karkas van een dood schaap eet.

De mensen die plantaardig en dierlijk voedsel eten. De lijster die lijsterbessen eet.

Het przewalskipaard dat in woestijngebied graast.

Producenten vormen de start van elke voedselketen, daarna volgen de verschillende soorten consumenten. Planteneters zijn altijd de tweede schakel van een voedselketen. Omdat het de eerste groep consumenten uit de keten is, worden ze consumenten van de eerste orde genoemd. De derde schakel in de voedselketen zijn de vleeseters die leven van planteneters. Het

zijn consumenten van de tweede orde. Vleeseters die de vorige vleeseters uit de keten opeten, worden de consumenten van de derde orde genoemd enz. Sommige dieren eten meerdere soorten of worden door meerdere organismen opgegeten. Op die manier zijn voedselketens verbonden tot een voedselweb. Dankzij die talrijke voedselrelaties wordt er in het ecosysteem voortdurend materie van het ene naar het andere organisme doorgegeven.

vos

valk lynx

konijn

muis

planten

GENIE Biologie GO! 4.1

eekhoorn

W Afb. 134 Voedselketens zijn een onderdeel van een voedselweb.

THEMA 04

hoofdstuk 1

173

Verlies van biomassa per trofisch niveau

Zoals je al eerder leerde, ontstaat er tussen prooi en predator meestal een dynamisch evenwicht. Daardoor fluctueert het aantal soorten en dus ook de hoeveelheid voedsel binnen een voedselrelatie. Dat heeft gevolgen voor de volgende schakels in de voedselketen. Die effecten zijn niet duidelijk af te leiden uit de figuur van een voedselketen of het voedselweb. Om die aantallen weer te geven, is er een andere voorstelling nodig: de voedselpiramide.

consument van de 3e orde heterotroof carnivoor

consument van de 2e orde heterotroof carnivoor

consument van de 1e orde heterotroof herbivoor

autotrofe producent

S Afb. 135 Voedselpiramide van aantallen

De voedselpiramide is een kwantitatieve voorstelling van voedselrelaties in een ecosysteem. Elke verdieping van de piramide komt overeen met één schakel uit de voedselketen of met een bepaald voedselniveau of trofisch niveau van de piramide. In deze voorstelling wordt het aantal vertegenwoordigers weergegeven dat per schakel in de voedselketens aanwezig is.

Als je dat voor een bos bekijkt, zie je dat de weergave van de aantallen per

174

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

niveau niet altijd een duidelijk beeld geeft van de hoeveelheid voedsel die er per trofisch niveau aanwezig is. Dat komt omdat één boom veel meer massa bevat dan één rups, maar er zijn minder bomen dan rupsen. Daarom is het duidelijker om elk trofisch niveau weer te geven door de hoeveelheid biomassa die het vertegenwoordigt. Dat is, zoals we al gezien hebben, de massa van alle materiaal dat door organismen geproduceerd wordt.

hoofdstuk 1

OPDRACHT 9

Op een stuk bos werd een inschatting gemaakt van het aantal individuen dat van enkele soorten (koolmezen, eikenbomen, boomvalken en rupsen) aanwezig is. 1

Bouw met die organismen een voedselketen op.

Bereken in de laatste kolom de totale biomassa die van elke soort aanwezig is.

boomvalken

koolmezen

182

rupsen

71 090

eikenbomen in bos

103

Massa per individu

Schatting totale biomassa

220 g

Aantal individuen

22 g

0,6 g

10 ton

Stel die hoeveelheden voor in een voedselpiramide. Zorg dat de oppervlakte van elk voedselniveau

min of meer overeenkomt met de geschatte biomassa.

OPDRACHT 10

DOORDENKER

In het voorstellen van de biomassa van opeenvolgende niveaus van een ecosysteem ontstaat een piramide en bijvoorbeeld geen kubus. Hoe verklaar je dat?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

175

Uit de opdracht kun je afleiden dat bij een gezond ecosysteem de biomassa daalt bij elke overgang naar een hoger trofisch niveau. Je ziet ook hoeveel biomassa doorstroomt naar boven. We noemen dat de piramide van biomassa. Uit de piramide van biomassa valt op dat er een gedeelte aan biomassa is dat niet doorstroomt naar het volgende trofisch niveau. Er wordt dus slechts een deel van het opgenomen voedsel als bouwstof en brandstof voor het volgende trofisch niveau gebruikt. Er is een afname van de hoeveelheid organische stoffen die als voeding dient voor het volgende trofisch niveau.

consument van de 3e orde

consument van de 2e orde

consument van de 1e orde

producenten

S Afb. 136 Piramide van biomassa: in een gezond ecosysteem is de biomassa van de producenten steeds groter dan de biomassa van de consumenten van de eerste orde.

OPDRACHT 11

In het onderstaande schema staat een piramide voor biomassa afgebeeld. Welk proces hoort op welke plaats in het schema? Vul aan met de juiste afkorting uit de rechterkolom van de tabel. Afkorting

Tijdens de celademhaling wordt een deel van de opgenomen biomassa verbonden

Proces

met zuurstof (verbranding) waardoor energie, koolstofdioxide (CO2) en water

(H2O) vrijkomen. Die energie dient voor het op gang houden van de eigen

levensprocessen.

Interessante bouwstoffen die worden opgegeten, worden gebruikt voor de aanmaak

van bijvoorbeeld eigen lichaamseiwitten. Een deel van de biomassa wordt niet opgegeten. Denk maar aan: organismen die sterven zonder dat ze worden gegeten, prooien die niet (volledig) worden opgegeten, de aanwezigheid van onverteerd materiaal in de uitwerpselen …

176

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

afgestorven organismen

Uit de figuur uit opdracht 11 volgt dat er een pakketje biomassa is dat niet

doorstroomt naar het volgende trofisch niveau. Er kan dus slechts een gedeelte van het opgenomen voedsel door het volgende trofisch niveau als bouwstof dienen. Dat verlies van biomassa leidt dus tot het afnemen van het aantal consumenten naarmate de voedselketen langer wordt. Zo zijn er vaak slechts één of twee boomvalken te vinden in een bos, terwijl er duizenden planten en rupsen voorkomen.

De materiekringloop als basis van een ecosysteem in evenwicht

Het gedeelte van het organisch materiaal dat in afb. 137 (naar rechts) verloren lijkt te gaan bij de overgang naar een hoger trofisch niveau, dient wel nog als voedsel voor andere organismen zoals bacteriën en schimmels. Die organismen zijn reducenten. Zij breken dat organisch materiaal af tot eenvoudige anorganische verbindingen, zoals koolstofdioxide (CO2), water (H2O), ammonium (NH4+), nitrieten (NO2-) en nitraten (NO3-). De energie die

daarbij vrijkomt, gebruiken de reducenten om te overleven.

De energiearme anorganische verbindingen, die door de reducenten worden vrijgezet, komen in de bodem terecht als opgeloste stoffen, of in de atmosfeer als gas. Planten kunnen die verbindingen opnemen en hergebruiken om in de fotosynthese opnieuw organische stoffen op te bouwen. Op die manier vullen de producenten de biomassa opnieuw aan.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

177

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

afgestorven organismen

biomassa voor reducenten

S Afb. 137 Van voedselpiramide naar kringloop van materie

Het verlies van biomassa dat je in de voedselpiramide kunt waarnemen, toont enkel een vermindering van het beschikbare voedsel voor een volgend trofisch niveau, maar het is geen verlies voor het ecosysteem. De verloren biomassa wordt door de reducenten uit het ecosysteem gebruikt als energiebron en omgezet in stoffen die door producenten worden gebruikt om nieuwe organische stoffen op te bouwen. Dankzij de reducenten wordt de voedselketen gesloten en ontstaat er een materiekringloop. Dankzij het

voortdurende hergebruik van materie kan een ecosysteem gezond blijven.

178

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 12

Vul de termen producenten, consumenten van de eerste orde, consumenten van de tweede orde en

In de onderstaande tekening staat een materiekringloop afgebeeld.

reducenten aan in de kaders.

Maak een kringloop door vijf pijlen te trekken.

•

Twee blauwe pijlen die de opname van biomassa weergeven naar een consument.

•

Een groene pijl voor de opname van anorganische stoffen uit de bodem door producenten.

•

Twee oranje pijlen die lopen van de producenten en de consumenten van tweede orde in de richting van de reducenten.

Paddenstoelen (1), klavers (2) en koolmezen (3) kunnen ook voorkomen in deze omgeving. Zet het

bijbehorende cijfer in de buurt waar je ze kunt verwachten.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

179

Je kunt voedselrelaties tussen de organismen van een levensgemeenschap voorstellen in een voedselketen of in een voedselweb. Die voedselrelaties hebben als gevolg dat materie wordt doorgegeven van het ene naar het andere organisme in een levensgemeenschap. Op basis van hun rol in de voedselrelaties worden organismen ingedeeld in twee groepen: • de producenten vormen de basis van elke voedselrelatie. Ze zijn autotroof: ze maken energierijke organische stoffen uit energiearme anorganische stoffen met behulp van lichtenergie; • de consumenten voeden zich met energierijke organische stoffen: ze zijn heterotroof. Op basis van het dieet van de consumenten kun je herbivoren, carnivoren en omnivoren onderscheiden. Een voedselpiramide is een kwantitatieve voorstelling van de voedselrelaties per trofisch niveau. Er wordt

aangegeven hoeveel biomassa er voor een volgend trofisch niveau beschikbaar is en hoeveel biomassa er per niveau verloren gaat.

Reducenten gebruiken de biomassa die niet doorstroomt

organische stoffen

naar een volgend trofisch niveau als voedselbron.

Zij zetten dat energierijk organisch materiaal om in

consumenten

energiearme anorganische stoffen die opnieuw bruikbaar

zijn voor de producenten. Dankzij de reducenten wordt de

organische (afval)stoffen

voedselketen gesloten en ontstaat er een kringloop van

producenten

organische (afval)stoffen

materie of materiekringloop. Die materiekringloop vormt de basis voor een evenwichtig ecosysteem; zonder die

kringloop kan een ecosysteem zichzelf niet onderhouden.

reducenten

Maak oefening 2 op p. 219.

anorganische stoffen

Voorbeelden van kringlopen

Aangezien materie telkens hergebruikt wordt en in andere vormen voorkomt, ontstaan er kringlopen. Je kunt van elk element de cyclus volgen die het in de kringloop aflegt. Voor een ecosysteem zijn de vier belangrijkste materiekringlopen de waterkringloop, de stikstofkringloop, de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop.

De waterkringloop

Ongeveer 70 % van het aardoppervlak is bedekt met water. Water is onmiskenbaar de belangrijkste molecule op aarde. Water maakt leven mogelijk en houdt het ook in stand. Niet drinken is al na een viertal dagen fataal. Alle levende organismen bestaan voor een groot deel uit water. Een mens bestaat gemiddeld voor 68 % uit water. Het water op aarde is voortdurend in beweging en vormt een circulatie die we de waterkringloop noemen: 1

Door opwarming van de zon en door transpiratie verdampt water op het aardoppervlak.

De waterdamp stijgt, maar in hogere luchtlagen zal hij door lagere temperaturen condenseren tot wolken.

180

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Wolken verplaatsen zich met de luchtstromen.

Water komt dan elders onder de vorm van neerslag uit de wolken terug op het aardoppervlak terecht. Afhankelijk van de temperatuur kan dat regen, hagel of sneeuw zijn.

Een deel van de neerslag komt weer terecht in oceanen, zeeën of rivieren. Van daaruit kan het door opwarming opnieuw verdampen. Een gedeelte dringt door de bodem en komt in het grondwater terecht. Uiteindelijk zal ook langs die weg het water afvloeien naar zee.

transport

condensatie

neerslag

ademhaling verdamping

afvoer via oppervlakte

ademhaling

consumenten

verdamping

N producenten

opname door planten

transport

doorsijpeling in grondwater

S Afb. 138 De waterkringloop

Producenten en consumenten wisselen ook voortdurend water uit: • producenten nemen bodemwater op via de wortels; ze hebben dat nodig om aan fotosynthese te doen. Via de huidmondjes in de bladeren kunnen ze water verliezen door verdamping;

• consumenten vullen hun vochtgehalte voortdurend aan door water te drinken. Bij het ademen en via de uitscheiding verliezen ze water. Dat komt in de lucht of in de bodem terecht.

Water gaat dus niet verloren. In de waterkringloop circuleert water tussen zee, wolken en neerslag. Water wordt ook voortdurend uitgewisseld tussen producenten en consumenten. D2

De stikstofkringloop

De stikstofkringloop geeft de weg weer die het stikstofatoom in een ecosysteem volgt. Stikstof zit in heel wat organische verbindingen die een belangrijk bestanddeel zijn van alle organismen. Het is een essentieel element in eiwitten, maar het komt ook voor in erfelijk materiaal en in bladgroen. Alle organismen moeten hun stikstof dus ergens vandaan halen. De grootste voorraad stikstof bevindt zich in de atmosfeer in de vorm van stikstofgas (N2). Atmosferische stikstof in de vorm van gas is helaas geen

bron omdat de binding of fixatie van die gasdeeltjes in eiwitten niet zomaar mogelijk is. GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

181

Ook planten kunnen dat gas niet gebruiken voor hun eiwitproductie. Heterotrofe organismen halen de nodige stikstof, net zoals alle andere voedingsstoffen, uit hun voeding. Planten zijn aangewezen op nitraat- (of NO3-) en ammoniumionen (of NH4+) die ze met hun wortels uit de bodem

en het bodemwater halen. Die anorganische stikstofverbindingen moeten voortdurend worden aangevuld, anders zou er al snel een tekort van ontstaan. 1

Stikstof kan echter via verschillende processen worden vastgelegd in een vorm die bruikbaar is voor planten. Het proces waarbij stikstofgas (N2) uit de lucht vastgelegd of gefixeerd wordt in ammonium (NH4+) en

nitraten (NO3-) noemt men stikstoffixatie. Dat gebeurt voornamelijk met

behulp van stikstoffixerende bacteriën; zij vormen met N2 uit de lucht

ammonium- en nitraationen. De in de lucht aanwezige stikstof wordt zo bruikbaar voor de plant.

Er is nog een andere manier waarop stikstof ter beschikking komt van de plant. Je weet al dat er bij de overgang tussen elk trofisch niveau

verlies is van biomassa. Dat komt door het afsterven van organismen en

door onverteerde resten in uitwerpselen. Daarin zit stikstof verankerd in

eiwitten en in erfelijk materiaal. Door tussenkomst van reducenten wordt

de stikstof in het organisch materiaal omgezet in een vorm die bruikbaar is voor planten. Die afbraak van organische stikstofverbindingen noemt men ook stikstofdissimilatie en gebeurt in verschillende stappen. In een eerste stap zetten bepaalde bacteriën stikstof uit eiwitten om naar ammoniumionen (NH4+), daarna worden die door weer andere bacteriën

omgezet tot nitraationen (NO3-).

bacteriën

voedsel

ammonium NH4+

nitraat NO3-

organische stof

anorganische stof

S Afb. 139 Rol van bacteriën in stikstofdissimilatie

De planten nemen de nitraationen (NO3-) en in mindere mate

ammoniumionen (NH4+) op om er organische stikstofverbindingen mee te maken. Dat proces waarin organische stikstofverbindingen worden opgebouwd, is de stikstofassimilatie. 3

Voor dieren zijn die anorganische ionen geen geschikte stikstofbron. Voedsel dat veel nitraat bevat, is zelfs schadelijk voor dieren. Planteneters geraken aan de nodige stikstof door het nuttigen van plantaardige eiwitten, die dan in dierlijke eiwitten worden omgezet. Ook dat proces van omvormen naar andere stikstofverbindingen is stikstofassimilatie. De dierlijke eiwitten worden in de volgende schakels van de voedselketen doorgegeven.

182

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Ten slotte kunnen nitraten door denitrificerende bacteriën worden omgezet naar stikstofgas (N2) dat in de lucht terechtkomt. Dat proces

noemt men de denitrificatie; het vindt plaats als er te weinig O2 aanwezig

is in de bodem. Dat is bijvoorbeeld het geval wanneer de bodem oververzadigd is met water waarin weinig zuurstofgas oplost.

In de kringloop zie je dat stikstof telkens opnieuw kan worden gebruikt, zij het in een andere moleculaire verbinding. Stikstof gaat dus niet verloren voor het ecosysteem. Dankzij die kringloop beschikken alle organismen van de levensgemeenschap over voldoende stikstofhoudende verbindingen om in

OPDRACHT 13

leven te blijven.

In de onderstaande figuur staan de verbindingen waarin het stikstofatoom zich kan bevinden. Vul de kaders aan. Kies uit:

N2-gas in atmosfeer – N in anorganische stoffen – N in plantaardige eiwitten – N in dierlijke eiwitten –

N in organische afvalstoffen

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

183

OPDRACHT 14

DOORDENKER

Een vos komt aan de rand van een bos aan zijn einde. Onder welke vorm bevindt het stikstofatoom zich in het kadaver?

Welke stappen zijn er nodig om die vorm van stikstof om te vormen tot nitraat?

WATERKRINGLOOP

STIKSTOFKRINGLOOP

transport

condensatie

neerslag

denitrificatie

fixatie

consumenten

ademhaling transpiratie

organische N-verbindingen

producenten

verdamping

N in organische (afval)stoffen

consumenten

anorganische N-verbindingen

bacteriën reducenten

infiltratie grondwater

De waterkringloop is het circuleren van water tussen zee, wolken en neerslag. De stikstofkringloop geeft de weg weer van het stikstofatoom in een ecosysteem.

De belangrijke functies van micro-organismen

OPDRACHT 15 ONDERZOEK

Test het zelfreinigende vermogen van een beek of vijver aan de hand van Labo 06 bij het onlinelesmateriaal.

Je hebt al kunnen vaststellen dat micro-organismen als reducenten een cruciale rol hebben in de continuïteit van materiekringlopen. Ze ruimen dood organisch materiaal op en maken nutriënten opnieuw beschikbaar voor de producenten. Van die omzettingen wordt gebruik gemaakt om water te zuiveren.

184

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 16

Vul de correcte termen aan in de tekst. Kies uit: organische stoffen – anorganische stoffen – reducenten – zuurstofgas – stikstofgas – rietvelden Soms worden gebruikt om afvalwater te zuiveren. De wortelstokken van het riet vormen een ideale voedingsbodem voor bacteriën en andere micro-organismen. Als materiaal

dat zwaarder is dan water, zoals uitwerpselen en dode

S Afb. 140 Naast riet worden ook andere planten in natuurlijke waterzuiveringssystemen gebruikt.

planten of dieren, naar de organismen dat af tot Het

(vooral CO2).

dat de micro-organismen daarvoor nodig hebben,

wordt door de luchtstengels van het riet continu aangevoerd. De nutriënten die de reducenten uit

organisch afval in het water vrijzetten, worden dan door het riet opgenomen voor de productie van

. Een overmaat aan stikstof in nitraten kan door andere bacteriën dat vrijkomt in de atmosfeer. De

dan weer worden omgezet tot

sluiten op die manier ook de voedselketen in een aquatisch

milieu.

Omdat de reducenten zuurstofgas nodig hebben voor de afbraak van organisch materiaal, is een natuurlijke waterzuivering efficiënter naarmate het water beter belucht is. De zuiverende capaciteit van stromend water is daarom beter dan die van stilstaand water. Opdat de materie in een ecosysteem kan worden hergebruikt, zijn microorganismen onontbeerlijk.

Reducenten zoals micro-organismen en schimmels spelen een sleutelrol in kringlopen. Zij voeden zich met de biomassa die niet doorstroomt naar een volgend trofisch niveau. Hun afvalstoffen bevatten de elementen/ionen die de producenten nodig hebben om nieuwe organische stoffen aan te maken.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

185

2.2 Wat is het belang van energie voor een evenwichtig ecosysteem? Alle organismen hebben energie nodig om te overleven. Ze hebben energie nodig om te bewegen, om stoffen in het lichaam te transporteren, om voedsel te verteren ... Heterotrofe organismen halen die energie uit voedsel dat energierijke organische stoffen bevat, zoals suikers, eiwitten en vetten. Die energierijke organische verbindingen zijn net die verbindingen die samen de biomassa vormen. Een hoeveelheid biomassa komt dus overeen met een

bepaalde hoeveelheid chemische energie.

OPDRACHT 17

Consumenten zullen een deel van die biomassa als voedsel opnemen en een deel daarvan zal worden omgezet in lichaamseigen materiaal zoals cellen. Biomassa gaat als het ware over naar nieuwe biomassa. Met welke vorm van energieovergang hebben we te maken?

In elke schakel van de voedselpiramide zie je dat biomassa als voedsel wordt

opgenomen door de organismen van een volgend trofisch niveau. Tegelijk met de biomassa wordt er dus ook energie doorgegeven. Aangezien niet alle biomassa als voeding dient, gaan er voor de organismen van het volgende trofisch niveau organische stoffen en dus tegelijk ook energie verloren. Dat kon je duidelijk afleiden uit de voedselpiramide van biomassa. De opgenomen organische stoffen worden gedeeltelijk gebruikt als bouwstenen voor organische moleculen, weefsels en organen, dus voor de aangroei van biomassa. Je leerde ook dat een deel van de opgenomen energierijke organische stoffen wordt gebruikt als brandstof voor het leveren van de energie die nodig is voor het op gang houden van de eigen

levensprocessen. Dat verbrandingsproces gebeurt bij alle eukaryoten in de mitochondriën, de energiecentrales van de cel. Door energierijke stoffen in de aanwezigheid van zuurstofgas (O2) te verbranden, produceren de mitochondriën energie die bruikbaar is voor de cellen. Dat proces is

de celademhaling. Het gevolg is dat de biomassa met elk trofisch niveau afneemt, waardoor er ook telkens minder energie overblijft. Verder is niet alle energie die bij de verbranding vrijkomt ook bruikbaar voor de cellen, want de meeste energie komt vrij onder de vorm van warmte.

186

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

bouwstenen

voedsel energierijke

nodig voor de groei nodig voor herstel van beschadigde weefsels

nodig voor levensprocessen

organische stoffen of biomassa

nodig om arbeid te leveren

energie

warmte

S Afb. 141 Energierijke organische stoffen of biomassa gebruiken organismen als bouwstoffen en als brandstof.

Enkel via het doorgeven van biomassa wordt er energie doorgegeven naar het volgende trofisch niveau, maar er gaat voortdurend energie verloren

via het verlies van biomassa, via de celademhaling en als warmte. Dat heeft tot gevolg dat naarmate het trofisch niveau stijgt, er steeds minder energie beschikbaar is.

Die afname van de hoeveelheid chemische energie die voor het volgende

trofisch niveau beschikbaar is, kan ook in piramidevorm worden

weergegeven. Die voorstelling noemen we de piramide van energie van een

ecosysteem.

10 J

voedselniveau 4 consument derde orde

voedselniveau 3 consumenten tweede orde

100 J

1000 J

voedselniveau 2 consumenten eerste orde

10 000 J

voedselniveau 1 producenten

1 000 000 J

zonne-energie

S Afb. 142 Piramide van energie in het ecosysteem ‘grasland’

Slechts ongeveer 10 % van de chemische energie, die aanwezig is in een bepaald voedselniveau, is beschikbaar voor het volgende voedselniveau.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

187

OPDRACHT 18

In het onderstaande schema staat een piramide voor biomassa afgebeeld. Welk proces hoort op welke plaats in het schema? Vul aan met de juiste term uit de rechterkolom van de tabel. Proces

Term

Bij de start ontvangen de producenten hun energie van de zon en kunnen zo aan

fotosynthese doen. Tijdens de celademhaling wordt een deel van de biomassa verbonden met zuurstof

(verbranding) waardoor energie, koolstofdioxide (CO2) en water (H2O) vrijkomen. Die

energie dient voor het op gang houden van de eigen levensprocessen.

Interessante bouwstoffen in de voeding worden gebruikt voor de aanmaak van eigen lichaamseiwitten.

Er is verlies van biomassa.

Veel energie komt vrij onder de vorm van warmte.

energiebron

energie van de zon

In tegenstelling tot materie verdwijnt er dus voortdurend energie uit een ecosysteem. Via de fotosynthese wordt er steeds energie toegevoegd. Opdat alle organismen voldoende energierijk voedsel zouden vinden, is het nodig dat het energieverlies voortdurend wordt aangevuld. Men spreekt daarom van een energiestroom. Enkel op die manier kunnen alle organismen overleven en kan een ecosysteem blijven bestaan.

188

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 19

Waaruit kun je afleiden dat er geen energiekringloop bestaat in een ecosysteem?

Verband tussen materiekringloop en energiestroom

Binnen een ecosysteem wordt materie telkens hergebruikt; er ontstaat een

materiekringloop. Maar de energie verdwijnt voortdurend uit het ecosysteem en moet continu worden aangevuld. Beide systemen zijn van elkaar afhankelijk, dat zie je als je de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop bestudeert.

Koolstof en zuurstof zijn allebei een belangrijk element van organische stoffen: ze komen voor in eiwitten, suikers, vetten en erfelijk materiaal, kortom in alle bouwstoffen van organismen. Bovendien spelen ze ook een belangrijke rol in

zowel materiekringlopen als in de energiestroom. A1

De koolstofkringloop

De koolstofkringloop is de weg die koolstof in ecosystemen kan afleggen. We kunnen die weg beschrijven aan de hand van de volgende processen: voeding,

fotosynthese, ademhaling en afbraakprocessen.

fotosynthese

CO2 atmosfeer ademhaling

ademhaling ademhaling

producenten

organische koolstofverbindingen

consumenten

koolstof in organische (afval)stoffen koolstofhoudende anorganische stoffen

reducenten

koolstof in organische (afval)stoffen

S Afb. 143 De koolstofkringloop

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

189

De belangrijkste bron van koolstof voor een ecosysteem is CO2 in de atmosfeer. Dat gas wordt door producenten opgenomen tijdens de

fotosynthese en gebruikt voor de opbouw van glucose. Het proces waarbij koolstof via CO2 wordt vastgelegd in glucosemoleculen noemen we ook wel

de koolstofassimilatie.

Via het fotosyntheseproces komt koolstof in de voedselketen terecht. Tegelijk met die opname van koolstof in de materiekringloop wordt er in dit proces ook energie vastgelegd. Er ontstaan energierijke organische stoffen of koolstofverbindingen. Uit de koolstofverbindingen die door de planten worden opgebouwd, halen organismen tijdens de celademhaling hun nodige energie. De koolstof die in

suikers, eiwitten en vetten aanwezig is, komt tijdens de afbraak (dissimilatie) van die energierijke organische stoffen vrij als CO2. Via de celademhaling

verdwijnt er dus weer koolstof uit het ecosysteem en wordt de voorraad in de atmosfeer opnieuw aangevuld.

Je ziet dat celademhaling en fotosynthese het CO2-gehalte in de atmosfeer

op een omgekeerde manier beïnvloeden. Tegelijk zorgen beide processen voor een aanvoer en een afvoer van energie uit de voedselketen. Op die

manier zijn de materiekringloop van koolstof en de energiestroom sterk met

elkaar verbonden. In werkelijkheid is de koolstofkringloop complexer. Heel wat andere processen houden ook verband met de CO2-concentratie in de

atmosfeer. Zo lost een deel van de CO2 op in bodems en oceanen en zorgen de verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing voor een sterke toename. A2

De zuurstofkringloop

De zuurstofkringloop is de weg die een zuurstofatoom in ecosystemen kan afleggen.

Groene planten en algen brengen door fotosynthese O2 in de lucht. Dat gas is

onontbeerlijk voor de celademhaling van de meeste organismen. Ook voor de verbranding van fossiele brandstoffen is O2 onmisbaar.

OPDRACHT 20

Bouw de zuurstofkringloop op. 1

Vul aan in de gele kaders: O in organische stoffen, O in organische afvalstoffen, O in anorganische

stoffen, O in water.

Vul de cijfers aan in de blauwe vierkanten: - opname water en CO2 en afgifte van O2 tijdens fotosynthese (1),

- zuurstofopname tijdens de ademhaling (2),

- opname van zuurstof onder de vorm van organische stoffen door voeding (3), - en omzetting van zuurstof van organische afvalstoffen naar anorganische stoffen door reducenten (4).

190

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

O2 atmosfeer

producenten

consumenten

reducenten

Tijdens de celademhaling wordt CO2 gevormd. Autotrofe organismen

nemen dat gas op om aan fotosynthese te kunnen doen. De zuurstof- en koolstofkringloop zijn dus met elkaar verbonden. In de fotosynthese wordt zonne-energie met behulp van CO2 en H2O

vastgelegd in glucose (C6H12O6). In de celademhaling, bij de energieproductie in de mitochondriën, worden energierijke stoffen zoals glucose (C6H12O6)

dan weer verbrand (met O2) tot CO2, H2O en energie. De celademhaling en de

fotosynthese zorgen er dus ook samen voor dat het zuurstofniveau binnen een ecosysteem op peil blijft.

Een levensgemeenschap kan zichzelf onderhouden als de organismen over voldoende energie beschikken om te overleven. Zonder de voortdurende input van energie via het fotosyntheseproces geraakt het evenwicht in een ecosysteem verstoord.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

191

Energie in een ecosysteem wordt doorgegeven via biomassa. De producenten zetten tijdens de fotosynthese zonne-energie om in chemische energie. Dat gebeurt door de energiearme stoffen CO2 en H2O

om te vormen naar glucose. Bij dat proces komt O2 vrij. Vanuit glucose worden weer andere energierijke organische stoffen opgebouwd.

Die worden door alle trofische niveaus verbruikt als energiebron. Tijdens de celademhaling wordt de nodige energie vrijgezet uit die koolstofverbindingen. Organismen hebben daarvoor O2 nodig en stoten

dan weer CO2 en H2O uit.

In een voedselpiramide wordt de doorgegeven biomassa en dus ook het

doorgegeven pakketje energie bij elk trofisch niveau kleiner.

De koolstofkringloop en de zuurstofkringloop zijn nauw met elkaar verbonden.

Maak oefening 3 t/m 6 op p. 219 en 220.

2.3 Waarom is biodiversiteit noodzakelijk voor een evenwichtig ecosysteem? Om de kringloop van materie en de energiestroom in stand te houden, is het

nodig dat er binnen het ecosysteem een evenwicht is tussen productie en verbruik.

Belang van biodiversiteit

Om dat evenwicht in stand te houden, is biodiversiteit binnen een gezond ecosysteem van essentieel belang. Ecosystemen bestaan uit complexe relaties tussen organismen en hun omgeving. Die relaties zijn veranderlijk en zelden voorspelbaar. Binnen een voedselweb en dus ook binnen een ecosysteem vervullen verschillende soorten organismen belangrijke functies, zoals de rol van producent of reducent, carnivoor of herbivoor. Na een verstoring,

bijvoorbeeld een brand of een ziekte, kunnen ecosystemen zich beter

S Afb. 144 Het gentiaanblauwtje heeft een complexe levenscyclus en overleeft enkel in de aanwezigheid van een populatie van klokjesgentianen en van steekmieren. De klokjesgentiaan is een vrij zeldzame en kwetsbare bloemsoort in Vlaanderen.

en sneller herstellen als eenzelfde functie binnen een ecosysteem door meerdere soorten wordt uitgeoefend. Wanneer de functie van één soort uitvalt, kan die immers worden overgenomen door een andere soort. Tijdens de broedperiode eten koolmezen rupsen. Wanneer een bepaalde (nacht) vlindersoort verdwijnt, dan verdwijnt ook zijn larve. De koolmezen zijn dan aangewezen op andere rupsen of insectenlarven die in het ecosysteem voorkomen. Als de uitgestorven rups de enige voedselbron voor de koolmees zou zijn, dan moet de koolmees uitwijken en elders voedsel gaan zoeken. Ecosystemen waarin verschillende soorten eenzelfde rol delen, zijn dus minder kwetsbaar; ze hebben een hogere weerstand.

192

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

De grote diversiteit aan soorten is een goede verzekering voor het behoud van het ecosysteem. Biodiversiteit is dan ook de belangrijkste indicator voor een gezond ecosysteem. Hoe groter de variatie van organismen in een ecosysteem, hoe beter het ecosysteem gewapend is om weerstand te bieden tegen een bedreiging en hoe beter het kan (over)leven. Voor elke functie moeten er meerdere vertegenwoordigers aanwezig zijn. Enkel dan kan er bij verstoringen een kringloop van materie blijven bestaan en is er een voortdurende input van energie gegarandeerd.

Wisselwerking tussen biodiversiteit en andere factoren

Om de biodiversiteit in een ecosysteem te behouden, moeten er zo veel

mogelijk verschillende soorten bewoners zijn. Dat betekent dat er voldoende hulpbronnen moeten zijn, anders wordt de draagkracht van het gebied

overschreden. Elk individu moet dus kunnen beschikken over voldoende voedsel, een woonplaats, een partner, de juiste temperatuur …

Meerdere factoren hebben een invloed op het aantal hulpbronnen.

• In het voorbeeld van de boomkikker kon je zien dat de dieren niet

kunnen gedijen zonder oevervegetatie als woonplaats, noch zonder

muggen, wantsen en regenwormen als voedsel. Andersom veroorzaakt de = abiotische factor

aanwezigheid van bepaalde schimmels of van vissen het uitsterven van

licht

de boomkikker. In het algemeen bepalen meerdere biotische factoren, zoals de aanwezigheid van roofdieren en prooien of de blootstelling aan parasieten, of een organisme in een ecosysteem kan overleven.

fotosynthese → planten

in een poel kan overleven, maar ook de temperatuur en de hoeveelheid

= biotische factor

• De vegetatie en de aanwezigheid van insecten bepalen of een boomkikker water is van belang. De heersende biotische en abiotische factoren hebben dus een invloed op het aantal hulpbronnen dat beschikbaar is en bepalen zo welke organismen in een ecosysteem kunnen overleven.

biomassa

• Ook lichtenergie is belangrijk, want de fotosynthese zorgt voor voldoende

materie-

energie-

kringloop

stroom

S Afb. 145 Biotische en abiotische factoren, materiekringlopen en energiestroom in een ecosysteem zijn met elkaar verbonden.

biomassa én voor de instroom van energie.

• Om de draagkracht van een ecosysteem te verhogen, is het essentieel dat de materie in het ecosysteem behouden blijft, dus dat de kringlopen kunnen blijven bestaan.

Om het evenwicht tussen productie en verbruik in stand te houden is biodiversiteit binnen een ecosysteem van essentieel belang. Hoe groter de diversiteit aan soorten organismen in een ecosysteem, hoe beter het ecosysteem gewapend is om weerstand te bieden tegen een bedreiging en hoe beter het kan (over)leven. Biodiversiteit is de belangrijkste indicator voor een gezond ecosysteem. Abiotische factoren, biotische factoren, materiekringlopen en energiestromen in een ecosysteem zijn nauw met elkaar verbonden.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

193

Welke voordelen bieden ecosystemen voor de mens?

De manier waarop de natuur, en in het bijzonder een ecosysteem, ons leven verrijkt, is onbetaalbaar. Er zijn enkel voordelen aan een wereld met sterke en gezonde ecosystemen. Biodiversiteit in ecosystemen speelt daarin een cruciale rol. Biodiversiteit is niet alleen belangrijk voor het behoud van flora en fauna, maar ook voor de mens. Om de voordelen voor de mens te beschrijven, werd het concept

ecosysteemdienst ontwikkeld. Een ecosysteemdienst is elk positief voordeel dat een ecosysteem aan de mens biedt. De voordelen kunnen direct of

indirect zijn, klein of groot. Ondanks dat de mens zichzelf met behulp van

technologie probeert te beschermen tegen veranderingen in zijn omgeving, blijft hij toch fundamenteel afhankelijk van ecosysteemdiensten. Die

diensten zijn echter niet onuitputtelijk; een ecosysteem moet gezond zijn om ze te kunnen blijven leveren.

De ecosysteemdiensten in de bovenstaande opdracht worden in vier groepen

ondergebracht, nl. de producende, regulerende, culturele en ondersteunende

diensten.

S Afb. 146 Ecosysteemdiensten: een waaier van voordelen die ecosystemen aan mensen leveren.

194

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Producerende ecosysteemdiensten

Producerende ecosysteemdiensten zijn voordelen die ecosystemen aan de mens leveren in de vorm van nuttige producten of energie. Ecosystemen die voor die diensten zorgen, bieden meteen ook werkgelegenheid, want er is arbeid nodig om de producten uit het ecosysteem te halen. • Stoffen die meteen gebruikt kunnen worden zijn directe producten. Het gaat daarbij om voedsel als vlees, vis, fruit, groenten en honing, maar ook om grondstoffen zoals timmerhout en klei voor de bouw, of katoen, vlas en wol voor textiel. Ook ertsen voor de industrie of biomassa en fossiele brandstoffen zijn rechtstreeks bruikbaar. • Daarnaast zorgen ecosystemen ook voor indirecte producten zoals

S Afb. 147 Katoen is een belangrijke natuurlijke vezel in de textielindustrie.

drinkwater en medicijnen. Die stoffen zijn niet rechtstreeks bruikbaar, maar moeten bijkomende processen ondergaan vooraleer ze hun nut kunnen bewijzen. Zo krijg je pas drinkwater als de bodem het water

uit rivieren en meren gefilterd heeft. Tal van geneesmiddelen worden gemaakt vanuit onderdelen van bepaalde organismen.

Regulerende ecosysteemdiensten

Een ecosysteem levert een regulerende dienst als het veranderingen opvangt of als het essentiële processen aanstuurt die voor de mens van belang zijn. Vaak zijn het grote ecosystemen die verstoringen kunnen opvangen. De regulerende diensten zijn (alle) diensten die op de achtergrond werken. Ze zijn vaak pas zichtbaar op het moment dat we ze verliezen.

S Afb. 148 Uit de naalden van sommige taxussoorten wordt de grondstof gewonnen voor een kankermedicijn.

OPDRACHT 21

Elk van de onderstaande omschrijvingen staat telkens voor een regulerende ecosysteemdienst. Zet bij elke foto de juiste letter of letters uit de lijst van regulerende diensten. A

biologische plaagbestrijding

D soorten in stand houden

B watervoorziening en luchtzuivering

schade door natuurgeweld voorkomen

(lokaal) klimaat bufferen

afvalverwerking

Letter

Omschrijving

Bomen hebben een sterk afkoelend effect, omdat ze via hun bladeren water verdampen. In dat verdampingsproces wordt heel wat warmte aan de omgeving onttrokken. Bossen verbeteren de luchtkwaliteit door de filtering van fijnstof uit de lucht. Bossen houden bij overvloedige regens grote hoeveelheden water vast in de bodem en beschermen op die manier tegen overstromingen. Dat is ook bij droogte een voordeel: de bodem droogt immers minder snel uit.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

195

Grote meren hebben een zelfreinigend vermogen. Bacteriën en eukaryote eencelligen verwerken het afval en kunnen vervuiling verminderen.

Insecten zoals bijen bestuiven vanaf een heide de fruitbomen van nabijgelegen plantages. Op die manier starten ze de ontwikkeling van zaden en vruchten op. Algen in de oceanen zorgen ervoor dat de grote hoeveelheid CO2 die vrijkomt bij

verbrandingsprocessen via fotosynthese wordt vastgelegd in biomassa.

Duinen bieden een bescherming tegen zeestormen die het land treffen. Plagenbestrijders zoals roofwantsen en oorwurmen kunnen de perenbladvlo onder controle houden en zorgen voor een besparing op chemische bestrijdingsmiddelen.

Kleine landschapselementen, zoals hagen, houtkanten en bomenrijen, herbergen predators van insecten.

WEETJE

S Afb. 149 Spreiding en voorkomen aantal hittegolfgraaddagen in de zomer van 2020 (Vlaanderen)

Uit afb. 149 kun je opmaken dat in de zomer de temperatuur in steden doorgaans hoger ligt dan in de omgevende landelijke gebieden. Temperaturen tot 40 °C zijn geen uitzondering voor die ‘hitte-eilanden’: betonnen gebouwen absorberen veel zonnewarmte en dat kan in de zomermaanden aanleiding geven tot hittestress bij mensen. In steden zoals Gent blijkt dat het integreren van groene zones, zoals kleine loofbossen en parken met een grote boomsoortendiversiteit en vegetatie, een temperend effect heeft op de extreme temperaturen in de stad. De vele boomsoorten kunnen snel water verdampen en helpen zo om de temperatuur te bufferen. Ook de veelheid aan waterpartijen, zoals vijvers, kanalen en zoetwaterplassen met groene oevers dragen daaraan bij.

196

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

Culturele ecosysteemdiensten

De meeste mensen houden van parken en schilderachtige lanen en laten zich bij de keuze van hun woonplaats door een groene omgeving beïnvloeden. Ze vinden in verschillende aspecten van die ecosystemen (mentale) rust, schoonheid of esthetische waarde. Culturele diensten zijn alle directe en indirecte niet-materiële voordelen, zoals je welbevinden, die ecosystemen kunnen bieden. Het belang van ecosystemen voor het geestelijk welzijn werd ook al in oude beschavingen aangetroffen. Al meer dan 20 000 jaar geleden tekenden

S Afb. 150 De esthetische waarde van de natuur

mensen afbeeldingen van dieren, planten en weerpatronen in grotten. Die

tekeningen dragen bij aan het opbouwen van kennis en het verspreiden van

ideeën. Een culturele dienst is dus een immateriële dienst die bijdraagt aan de ontwikkeling en culturele vooruitgang van mensen. Ook de ontwikkeling van bepaalde vormen van creativiteit zoals muziek, kunst, architectuur en recreatie zijn culturele diensten.

De nabijheid van groen stimuleert beweging, met directe positieve effecten

op gezondheid: wandelen, fietsen en buiten sporten in een groene omgeving

verbeteren je lichamelijke conditie. Ook indirect levert het voordelen via het verminderen van overgewicht en obesitas. Daarnaast is beweging ook goed

S Afb. 151 Wandelen in een groene omgeving

betere ontwikkeling van kinderen.

OPDRACHT 22

als geestelijke ontspanning. Contact met groen zorgt bovendien voor een

De onderstaande tekening stelt een Vlaams landschap voor met enkele ecosysteemdiensten.

drinkbaar water

water reinigen

geluidsoverlast beperken

groene ruimte voor buitenactiviteiten

luchtkwaliteit verbeteren

overstromingsrisico verkleinen

wildbestand

hout

kustbescherming

bestuiving

plaagbeheersing

gewassen erosierisico verkleinen

productie van energiegewassen

Omcirkel de producerende ecosysteemdiensten in het blauw.

Omcirkel de regulerende ecosysteemdiensten in het rood.

Omcirkel de culturele ecosysteemdiensten in het groen.

behoud bodemvruchtbaarheid

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 1

197

Ondersteunende ecosysteemdiensten

De natuur biedt zo veel diensten dat we soms de meest fundamentele over het hoofd zien. Ecosystemen kunnen niet in stand worden gehouden zonder dat natuurlijke processen zoals fotosynthese, materiekringlopen, de waterkringloop en het ontstaan van bodems blijven doorlopen. Die onderliggende processen zijn daarom ondersteunende diensten; zonder die diensten zouden de productie-, regulerende en culturele diensten niet bestaan. Om alle andere ecosysteemdiensten te realiseren en in stand te houden zijn meerdere ondersteunende diensten noodzakelijk: • materiekringlopen en energiestromen zijn duidelijke voorbeelden van ondersteunde ecosysteemdiensten, want ze zorgen ervoor dat

S Afb. 152 Fotosynthese is noodzakelijk voor alle levende organismen. Zonder dat proces zou er onvoldoende zuurstof zijn.

ecosystemen kunnen behouden blijven;

• het vasthouden van een vruchtbare bodem is o.a. het werk van

reducenten die voor mineralisatie van organisch afval zorgen, de planten die met hun wortels bodemerosie voorkomen en het bodemleven dat voor een goede bodemstructuur zorgt.

Ecosystemen zijn dus essentieel voor een goede levenskwaliteit.

Ecosystemen die verzwakt zijn door een verlies van biodiversiteit zullen die

producerende, regulerende, culturele en ondersteunende voordelen minder goed kunnen leveren. Dat wordt problematisch, gezien de behoefte aan die ecosysteemdiensten recht evenredig meegroeit met de steeds groter wordende wereldbevolking. De vier groepen ecosysteemdiensten tonen aan waarom het belangrijk is om de natuur te beschermen en de biodiversiteit zo groot mogelijk te houden. Gezonde ecosystemen zijn onze natuurlijke

rijkdom.

Ecosysteemdiensten zijn de voordelen die een ecosysteem aan mensen biedt. Die voordelen worden ingedeeld in vier ecosysteemdiensten: producende, regulerende, culturele en ondersteunende diensten. Evenwichtige ecosystemen zorgen ervoor dat de omgeving voor de mens leefbaar blijft. Ze vormen de basis van alles wat de mens nodig heeft om

gezond en gelukkig te blijven.

198

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

Maak oefening 7, 8 en 9 op p. 220 en 221.

hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

Î Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht? Je kunt al: M uitleggen dat organismen afhankelijk zijn van elkaar en van hun omgeving om te kunnen overleven; M met voorbeelden het belang van biodiversiteit voor de mens toelichten. Je leert nu:

LEERDOELEN

66 miljoen jaar geleden kwam er abrupt een einde aan het

M hoe natuurlijke veranderingen en

tijdperk van de dinosauriërs. Wellicht zorgde de enorme

menselijke acties het evenwicht

impact van een meteorietinslag voor een lange tijd voor

binnen een ecosysteem kunnen

een donkere atmosfeer rond de aarde: er kon tijdelijk veel

beïnvloeden;

minder licht het aardoppervlak bereiken. Hoewel er nog altijd genoeg materie beschikbaar was om de kringlopen te laten

M uitleggen welke nadelen een

verstoring heeft voor mens en natuur;

fotosynthese voldoende energierijke stoffen aan te maken. Mogelijk werd er daardoor te weinig biomassa aangemaakt

M toelichten hoe de mens een verstoord

draaien, kon er niet genoeg zonne-energie invallen om via de

ecosysteem kan herstellen;

om erg grote organismen, zoals dinosauriërs, van voldoende

M betrouwbare informatie opzoeken over de invloed van klimaatopwarming op ecosystemen.

hoeveelheid biomassa veroorzaakte de verstoring van tal van ecosystemen, wat de toenmalige biodiversiteit niet ten goede kwam.

Welke veranderingen kunnen ecosystemen beïnvloeden?

energierijk voedsel te voorzien. Het wegvallen van een grote

Ecosystemen kunnen uit evenwicht geraken wanneer een van de volgende drie elementen grondig beïnvloed wordt: • de materiekringloop: wanneer de verschillende organismen niet langer de nodige biomassa in de kringloop kunnen doorgeven of wanneer er materie bijkomt of verdwijnt, verstoort dat het evenwicht in de cyclus; • de energiestroom: wanneer er niet langer voldoende energie in een ecosysteem kan binnenstromen of wanneer er niet genoeg energie doorstroomt tussen de verschillende trofische niveaus, kunnen autotrofe organismen onvoldoende energiearme anorganische stoffen omzetten in energierijke organische stoffen en is de energie- of voedselketen niet langer in balans;

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

199

• de biodiversiteit: wanneer een of meerdere cruciale organismen in de materiekringloop of bij de energiedoorstroming wegvallen uit de keten of verdwijnen, heeft dat gevolgen voor de biodiversiteit. Ook wanneer een organisme met een erg grote biotische invloed verschijnt, heeft dat implicaties voor andere soorten. Zo’n organisme noemt men een sleutelsoort.

S Afb. 153 De bever is een sleutelsoort: hij bouwt dammen in de waterloop. Dat zorgt tegelijkertijd voor nieuwe natte biotopen (stroomopwaarts) en nieuwe droge biotopen (stroomafwaarts).

1.1 Natuurlijke veranderingen van ecosystemen A

Naar een climax door successie

In de natuur veranderen ecosystemen ook vanzelf. Dat kun je vaststellen op

plekken waar nog maar net het landschap werd heringericht, bijvoorbeeld in de wegberm nabij een aangelegde autoweg of in een nieuw gegraven bouwput. OPDRACHT 23

Het is verbazingwekkend hoe snel verschillende ecosystemen elkaar opvolgen. In het onderstaande voorbeeld zie je zes foto’s van een natuurlijke verandering van een ecosysteem. Zet de omschrijvingen in de juiste volgorde.

200

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

Vrij snel volgen de vlinderbloemige planten. Een voorbeeld daarvan is brem. Omdat die planten wortelknolletjes bevatten met stikstoffixerende bacteriën kan de bodem worden verrijkt met anorganische stoffen die stikstof bevatten. In de struiken van het struweel komen bessenetende vogels rusten. Ze brengen op die manier zaden aan van jonge pionierboomsoorten zoals berk, wilg, ratelpopulier of lijsterbes. Na graafwerken ontstaat een braakliggend stuk grond. Omdat de bodem meer stikstofverbindingen bevat, kunnen er vanaf nu ook meer stikstofminnende planten groeien. Struiken zoals vlier en braam overgroeien na een paar jaar de eenjarige pionierplanten. Nog wat later ontwikkelen zich ook de trager groeiende boomsoorten, zoals de zomereik en de beuk, die binnen tientallen jaren zullen zorgen voor een dicht bos. Onder het bladerdak van die

zonneplanten zullen dan alleen nog schaduwplanten gedijen.

Klaprozen, wilgenroosjes en vingerhoedskruid zijn pionierplanten: zij zijn de eerste plantensoorten die zich op de grond vestigen en vormen de pioniervegetatie.

Uit het voorbeeld in de opdracht kun je afleiden dat de extra instroom aan stikstofverbindingen, een invloed op de materiekringloop dus,

Ontdek de successie van een zoetwaterplas. Scan de QR-code!

een verandering van het ecosysteem veroorzaakt. Afhankelijk van de

aanwezige planten die het gebied achtereenvolgens komen innemen,

WEETJE

zullen ook de dieren en andere organismen hun intrede maken. Dieren zoeken in de vegetatie niet alleen voedsel, maar ook bescherming en een geschikte nestplaats. De geleidelijke opeenvolgende veranderingen van de levensgemeenschap, de geleidelijke veranderingen van interacties en invloeden en de geleidelijke verandering van de biotoop noemen we

successie. Successie is dus meer dan alleen maar de opeenvolging van verschillende plantensoorten in een gebied.

info: successie

Uiteindelijk ontstaat er een bos: dat vormt dan een finaal ecosysteem in evenwicht of een climax. De samenstelling van levensgemeenschap, biotoop

en relaties wijzigt niet langer.

Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

S Afb. 154 Van successie tot climax

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

201

OPDRACHT 24

Vergelijk een ecosysteem bij de start van de successie en bij de climax. Omcirkel de correcte termen in de tabel. Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

blijft gelijk / neemt toe

vegetatie

één laag / meerdere lagen

biodiversiteit

soortenarm / soortenrijk

voedselweb

eenvoudig / complex

weinig wisselend / veel wisselend

verandering abiotische factoren

Natuurlijke klimaatverandering

biomassa

Onder klimaatverandering verstaan wetenschappers de verandering van het gemiddelde weer over een langere periode. Het kan daarbij gaan om verandering:

van de gemiddelde temperatuur,

•

van de meest voorkomende windrichting,

•

van de gemiddelde graad van bewolking,

•

van de gemiddelde hoeveelheid neerslag.

•

Ondanks het feit dat de huidige klimaatverandering grotendeels door de mens wordt veroorzaakt, kwamen er in de loop van de geschiedenis vaak ingrijpende natuurlijke klimaatveranderingen voor. Die leidden dan tot grote veranderingen in ecosystemen op onze aarde. Op het einde van de jongste ijstijd bijvoorbeeld steeg de gemiddelde temperatuur plots zo snel dat ecosystemen als toendra en (zomerse)

S Afb. 155 Ongeveer 4000 jaar geleden stierven mammoeten uit in Noord-Siberië.

202

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

graslanden snel wijzigden in bossen. Daardoor moesten mammoeten zo’n 15 000 jaar geleden steeds noordelijker gaan wonen: tussen de bomen was het te moeilijk voor de olifantachtige om aan voedsel te komen. De oorzaken van natuurlijke klimaatveranderingen zijn vaak terug te voeren op een veranderende zonne-intensiteit, vulkanische activiteit, natuurlijke veranderingen in broeikasgasconcentraties in de atmosfeer, fluctuerende aardbewegingen rond de zon enz.

hoofdstuk 2

Ecosystemen kunnen spontaan wijzigen door tal van invloeden. Zo zet een extra instroom aan stikstofverbindingen een heel proces van veranderingen in gang. De natuurlijke opeenvolgende veranderingen van levensgemeenschap, biotoop en interacties daarbinnen noemen we successie. Uiteindelijk ontstaat er een ecosysteem in evenwicht of climax. De samenstelling van levensgemeenschap, biotoop en relaties wijzigt dan niet langer. Ook natuurlijke klimaatveranderingen kunnen veranderende ecosystemen veroorzaken. Onder klimaatverandering verstaat men de

verandering van het gemiddelde weer over een langere periode.

1.2 Verstoringen van ecosystemen door de mens A

Verstoring van de stikstofkringloop: stikstofverrijking door meststoffen

Wanneer een landbouwer mest uitrijdt, verspreidt hij grote hoeveelheden anorganische stikstofverbindingen zoals ammoniak en nitraten op het land. Hij bemest de akkerbodem omdat de gewassen die hij wil telen stikstofverbindingen nodig hebben om goed te groeien. Omdat vaak niet alle meststoffen worden opgenomen door de gewassen,

ontstaat er overbemesting, wat leidt tot stikstofverrijking. De overschotten

kunnen via grondwater in een vijver en in de bodem terechtkomen waardoor de samenstelling van de levensgemeenschap grondig verandert. Wanneer er een ongewenste overmaat aan voedingsstoffen in een ecosysteem terechtkomt, spreken we van eutrofiëring. Ecosystemen kunnen erg te lijden hebben onder een eutrofiëring. zonlicht

NH4+ en NO3–

algengroei

GENIE Biologie GO! 4.1

W Afb. 156 Eutrofiëring kan zorgen voor het sterven van de gehele levensgemeenschap, en dus voor het verdwijnen van een ecosysteem.

THEMA 04

hoofdstuk 2

203

W Afb. 158 Eutrofiëring zorgt voor een woekering van draadalgen die nagenoeg het volledige wateroppervlak van het zonlicht afsluiten. S Afb. 157 Draadalgen

De extra instroom van bijvoorbeeld ammonium en nitraat uit meststoffen betekent extra voedingsstoffen voor algen en cyanobacteriën. Dat kan

leiden tot een overdreven groei van bijvoorbeeld draadalgen aan het

wateroppervlak; men spreekt dan van algenbloei door stikstofverrijking. Die algenbloei verhindert het doordringen van voldoende licht naar de diepere

lagen van een zoetwaterplas, waardoor onderwaterplanten zullen afsterven. De aanmaak van zuurstofgas daalt.

Tal van organismen, zoals vissen, zullen sterven door zuurstoftekort of

hypoxie. Het aantal reducenten neemt toe, waardoor nog meer zuurstofgas verbruikt wordt. Nog meer onderwaterplanten, de producenten van

energierijke stoffen, sterven. Daarmee komt de energiedoorstroming tot stilstand.

Door het zuurstoftekort verdwijnen ook essentiële reducenten die tussenkomen in het verwerken van alle afval.

Bepaalde materieomzettingen kunnen dan niet meer plaatsvinden en de materiekringloop wordt onderbroken. Daardoor zal ook het zelfreinigende vermogen van het ecosysteem verdwijnen. De eutrofiëring verstoort het ecosysteem dus grondig; de materiekringlopen en de energiedoorstroming stokken. Heel wat soorten verdwijnen, en andere soorten pieken. Uiteindelijk verdwijnt het zelfregulerende evenwicht van het ecosysteem volledig: het

S Afb. 159 Massale vissterfte door hypoxie

leven in de plas sterft.

OPDRACHT 25

Stikstofverrijking kan ook vanuit de lucht komen doordat heel wat processen uit de landbouw, de veeteelt, de industrie en de huishoudens stikstofverbindingen uitstoten. Plaats de nummers 1 t/m 5 in de onderstaande tekening.

NOx

NH3

veeteelt

verkeer industrie

natuur

veld zoetwaterplas

204

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

landbouw

Nummer 1

Beschrijving Ammoniak (NH3) komt vooral uit de mest en urine van dieren, dus van de veeteelt. Een

deel belandt rechtstreeks in de grond, bijvoorbeeld door het uitrijden van mest of als de dieren in de wei staan. Een ander deel van de ammoniak komt vrij via de lucht uit de stallen en komt meestal

binnen een paar kilometer weer op de grond terecht. Zo belandt het in de nabijgelegen natuur of natuurgebieden.

Stikstofoxiden (NO en NO2, samen NOx) komen vooral van het verkeer en de industrie. Bij

hoge temperaturen reageert stikstofgas namelijk met zuurstof en komt het als NOx uit de

uitlaat of schoorsteen. Vooral langs snelwegen en in steden is de hoeveelheid NOx groot. In de lucht reageert NOx verder met andere deeltjes en vormt dan fijnstof. Die deeltjes

kunnen honderden kilometers met de wind meewaaien voordat ze ergens neerslaan als bijvoorbeeld NO3-.

Van alle stikstof die in Vlaanderen neerslaat, is ongeveer de helft afkomstig uit het buitenland. Luchtbewegingen stoppen immers niet aan de grenzen.

OPDRACHT 26 ONDERZOEK

Ontdek hoe verschillende planten met verschillende hoeveelheden meststoffen omgaan aan de hand van Labo 07 bij het onlinelesmateriaal.

De stikstofverrijking heeft dus verregaande gevolgen: de biodiversiteit neemt af, de materiedoorstroming verandert en de ecosysteemdiensten nemen af.

OPDRACHT 27

Zijn de onderstaande eigenschappen lager of hoger bij een ecosysteem in evenwicht en een ecosysteem dat verstoord werd? Omcirkel de correcte termen. Ecosysteem in evenwicht

Verstoord ecosysteem

aantal verschillende soorten

lager / hoger

aantal individuen per soort

lager / hoger

aantal ecosysteemdiensten

lager / hoger

achteruitgang bestuivers

lager / hoger

opbrengsten fruitbomen in buurt

lager / hoger

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

205

Landbouwers leveren gelukkig voortdurend meerdere inspanningen om stikstofverrijking van omgevende ecosystemen te beperken. Ook de overheid legt normen op om de uitstoot van stikstofverbindingen te beperken in de landbouw: het Mestactieplan (MAP). Daarnaast worden huishoudens gestimuleerd om hun organisch afval zelf te composteren en niet naar het containerpark te brengen. De eventuele stikstofverrijking vanuit het huishoudelijke afval wordt zo verspreid over een groter oppervlak. Bovendien moet het niet meer worden getransporteerd, wat ook voor een uitstootvermindering zorgt. Ook door het actief beheren van ecosystemen die onder druk staan van

een te hoge stikstofhoeveelheid, kan men de stikstofverrijking ongedaan maken. Heidegebieden, samen met hun bewoners zoals rupsendoders en

graafwespen, gedijen vooral op arme, zure zandgronden. Door de bovenste

S Afb. 160 Composteren in eigen tuin

bodemlaag af te schrapen of te plaggen, verwijdert men de stikstofrijke

strooisellaag en wordt de bodem telkens opnieuw verarmd. Zo wordt de

biodiversiteit in heidegebieden behouden.

S Afb. 161 Tijdens het plaggen wordt uitsluitend de bovenste bodemlaag verwijderd, zelden dieper dan de eerste 10-20 cm van de bodem.

S Afb. 162 Een graafbij nestelt in het zand.

S Afb. 163 De rupsendoder met zijn prooi

Stikstofverrijking kan een ecosysteem uit evenwicht brengen. • Het kan leiden tot eutrofiëring. Dat betekent een te grote instroom van energiearme voedingstoffen voor producenten. Het gevolg is algenbloei en het sterven van producenten en reducenten waardoor de materiekringlopen stokken en ook de energiedoorstroming

verandert.

• Het zorgt voor het verdwijnen van de biodiversiteit op de heide of in graslanden omwille van het concurrentievoordeel van stikstofminnende planten. Daardoor verdwijnen er ecosysteemdiensten van de heide en de graslanden, zoals bestuiving.

Stikstofverrijking in ecosystemen kan gelukkig ook worden beperkt door overheidsmaatregelen zoals het Mestactieplan, door bodems te plaggen en te laten begrazen, en door huishoudens te stimuleren om hun organisch afval zelf te composteren. Die ingrepen zullen de biodiversiteit in naburige ecosystemen ten goede komen en daarom ook ecosysteemdiensten opnieuw ruimer voorhanden maken.

206

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

Verstoring van de biodiversiteit: monoculturen

De meeste landbouwers specialiseren zich in één gewas. Ze telen dezelfde plantensoort op hetzelfde stuk grond. We spreken dan van monocultuur. OPDRACHT 28

Monoculturen komen vaak voor op onze velden. Waarom zouden ze economisch voordelig zijn voor de landbouwer?

Monoculturen hebben heel wat voordelen voor de landbouwer, maar tegelijk zijn ze nadelig voor de biodiversiteit.

• Monoculturen kennen slechts een beperkte levensgemeenschap: één soort gewas trekt slechts enkele soorten planteneters aan.

Daardoor zullen er ook maar een beperkt aantal soorten predatoren in die biotoop geïnteresseerd zijn. Naast de beperkte voedselkeuze vertoont de monocultuur ook slechts een kleine variatie in beschuttingsmogelijkheden en nestplaatsen. Slechts enkele soorten

zullen de monocultuur dus als leefplek uitkiezen.

• Om monoculturen rendabel en plagen onder controle te houden maakt men gebruik van pesticiden: producten die ongewenste organismen zoals onkruid of planteneters verdelgen. Sommige pesticiden zorgen voor veel schade:

— herbiciden mogen dan wel ongewenste concurrerende planten tussen het gewenste gewas weghouden, ze belanden ook in de omliggende ecosystemen en doden daar andere bloeiende planten. Bijen en hommels worden zo het slachtoffer van een tekort aan voedsel;

S Afb. 164 Het gebruik van pesticiden heeft schadelijke gevolgen.

bloem

— ook het gebruik van insecticiden en fungiciden, die schadelijke

insecten(larven) en schimmels doden, kunnen ziekten of sterfte van bestuivers veroorzaken. Bijen en hommels nemen sommige gifstoffen op met de nectar en het stuifmeel. Dieren bovenaan de voedselketen eten vele vergiftigde prooien, waardoor de gifstoffen zich in die dieren opstapelen. Men noemt dat ook accumulatie van gifstoffen. Toppredatoren sterven daar dan ook het vaakst aan.

bij

libel

W Afb. 165 Ophoping van giftige stoffen uit pesticiden in een voedselketen

valk GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

207

• Ook het gebruik van zware machines leidt tot een verminderde opbrengst. Zo zal de bodem in een monocultuurveld erg verdichten als een tractor er meermaals doorheen rijdt. De bodem wordt dan minder kruimelig en kan moeilijker opwarmen.

OPDRACHT 29

Vergelijk de eigenschappen van een verdichte bodem met een bodem die rijk is aan organisch materiaal. Plaats de letters van de eigenschappen op de juiste plaats in de tabel. Bodem rijk aan organisch materiaal

A B

Hoekige, verdichte bodem

Er komen voedingsstoffen vrij uit de langzame afbraak van organisch materiaal. Er ontstaat een gebrek aan zuurstofgas rond de haarwortels van planten. Die nemen daardoor moeilijker water en voedsel op.

De bodem wordt minder kruimelig en kan moeilijker opwarmen.

Regenwater zal gemakkelijker afstromen.

Reducenten die de planten van voedsel moeten voorzien overleven veel beter.

Zaden kunnen minder gemakkelijk kiemen en jonge plantjes zullen minder gemakkelijk wortel vormen.

Door de losse structuur is de bodem minder gevoelig voor parasitaire schimmelinfecties.

Planten groeien trager en de opbrengst vermindert, zelfs bij bemesting.

De bodem wordt sterk verlucht.

OPDRACHT 30 ONDERZOEK

Onderzoek bodemverdichting en kiemkracht aan de hand van Labo 08 bij het onlinelesmateriaal.

208

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

Gelukkig denken overheid, landbouwers en natuurorganisaties samen na over de impact van monocultuur. Om de gevolgen van een monocultuur te ondervangen, beslissen steeds meer landbouwers om weer uitgebreid aan wisselteelt te doen. Daarbij verdelen landbouwers één lap grond in zones. Elke zone krijgt een ander gewas als gast en dat wisselt elke periode of een volgend jaar. In de biologische landbouw wil men rekening houden met milieueffecten en dierenwelzijn. Er wordt bewust geen gebruik gemaakt van chemische bestrijdingsmiddelen en kunstmest. Dieren krijgen meer ruimte.

aardappel wortelgewassen

peulgewassen

koolgewassen

vruchtgewassen

bladgewassen

Die manier van telen is een stuk arbeidsintensiever, en kost dus meer geld,

maar de biodiversiteit wordt gestimuleerd en de schade door uitputting of

verdichting van de bodem wordt vermeden.

WEETJE

S Afb. 166 Agroforestry is een alternatief voor monocultuur.

Boslandbouw, ook wel agroforestry genoemd, kan in de toekomst voor een efficiëntere, duurzame en klimaatvriendelijke landbouw zorgen. Door het combineren van eenjarige gewassen met houtige soorten, zoals meerjarige struiken en bomen, zijn de planten beter beschut tegen extreem weer. Bovendien haalt het diepe wortelstelsel van struiken en bomen nutriënten uit diepere aardlagen naar boven. De wortels maken ruimte voor insijpeling van regenwater.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

209

Verstoring van de biodiversiteit: biologische plaagbestrijding en exoten

Om accumulatie van gifstoffen te voorkomen, zetten landbouwers bij plagen en ziekten steeds vaker biologische plaagbestrijding in. Daarbij zorgen de natuurlijke predatoren voor het aanpakken van plaagorganismen. Denk daarbij aan het uitzetten van predatorinsecten als oorwurmen, roofwantsen, sluipwespen, lieveheersbeestjes en zweefvliegen. Om te garanderen dat de predatorinsecten in het ecosysteem aanwezig blijven, zorgt de landbouwer het best voor gepaste predatorhabitats in de biotoop. Zo vormen hagen rond laagstamboomgaarden ideale schuil- en overwinteringsplekken voor die

insecten.

W Afb. 167 Lieveheersbeestjelarven eten bladluizen en spintmijten. Ze kunnen worden ingezet als plaagbestrijding bij bv. de sperziebonenteelt.

Het Aziatisch lieveheersbeestje werd als biologische bestrijding van bladluizen in de jaren 90 ingevoerd in België. Die invoer bleek echter een ernstige vergissing. Wanneer er te weinig bladluizen voorhanden zijn, eten

de Aziatische lieveheersbeestjes namelijk ook de larven van andere soorten lieveheersbeestjes waardoor ze een bedreiging vormen voor de inheemse soorten. De ecosysteemdiensten van lieveheersbeestjes komen daardoor in

gevaar.

W Afb. 168 Aziatisch lieveheersbeestje

Wanneer planten of dieren door toedoen van de mens, al dan niet opzettelijk, buiten hun normale biotoop terechtkomen, spreken we van de introductie van exoten. Vaak verdringen ze de inheemse soorten door concurrentie, of ze eten die op. Ze brengen zo de biodiversiteit in gevaar. Wanneer de exoten schade berokkenen aan de levensgemeenschap noemt men dat invasieve soorten. Door die soorten wordt de materiekringloop soms doorbroken of verdwijnen ecosysteemdiensten.

210

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

OPDRACHT 31

In de tabel ontdek je vier invasieve soorten in België. Probeer ze te linken aan de invloed die ze uitoefenen op inheemse soorten door het correcte cijfer in de tabel aan te brengen. Invasieve

Omschrijving

invloed

De halsbandparkiet is een tropische vogel uit Centraal-Afrika en Zuid-Azië. Een veertigtal dieren werd vrijgelaten in 1974 aan de Heizel in Brussel. Ondertussen

zijn ze met meer dan tienduizend.

De Amerikaanse stierkikker werd vanaf 1932 in Europa

ingevoerd voor de productie van kikkerbillen. Nu komt hij ook in het wild voor en moeten de kikkers actief

worden gevangen met sleepnetten en fuiken om schade

te beperken.

De Amerikaanse vogelkers werd al in de 17e eeuw naar Europa overgebracht als sierboom in parken. Tweehonderd jaar later plantte men de boom aan voor de houtproductie. Natuurverenigingen rooien nu actief

de Amerikaanse vogelkers.

De reuzenbalsemien is afkomstig uit de Himalaya en werd als sierplant ingevoerd. Vanaf 1900 is hij gaan verwilderen in heel West-Europa. In België is de woekerplant zozeer een probleem dat hij actief wordt gemaaid en uitgetrokken.

Nummer

Overschaduwt jonge inheemse planten, waardoor hun overlevingskansen sterk

Invasieve invloed

verminderen. Daarnaast zorgt de bladafval voor een verminderde bodemkwaliteit. Eet watersalamanders, boomkikkers, kleine vogels, insecten en reptielen. Groeit langs oevers van meren en beken en verdringt daar de inheemse planten en dieren. Neemt nestplaatsen in van de boomkruiper en de grote bonte specht waardoor die

schakels in de voedselketen kunnen verdwijnen. Sommige schadelijke insecten worden niet langer opgegeten.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

211

De biodiversiteit in een ecosysteem kan op diverse manieren worden verstoord. Zo kan een monocultuur in de buurt van een ecosysteem, maar ook de introductie van invasieve exoten een evenwichtig ecosysteem ontregelen. Monoculturen zijn nadelig voor de biodiversiteit omdat ze: • slechts een beperkte levensgemeenschap vertonen: slechts een heel beperkt aantal soorten zal de monocultuur als habitat uitkiezen; • het gebruik van pesticiden vragen: die belanden ook in de omliggende ecosystemen en doden vele organismen. Door accumulatie van gifstoffen worden vooral dieren bovenaan in de

voedselketen vergiftigd;

• veelvuldig gebruikmaken van zware machines. Dat leidt tot

bodemverdichting, versneld afstromen van water in de bodem bij

regenval, verminderde kieming en lagere opbrengst van gewassen. Bovendien doet de bodemverdichting reducenten wegvallen in de materiekringloop.

Invasieve exoten zijn soorten die door toedoen van de mens buiten

hun normale biotoop terechtkomen en daar de biodiversiteit in gevaar brengen, omdat ze:

• inheemse soorten verdringen door concurrentie; • inheemse soorten opeten;

• de samenstelling van de levensgemeenschap soms drastisch veranderen, waardoor belangrijke schakels in een ecosysteem

kunnen wegvallen en ook ecosysteemdiensten kunnen verdwijnen.

Landbouwers, natuurorganisaties en overheden beseffen dat het herintroduceren van biodiversiteit vele voordelen kan hebben. Ze doen dat op verschillende manieren: wisselteelt in de landbouw, biologische plaagbestrijding, beheer van exoten … Maak oefening 10, 11 en 12 op p. 222.

212

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

hoofdstuk 2

Notities

213

THEMASYNTHESE

MATERIEKRINGLOOP In een ecosysteem gaat er per trofisch niveau van de voedselpiramide biomassa verloren. Reducenten kunnen de biomassa die niet doorstroomt naar een volgend trofisch niveau gebruiken als voedselbron. Zij zetten energierijk organisch materiaal om in energiearme anorganische stoffen die opnieuw bruikbaar zijn voor de producenten. Dankzij de reducenten wordt de voedselketen gesloten en ontstaat er een kringloop van materie of materiekringloop.

organische stoffen

Voor een ecosysteem zijn de vier

consumenten

belangrijkste materiekringlopen: • de waterkringloop, • de stikstofkringloop,

organische (afval)stoffen

producenten

• de koolstofkringloop, • de zuurstofkringloop.

anorganische stoffen

reducenten

ENERGIESTROMEN

Energie in een ecosysteem wordt doorgegeven via biomassa. De producenten leggen tijdens de fotosynthese zonne-energie vast in energierijke organische stoffen met behulp van CO2 en H2O. Bij dat proces komt O2 vrij. De energierijke organische stoffen worden door alle trofische niveaus als energiebron verbruikt. Tijdens de

celademhaling wordt de nodige energie vrijgezet uit die koolstofverbindingen. Organismen hebben daarvoor O2

nodig en stoten dan weer CO2 en H2O uit.

In een voedselpiramide wordt de doorgegeven biomassa en dus ook het doorgegeven pakketje energie bij elk trofisch niveau kleiner.

warmte

verlies biomassa

celademhaling

214

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

themasynthese

energiebron

BIODIVERSITEIT In een gezond ecosysteem is het evenwicht tussen productie en verbruik essentieel. Voldoende biodiversiteit is daarvoor een noodzaak; voor elke functie moeten er meerdere vertegenwoordigers aanwezig zijn. Het voorkomen van die vertegenwoordigers, en dus de biodiversiteit, is afhankelijk van de heersende biotische en abiotische factoren. Enkel als de biodiversiteit voldoende groot is, kan er bij verstoringen een kringloop van materie blijven bestaan en is er een voortdurende input van energie gegarandeerd. Abiotische factoren

Biotische factoren Biotische factoren zijn invloeden van andere

niet-levende omgeving op het overleven en

levende wezens op het overleven en voorkomen

voorkomen van een soort.

van een soort.

ECOSYSTEEMDIENSTEN

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

Abiotische factoren zijn invloeden van de

Een ecosysteem is het geheel van abiotische en biotische interacties binnen een

levensgemeenschap en haar biotoop dat ervoor zorgt

Ecosysteemdiensten zijn de voordelen die een ecosysteem aan mensen biedt. De voordelen worden ingedeeld in: • producende diensten, • regulerende diensten, • culturele diensten, • ondersteunende diensten.

dat een levensgemeenschap zichzelf binnen die biotoop kan onderhouden.

Materiekringlopen en

energiestromen en

biodiversiteit in een

ecosysteem zijn nauw met elkaar verbonden.

kennisclip

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

themasynthese

215

NATUURLIJKE INVLOEDEN • successie

Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

• klimaatverandering

ECOSYSTEMEN UIT EVENWICHT

VERSTORINGEN DOOR DE MENS

• verstoring door opwarming

• verstoring van de stikstofkringloop door meststoffen

eutrofiëring

verdwijnen van de biodiversiteit

• verstoring van de biodiversiteit door monoculturen

• verstoring van de biodiversiteit door exoten

216

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

themasynthese

CHECKLIST

NOG OEFENEN

Begripskennis • Ik kan de rol of de functies benoemen die organismen in een materiekringloop uitoefenen. • Ik kan van elke functie uitleggen wat de betekenis is. • Ik kan omschrijven wat de betekenis is van een habitat, een niche, een biotoop, een levensgemeenschap en een ecosysteem. • Ik kan de betekenis omschrijven van een ‘evenwichtig’ ecosysteem. • Ik kan voorbeelden geven van interacties tussen biotische en abiotische factoren. • Ik kan uitleggen wat er wordt voorgesteld in een voedselpiramide, een

piramide van biomassa en een piramide van energie.

• Ik kan de weg van water, stikstof, koolstof en zuurstof in de materiekringloop situeren.

• Ik kan met voorbeelden aantonen wat het belang is van micro-organismen voor een ecosysteem.

• Ik kan met een voorbeeld uitleggen hoe biodiversiteit het voortbestaan van kringlopen garandeert. onderbrengen.

• Ik kan voorbeelden van ecosysteemdiensten in vier groepen

• Ik kan met voorbeelden aantonen dat het evenwicht van ecosystemen op een natuurlijke manier kan verdwijnen.

• Ik kan de begrippen sleutelsoort, successie, climax en klimaatverandering in eigen woorden uitleggen.

• Ik kan uitleggen wat er bedoeld wordt met overbemesting, stikstofverrijking en eutrofiëring.

• Ik kan voorbeelden geven van hoe monoculturen de biodiversiteit negatief kunnen beïnvloeden en uitleggen op welke manier wisselteelt een goed alternatief is.

• Ik kan de betekenis van ‘accumulatie van gifstoffen’ voor een ecosysteem toelichten.

• Ik kan verklaren wat biologische plaagbestrijding is en voorbeelden geven. • Ik kan uitleggen wat een inheemse soort, een exoot en een invasieve soort is.

Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een onderzoeksvraag formuleren aan de hand van een aantal

criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren. • Ik kan een besluit formuleren op basis van de verzamelde gegevens. • Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

checklist

217

CHECK IT OUT

Uit het artikel van de CHECK IN bleek dat Vlaanderen een bijzonder hoge uitstoot van ammoniak kent. Die ammoniak kan op zijn beurt in natuurgebieden neerdalen. Dat is een gevolg van de vele veebedrijven. De slachtoffers daarvan zijn bijvoorbeeld de Limburgse heidevlakten die normaal gezien rond half augustus in een prachtig purperen landschap veranderen. Dat gebeurt onder andere dankzij de struikhei, een zuurminnende

Wat is een mogelijke oorzaak voor het zeldzamer worden van dit fenomeen?

plantensoort die op vooral arme zandgronden kan groeien.

Ook abiotische factoren kunnen ervoor zorgen dat de struikhei minder groeit. Verklaar.

Gaat het hier over een natuurlijke of een menselijke verstoring?

Eutrofiëring kan ook ontstaan door een invasie van exoten, zoals een grote groep Canadese ganzen op de oever

van een meer. Hoe verklaar je dat?

Stikstofverrijking en de instroom van ammoniak in de bodem kunnen een ecosysteem uit evenwicht brengen. Dat heeft een invloed op de biodiversiteit: soorten zoals struikhei verdwijnen, ecosysteemdiensten nemen af en de materiedoorstroming verandert.

218

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

check it out

AAN DE SLAG

In een grote vijver zonder vervuiling en verstoring houdt de snoek de brasempopulatie in toom. Wanneer er – om welke reden dan ook – een forse toename van het aantal brasems optreedt, dan zorgen die voor het opwoelen van bodemslib tijdens het zoeken van voedsel. Dat vertroebelt het water, waardoor er minder licht bij de onderwaterplanten kan. Troebel water belemmert niet alleen de groei van planten, maar ook de jacht van snoeken. a

Waarom kun je een meer als een voorbeeld van een

ecosysteem beschouwen?

b Welke biotische factor wordt in de tekst vermeld?

Over welke abiotische factor gaat het?

Een veehouder kweekt tien kalveren om als kalfsvlees aan het slachthuis te verkopen. Welke stelling is

juist als je de massa van de kalveren vergelijkt met de massa van het totale voer dat de veehouder aan die kalveren heeft gespendeerd? Verklaar je keuze.

De massa van de kalveren en het totale veevoer zijn exact dezelfde. De massa van de kalveren is het grootst.

De massa van het totale veevoer is het grootst.

Een mug die zich net gevoed heeft met plantensappen moet plots vluchten voor een boomkikker. Welke energieomzettingen grijpen plaats in de mug, te vertrekken vanaf de organische bestanddelen in de maag?

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

aan de slag

219

De aarde heeft ongeveer 10 miljard hectare nuttige aardoppervlakte die over een populatie van 7 miljard mensen moet worden verdeeld. Een eenvoudige berekening toont aan dat elke aardbewoner recht heeft op bijna 1,6 ha. Dat noemen we de ecologische voetafdruk. De gemiddelde Belg heeft een ecologische voetdruk van 5 ha. Welke argumenten hanteren vegetariërs om

geen vlees of vis te eten wanneer je denkt aan de energieverliezen?

Veel tuinders verwarmen hun serres met aardgas. Sommigen leiden de verbrandingsgassen van de a

verwarmingsketels door de serres. Waarom doen tuinders dat?

b Van welke materiekringloop is dat een illustratie?

Raapzaad is een gewas dat als biobrandstof belangrijk is. Daarnaast kan het als groenbemester worden ingezet en zal het daardoor tegen bodemerosie bescherming bieden. De bloemen zijn bovendien een bron van nectar voor honingproductie. Noteer bij de verschillende functies van raapzaad de passende

ecosysteemdienst.

Vaak kunnen kleine groene elementen in een

landschap veel ecosysteemdiensten leveren omdat ze voorkomen vlakbij waar mensen wonen, werken en recreëren. Denk maar aan een eenvoudige bomenrij. Geef een voorbeeld van een producerende, regulerende en culturele dienst die zo’n bomenrij biedt.

220

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

aan de slag

TIP In het vademecum vind je een bijlage over hoe je betrouwbare bronnen online kunt raadplegen. Maak daar voor

de volgende opdrachten gebruik van en vermeld telkens je bron.

Op veel plekken in de wereld komen vulkanen voor. Een uitbarsting is verwoestend maar nadien gebeurt er heel wat met de bodem.

Wat zijn de voordelen van vulkanen voor ecosystemen?

Door de klimaatverandering ontstond de bezorgdheid of koolmezen

wel zullen overleven als soort. Zoek op en leg uit: a

waarom men dat denkt;

b welke ecosysteemdienst daarmee zou wegvallen;

of de bezorgdheid terecht is.

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

aan de slag

221

De zee en de atmosfeer wisselen voortdurend CO2 uit. Door de grote hoeveelheid in de lucht neemt het water steeds meer CO2 op. Dat heeft geleid tot een verzuring van de oceaan (daling van de pH). In een zuur milieu

kunnen bepaalde organismen niet langer voldoende calciumcarbonaat (CaCO3) opbouwen ter bescherming.

Bovendien leidt de verhoogde CO2-concentratie tot een grotere hoeveelheid aan algen. Die zijn vaak giftig

omdat ze toxinen maken. De klimaatopwarming zorgt daarnaast nog eens voor een verlengd groeiseizoen. Zoek op welke organismen CaCO3 nodig hebben om zich te beschermen.

b Zoek ook de chemische reactie op die duidelijk maakt hoe CaCO3 in een zure omgeving afgebroken wordt.

Zoek de namen van enkele giftige algen uit de zee op.

Sommige invasieve soorten doen het bij ons bijzonder goed.

De klimaatverstoring maakte van onze regio een ideale leefplek voor die soorten. a

Zoek uit welke biotoop een reuzenbalsemien graag

bewoont. Benoem daarbij twee abiotische factoren.

b Leg uit waarom de reuzenbalsemien een exoot is.

Ook elders ter wereld zorgt de klimaatverandering voor ingrijpende verstoringen in ecosystemen. In het

noorden van Rusland smelt de Siberische permafrost; dat is een bevroren ondergrond. Daarbij komen niet alleen broeikasgassen vrij uit de bodem, maar ook enkele ziekmakers. Zoek uit waarom er de afgelopen jaren duizenden rendieren en ook enkele mensen stierven bij hittegolven daar.

Meer oefenen? Ga naar

222

GENIE Biologie GO! 4.1

THEMA 04

aan de slag

Notities

223

224