GENIE Biologie KathOndVla - Leerboek 4 by VAN IN

Biologie

LEER BOEK

GENIE

Biologie

INHOUD THEMA 01: VOORTPLANTING

THEMA 02: VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT 43

` HOOFDSTUK 1: 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

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

7 7

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?

Waar passen de virussen in de tree of life?

Wat is het belang van biodiversiteit?

16 16

19 19

4.2 De moederkoek

HOOFDSTUKSYNTHESE

4.3 De ontwikkeling van de foetus

Welk belang hebben microorganismen voor de mens?

VA Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed?

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

2.1 Ziekteverwekkers

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

2.2 Giftige stoffen in de leefomgeving

2.3 Stress

THEMASYNTHESE

` HOOFDSTUK 2:

4.4 De geboorte

` HOOFDSTUK 2:

Welke verschillen kun je waarnemen tussen organismen?

4.1 De ontwikkeling van het embryo

4.5 Interseks, gender en seksuele oriëntatie

Hoe verloopt de ontwikkeling van zygote tot boreling?

Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar?

` HOOFDSTUK 1:

Hoe leidt geslachtsgemeenschap tot een nieuwe mens?

Welke eigenschappen hebben bacteriën en wat is hun belang?

1.1 Hoe zijn bacteriën opgebouwd?

1.2 Hoe vermenigvuldigen bacteriën zich?

1.3 Wat betekenen bacteriën voor de mens?

1.4 Hoe kan men bacteriën bestrijden?

Welke eigenschappen hebben virussen en wat is hun belang?

2.1 Hoe zijn virussen opgebouwd?

2.2 Hoe vermenigvuldigen virussen zich?

101

2.3 Infecties

102

2.4 Hoe verspreiden virussen zich van mens tot mens?

103

2.5 Hoe een virale infectie voorkomen en/of bestrijden?

105

Welke eigenschappen hebben protisten en wat is hun belang?

107

3.1 Het pantoffeldiertje

107

3.2 Euglena: het oogdiertje of oogwiertje

110

3.3 Amoebe

111

3.4 Wat is de betekenis van protozoa voor de mens?

112

3.5 Algen

115

Welke eigenschappen hebben schimmels en gisten, en wat is hun belang?

115

4.1 Schimmels

116

4.2 Gisten

119

4.3 Wat betekenen schimmels en gisten voor de mens?

121

HOOFDSTUKSYNTHESE

129

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

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

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief?

132 132

134

163

Hoe bestudeer je gedrag?

164

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan?

166

3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit?

166

3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd?

168 181

THEMA 04: ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT 183

` HOOFDSTUK 1:

Wat is een ecosysteem?

185

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

185

Welke factoren zijn noodzakelijk om een ecosysteem in evenwicht te houden?

190

2.1 Wat is het belang van voedsel voor het evenwicht in een ecosysteem?

190

138

2.2 Wat is het belang van energie voor een evenwichtig ecosysteem?

201

138

2.3 Waarom is biodiversiteit noodzakelijk voor een evenwichtig ecosysteem?

206

Welke voordelen bieden ecosystemen voor de mens?

208

135

138

1.2 Commensalisme

140

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief?

142

2.1 Predatie

142

2.2 Parasitisme

144

2.3 Amensalisme

147

2.4 Interspecifieke competitie of concurrentie 147

` HOOFDSTUK 3:

Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid? 151

160

1.2 Hoe communiceren planten?

132

133

1.1 Mutualisme

160

1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren?

THEMASYNTHESE

` HOOFDSTUK 2:

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen?

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar positief?

1.3 Samenwerking 2

160

3.3 Wijzigt gedrag over de generaties heen? 177

Welke invloeden hebben interacties tussen soortgenoten op hun overlevingskans?

1.2 Groepsvorming

` HOOFDSTUK 1:

1.1 Paarvorming

Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskans?

126

THEMA 03: INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS

` HOOFDSTUK 4:

Hoe word je ziek?

151

Hoe kunnen interacties leiden tot infecties?

153

2.1 Virale infecties

153

2.2 Bacteriële infecties

154

2.3 Schimmelinfecties

157

` HOOFDSTUK 2:

Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht? 1

216

Welke veranderingen kunnen ecosystemen beïnvloeden?

216

1.1 Natuurlijke veranderingen van ecosystemen

217

1.2 Verstoringen van ecosystemen door de mens

219

THEMASYNTHESE

LABO’S STEM-VAARDIGHEDEN

232

THEMA 01

VOORTPLANTING

Voor ouders is het gynaecoloogbezoek waarbij ze hun baby voor het eerst op het scherm kunnen zien een magisch moment. Bij dit bezoekje wordt de zwangerschap formeel bevestigd en krijgen ze de eerste informatie over de ontwikkeling van hun baby. Bij elke zwangerschap kan er wel iets misgaan. Ouders kunnen van buitenaf invloed uitoefenen op de gezondheid en de ontwikkeling van de baby. De foetus groeit immers dankzij een continue aanvoer van voedingsstoffen van de moeder. Op die manier kan hij ook

worden blootgesteld aan schadelijke stoffen die de groei kunnen verstoren, zoals tabak en alcohol.

` ` ` `

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

We zoeken het uit!

VERKEN

• de belangrijkste organen van het

JE KUNT AL ...

• de werking van een aantal hormonale en niet-

voortplantingsstelsel in het menselijk lichaam situeren en benoemen; • de functie van de belangrijkste organen van

hormonale anticonceptiemiddelen uitleggen.

het voortplantingsstelsel van de vrouw en de man toelichten;

• de primaire en de secundaire geslachts-

kenmerken van de mens onderscheiden; • op een tijdlijn van de menstruatiecyclus

de eicelrijping, de eisprong, de vruchtbare periode en de menstruatie aanduiden;

• op een tijdlijn de belangrijkste fasen van de

bevruchting tot de geboorte situeren.

JE LEERT NU ...

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

H2 • de invloed van positief en negatief gezondheidsgedrag op de ontwikkeling van embryo en foetus; • de invloed van leefmilieu op de ontwikkeling van embryo en foetus; • de effecten van ziekteverwekkers op de ontwikkeling van embryo en foetus.

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

Î Hoe leidt geslachtsgemeenschap tot een nieuwe mens? In de puberteit ondergaat je lichaam langzaam talrijke veranderingen. Je primaire geslachtsorganen worden gebracht om zich voort te planten. LEERDOELEN M Je kunt de bevruchting bij de mens uitleggen.

Wat betekent ‘geslachtsgemeenschap’?

actief en je secundaire geslachtskenmerken komen tot ontwikkeling. Het lichaam wordt in gereedheid

Net zoals bij vele andere organismen bestaan er bij de mens twee biologische geslachten: man en vrouw.

Door geslachtsgemeenschap planten man

Geslachtsgemeenschap hebben 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 of andere intieme handelingen.

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:

Afb. 1 Door geslachtsgemeenschap worden zaadcellen zo dicht mogelijk bij de eicel gebracht.

de zaadcellen en de eicellen ontmoeten

elkaar in het lichaam van het vrouwelijke organisme. De mannelijke organismen bezitten daarom

ook structuren om de zaadcellen in het vrouwelijke lichaam te brengen. Bij een bevruchting versmelt een mannelijke zaadcel

mannelijke

mannelijke organen organen

met een vrouwelijke eicel.

Zijn er uitzonderingen op inwendige bevruchting? Scan de QR-code!

Zowel de zaadcel als de eicel zaadcel zaadcel

draagt erfelijk materiaal.

In de bevruchte eicel komt dus erfelijk materiaal van beide ouders terecht. Daarom

vrouwelijke

vrouwelijke organen organen

bevruchting

vertonen nakomelingen zowel

embryo embryo

kenmerken van de ene ouder als van de andere ouder.

eicel eicel

Afb. 2 Bij een bevruchting versmelt een zaadcel met een eicel. De bevruchte eicel kan aanleiding geven tot een nieuw leven.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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.

2.1

De mannelijke geslachtsorganen

Bouw en functie

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

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

Sperma is in ruime zin de door mannelijke dieren geproduceerde vloeistof met zaad- of spermacellen.

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. 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

Afb. 3 De zaadcellen worden gemaakt in de twee teelballen, die bij de mens gelegen zijn in de balzak.

WEETJE Spannende 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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Net voordat de zaadleiders doorheen de prostaat lopen, monden twee zaadblaasjes uit in de zaadleiders. De zaadblaasjes en de prostaat scheiden een

blaas

vocht af dat het zaadvocht wordt genoemd. Samen met de zaadcellen vormt dat zaadvocht het sperma. Het zaadvocht bevat voedingsstoffen voor de

zaadleider prostaat zwellichamen

zaadcellen en is licht alkalisch. Dat is nodig om het zure milieu

urinebuis

zaadblaasjes

Op die manier verhoogt het

eikel

zaadvocht de overlevingskans van de zaadcellen. Verder

van de vagina te neutraliseren. bijbal

balzak

bevat het zaadvocht stoffen die delen van het vrouwelijke voortplantingsstelsel doen samentrekken zodat de kansen

Afb. 4 Bouw van het mannelijke geslachtsorgaan

op een bevruchting verhogen.

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.

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

bloedvaten

terechtkomt. De zure urine zou

zwellichamen

de zaadcellen immers schade kunnen berokkenen.

De urinebuis loopt doorheen

urinebuis

de penis. In de penis bevinden zich drie zwellichamen. Bij

seksuele prikkeling vullen de

bloedvaten

zwellichamen

zwellichamen in de penis zich met bloed: dat is een erectie.

De gemiddelde lengte van een penis in erectie is 13,1 cm. De lengte van de penis heeft geen invloed op de vruchtbaarheid of op het plezier bij geslachtsgemeenschap.

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

urinebuis Afb. 5 Bij seksuele prikkeling ontstaat een erectie doordat de zwellichamen zich vullen met bloed. Bij een erectie komt de eikel ook meestal bloot te liggen.

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. THEMA 01

hoofdstuk 1

WEETJE De voorhuid van een penis wordt soms

eikel

verwijderd: dat heet een besnijdenis. Meestal gebeurt dat om religieuze voorschriften. Soms wordt de voorhuid verwijderd omwille van hygiënische

voorhuid

redenen: de eikel is dan gemakkelijker schoon te houden. Medische redenen kunnen terugkomende ontstekingen zijn, of een te kleine voorhuid waardoor die niet over de eikel kan worden geschoven of teruggeschoven. Wanneer de voorhuid

onbesneden penis

verwijderd is, ligt de eikel altijd bloot en

wordt de huid ervan iets dikker. De eikel is dan iets minder gevoelig.

besneden penis

Afb. 6 Bij een besnijdenis wordt de voorhuid verwijderd. De eikel ligt dan altijd bloot.

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.

Vorming van de zaadcellen

De vorming van zaadcellen wordt hormonaal geregeld. Vanaf de puberteit sturen de hypothalamus

Testosteron speelt ook een rol bij de vorming van de mannelijke secundaire geslachtskenmerken.

en de hypofyse de teelballen aan om het hormoon testosteron te produceren. De productie van testosteron staat onder controle van een negatief feedbacksysteem en 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

bijbal teelbal

zaadbuisje

400 tot 800 van die buisjes zodat dagelijks honderden miljoenen zaadcellen worden aangemaakt.

THEMA 01

hoofdstuk 1

balzak Afb. 7 Doorsnede van een teelbal. In een teelbal bevinden zich honderden zaadbuisjes waarin zaadcellen worden gemaakt.

zaadleider

kern blaasje

zweepstaart

middenstuk

kop

Afb. 8 Zaadcellen zijn de kleinste menselijke cellen. Ze bestaan uit een kop en een zweepstaart.

Omdat vrouwelijke voortplantingscellen niet kunnen bewegen, moeten de zaadcellen zich naar de eicel kunnen verplaatsen. Dat doen ze door hun lange zweepstaart te bewegen. Voor die bewegingen gebruiken ze energie afkomstig van de mitochondriën die het middenstuk of de hals vormen. Als de zweepstaart beweegt, wordt de kop van de zaadcel voortgestuwd. Die kop bevat de

kern met het erfelijke materiaal, maar ook een blaasje gevuld met afbraakstoffen die helpen om

de eicel binnen te dringen. Daarnaast is er in de zaadcel slechts heel weinig cytoplasma aanwezig.

Zo zijn de zaadcellen klein en licht, waardoor ze zich snel kunnen verplaatsen. Zaadcellen behoren dan ook tot de kleinste cellen van de mens.

video: zweepstaart

In de teelballen bevinden zich talrijke zaadbuisjes waarin de zaadcellen worden gemaakt.

Het zijn de kleinste menselijke cellen. 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.

2.2 Het vrouwelijke geslachtsorgaan 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

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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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. 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 urinebuis vagina

THEMA 01

hoofdstuk 1

zwellichamen

binnenste schaamlip maagdenvlies buitenste schaamlip

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

clitorishoed clitoriseikel

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. zwellichamen van de penis

De clitoris is opgebouwd uit zwellichamen die aan weerszijden

zwellichamen van de clitoris

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 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.

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

WEETJE

bloed. De clitoris is heel gevoelig

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.

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.

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. 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. Omdat een eicel heel veel cytoplasma bevat, is haar omvang vele malen groter dan die van een zaadcel, en daarmee is de eicel een van de grootste cellen van een mens.

THEMA 01

video: eisprong

hoofdstuk 1

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. Oestrogeen en progesteron beïnvloeden ook de hypothalamus en de hypofyse via een negatief feedbacksysteem.

rijping van de eicel en de follikel

ovulatie

geel lichaam

eicel baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies wordt dikker

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

Afb. 13 De hormonale cyclus bedraagt gemiddeld 28 dagen.

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 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. De hormonale cyclus bedraagt bij de mens gemiddeld 28 dagen. Sommige vrouwen hebben een cyclus die vrij regelmatig is: hij duurt telkens even lang. Voor hen betekent het dat de dag waarop de eisprong plaatsgrijpt en ook de dag waarop de menstruaties beginnen goed voorspelbaar zijn. Bij vrouwen met een onregelmatige cyclus is de periode tussen twee menstruaties de ene

keer (veel) langer dan de andere keer. Aangezien de eisprong meestal 14 dagen voor de volgende menstruaties gebeurt, is het ook moeilijker te voorspellen wanneer de eisprong gebeurt. Om het slijmvlies en het bloed op te vangen, is er maandverband, een tampon of een menstruatiecup (zie afbeelding 14). Maandverband kleef je in je onderbroek, waardoor de bovenkant tegen de opening van de vagina zit. Een tampon breng je

video: wat is menstruatiearmoede?

in de vagina in, waar hij het slijmvlies en bloed opneemt. Een menstruatiecup breng je in de vagina in, waar hij langzaam volloopt. Om de vier tot zes uur moet je hem legen, afspoelen en weer inbrengen.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Afb. 14 Maandverband, tampons en de menstruatiecup kunnen worden gebruikt om menstruatiebloed op te vangen.

Ook maandverband en tampons moet je enkele keren per dag vervangen. Maandverband, tampons en menstruatiecups zijn er in verschillende maten. Welke maat je nodig hebt, is afhankelijk van je bouw en de hoeveelheid bloed die je verliest. Tijdens de menstruatie is het belangrijk dat je je goed wast tussen de schaamlippen (zonder zeep).

Afb. 15 Gebruik van maandverband, een tampon en een menstruatiecup

Een vrouw gebruikt in totaal gemiddeld 10 000 tot 17 000 wegwerpproducten, zoals tampons of maandverbanden. Jaarlijks worden er 45 miljard menstruatieproducten weggegooid. Ze bevatten vaak plastic.

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 of ovulatie vrijkomt, is slechts 24 uur vruchtbaar. Ze kan zich daarna innestelen in het baarmoederslijmvlies dat onder invloed van hormonen sterk

ontwikkeld is. Zonder bevruchting treden ongeveer 14 dagen na de eisprong menstruele bloedingen op om het afgestoten baarmoederslijmvlies af te voeren.

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. Bijna alle vrouwen

hebben af en toe last van pijnlijke

menstruaties. 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.

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

Sperma moet minstens 15 miljoen zaadcellen bevatten per mL, anders wordt het als te weinig vruchtbaar beschouwd.

in de vagina op en neer, waardoor de

eikel geprikkeld wordt. Die prikkeling

Afb. 16 Bij de zaadlozing komt 3 tot 5 mL sperma in de vagina terecht.

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

video: zaadlozing

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.

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 waarvan die persoon eerder aangaf dat niet te willen doen. 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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

3.2

De weg van de voorplantingscellen

In de vagina neutraliseert de alkalische vloeistof van sperma het zure milieu van de vagina. Omdat eicellen zelf niet beweeglijk zijn, moeten de spermacellen naar de eicel toe zwemmen. De slijmprop in de baarmoederhals is meestal moeilijk doorgankelijk, maar in de periode rond de eisprong wordt ze vloeibaarder zodat de zaadcellen erdoorheen kunnen. Heel wat zaadcellen overleven de tocht niet en worden onderweg door witte bloedcellen opgeruimd. Enkele tienduizenden zaadcellen bereiken de eileiders. De zaadcellen die de verkeerde eileider in zwemmen, zullen sterven. De andere moeten bij het zwemmen de tegengestelde beweging van de trilharen in de wand van de eileider trotseren en kunnen eventueel de eicel bereiken. Die moet na de eisprong binnen de 24 uur bevrucht zijn. De totale afstand die de zaadcellen moeten afleggen, bedraagt ongeveer 18 cm. De snelste zaadcellen kunnen die afstand afleggen in ongeveer

45 minuten. Dat betekent 5 mm/min of 5 lichaamslengten per seconde. 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.

eicel

eileider

zaadcellen

Afb. 17 De zaadcellen zwemmen een traject van ongeveer 18 cm naar de eicel.

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 eierstok. Daarna wordt de bevruchte of onbevruchte eicel langzaam naar de baarmoeder gebracht. video: weg van eicel

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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

3.3 De bevruchting De zaadcellen die de eicel bereiken, banen zich een weg tussen de voedingscellen die rond de eicel liggen. Het blaasje in de kop van de zaadcel barst open en de afbraakstoffen die vrijkomen, lossen het eiwitmembraan rond de eicel op. Het membraan van de eerste zaadcel die contact maakt met de eicel, versmelt met het membraan van de eicel. De kern van de zaadcel dringt de eicel binnen en het staartstuk wordt later afgesnoerd. Onmiddellijk na het binnendringen van de eerste zaadcel, veranderen de membraaneigenschappen van de eicel zodat andere zaadcellen de eicel niet meer kunnen binnendringen. Een bevruchting door meerdere zaadcellen levert video: zaadcel dringt eicel binnen

geen levensvatbaar embryo op, en wordt zo vermeden. De eicel geeft ook stoffen af zodat enkele minuten na het binnendringen van de zaadcel een bevruchtingsmembraan wordt gevormd. Dat membraan vormt een permanente barrière voor de zaadcellen. Daarna zwelt de kern van de zaadcel op en versmelt met de kern van de eicel. Op dat moment is de eigenlijke bevruchting

gebeurd. De bevruchte eicel of zygote bevat nu 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.

eicelkern

eicel

kop met zaadcelkern

Bevruchtingsmembraan verhindert dat meerdere zaadcellen versmelten met de eicel.

kop met zaadcelkern

achtergebleven staart van zaadcel

versmelting eicelkern met zaadcelkern

Afb. 18 Het verloop van de bevruchting

Zaadcellen bereiken de vruchtbare eicel bovenaan in de eileider. Stoffen in de kop van de zaadcel lossen het eiwitmembraan rond de eicel op. 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. Veranderende eigenschappen van het membraan van de eicel en de aanleg van een bevruchtingsmembraan verhinderen dat meerdere zaadcellen de eicel bevruchten.

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. Onmiddellijk na de bevruchting deelt de zygote zich en ontstaan er twee dochtercellen. Elk van die dochtercellen zal zich nu opnieuw delen, waardoor er steeds meer cellen worden gevormd. Omdat die cellen zich nog tot alle soorten cellen kunnen omvormen, 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

video: deling dochtercellen

binnenzijde van die blastula en vormen ze een kiemknop of embryonale knop.

doorsnede bloedvaten

DAG 2

eierstok

eileider

DAG 1

DAG 3 DAG 4 blastula kiemknop

bevruchte eicel of zygote

opengebarsten follikel

DAG 5

bevruchting

eisprong

innesteling

DAG 6-8

kiemschijf

DAG 15

baarmoeder- baarmoederslijmvlies spier

Afb. 19 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 vruchtvliezen.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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.

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:

• voedingsstoffen en zuurstofgas noodzakelijk voor de ontwikkeling van het kind, maar ook immuunstoffen, gaan van het bloed van de moeder naar het kind;

• afvalstoffen en koolstofdioxide verplaatsen zich van het bloed van het kind naar de moeder. baarmoederspier

moederkoek

baarmoederslijmvlies

navelstreng

zuurstofarm bloed

vruchtvliezen

bloedruimte met bloed moeder bloedvaten baby zuurstofrijk bloed

zuurstofrijk bloed

moederkoek/placenta

baarmoederholte binnenste vruchtvlies

Afb. 20 De moederkoek ontwikkelt zich in het baarmoederslijmvlies. Ter hoogte van de bloedvaten worden stoffen tussen moeder en baby uitgewisseld.

THEMA 01

hoofdstuk 1

baarmoederslijmvlies

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. 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.

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. Het hartje klopt met ongeveer 150 slagen per minuut, wat met een echografie hoorbaar gemaakt kan worden. Nu alle organen zijn aangelegd, is de embryonale fase achter de rug, en spreekt men van een foetus.

Wanneer tijdens de aanleg van de organen iets fout loopt, leidt dat vaak tot het afsterven van het embryo: een miskraam. Een miskraam komt daarom vaak voor in de eerste drie maanden

video: ontwikkeling foetus

van de zwangerschap – en vaak zelfs voor de vrouw weet dat ze zwanger is. In dat geval zal ze waarschijnlijk veronderstellen dat haar cyclus wat langer duurde.

Tijdens de foetale fase zullen de aangelegde organen groeien, verfijnen en in werking treden. De foetus begint nu ook te bewegen. Rond week 9 lijkt de foetus al op een minimens en vanaf week 14 is het geslacht uitwendig meestal goed zichtbaar. 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.

urinebuis

vrouwelijk

12 weken

buitenste schaamlip binnenste schaamlip 14 weken

34 weken

9 weken mannelijk of vrouwelijk

vaginale opening

urinebuis penis balzak

mannelijk 12 weken

14 weken

34 weken

Afb. 21 Vorming van de mannelijke en vrouwelijke geslachtsorganen bij een foetus

THEMA 01

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. Voor dat tijdstip zijn de longen onvoldoende ontwikkeld om zuurstofgas op te nemen uit de lucht. Naarmate de foetus groter wordt, is er steeds minder ruimte in de baarmoeder. De moeder zal de bewegingen dan ook steeds beter voelen, omdat er minder vruchtwater tussen de foetus en de baarmoeder zit. 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.

1 embryo, zes weken oud

3 foetus, twaalf weken oud

2 foetus, acht weken oud

4 foetus, achttien weken oud

Afb. 22 Verschillende stadia in de ontwikkeling van een ongeboren kind

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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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. De weeën worden opgewekt door mechanische prikkels, zoals uitrekking van spieren en druk, en door hormonale prikkels. 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. De moeder spant bij elke wee ook de buikspieren, de rugspieren en het middenrif op waardoor de baby in het nauwe geboortekanaal

wordt geperst. We noemen dat de persweeën. Tijdens het uitdrijven wordt vruchtwater uit de

longen van de baby geperst en maakt het kind een draaibeweging die we de spildraai noemen.

indaling

ontsluiting

navelstreng placenta baarmoeder

baarmoederhals

nageboorte

baarmoeder

endeldarm

uitdrijving

moederkoek

opening van de baarmoederhals wordt breder

navelstreng

Afb. 23 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. Als de baby niet meteen ademt, doet men het soms

huilen, want door te huilen komt de ademhaling in een reflex op gang. 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

Afb. 24 Tijdens de nageboorte wordt de moederkoek naar buiten gedreven.

nageboorte.

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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

4.5 Interseks, gender en seksuele oriëntatie A

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 niet-volgroeide penis en een vagina-ingang of een clitoris die zo groot is dat ze op een penis

lijkt. Dat wordt een intersekse persoon genoemd. Soms komt dat verschijnsel pas in een latere levensfase, zoals tijdens de puberteit, tot uiting en is dat uitwendig helemaal niet zichtbaar: een perfect uitziende jongen kan dan eierstokken blijken te hebben of een meisje kan 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

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

Een vader en zijn zoon raken betrokken bij een zwaar auto-ongeval. 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. 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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

Afb. 25 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.

THEMA 01

hoofdstuk 1

AAN DE SLAG 1

Som chronologisch de hindernissen of barrières op

Een vrouw heeft een regelmatige cyclus van

die zaadcellen moeten overwinnen om tot bij de

33 dagen. Haar laatste menstruatie begon op

eicel te komen.

18 november. Rond welke datum zal de eisprong normaal gezien plaatsvinden?

Wanneer mannen geen kinderen meer wensen, kunnen zij zich laten steriliseren. Tijdens een

Plaats de volgende processen in de juiste volgorde.

heelkundige ingreep, een vasectomie genoemd, wordt de zaadleider doorgeknipt en afgebonden.

embryo – kiemknop – eisprong/ovulatie –

Leg uit waarom die ingreep een man onvruchtbaar

foetus – zygote – kiemschijf

maakt, maar geen invloed heeft op de hoeveelheid sperma.

Om eventuele erfelijke afwijkingen van een embryo nog vóór de geboorte op te sporen past men een vlokkentest toe. Er wordt een weefselstaal van

de placenta genomen waarvan de cellen worden onderzocht. Wat is de afkomst van die cellen? a

van de moeder, meer bepaald van het

baarmoederslijmvlies

b van de moeder, meer bepaald van de moederkoek

van het kind, meer bepaald van de moederkoek

d van het kind, meer bepaald van de navelstreng

Welke van de volgende uitspraken over de

navelstreng is correct? a

In de navelstrengslagaders wordt bloed rijk aan zuurstofgas vervoerd van moeder naar kind.

b In de navelstrengslagaders wordt bloed rijk aan c

Geef voor elke structuur van het mannelijke vrouwelijke structuur.

Vrouwelijk

zwellichamen in de

penis eikel

voorhuid balzak

in de baarmoederhals

b in de baarmoeder c

koolstofdioxide vervoerd van moeder naar kind. koolstofdioxide vervoerd van kind naar moeder.

Leg uit waarom miskramen vaak voorkomen in de eerste drie maanden van de zwangerschap.

10 Beoordeel de volgende stellingen. Verklaar je

antwoord als een stelling fout is. a

Intersekse geslachtskenmerken zijn altijd uitwendig zichtbaar.

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

Waar gebeurt een bevruchting? a

In de navelstrengslagaders wordt bloed rijk aan

d In de navelstrengslagaders wordt bloed rijk aan

voortplantingsstelsel de overeenkomstige Mannelijk

zuurstofgas vervoerd van kind naar moeder.

norm. c

Een intersekse persoon is een transgender.

in de eileider

d in de eierstokken Meer oefenen? Ga naar 26

THEMA 01

hoofdstuk 1 - AAN DE SLAG

HOOFDSTUK 2

Î Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed? Als je graag zwanger wilt worden, is het raadzaam om je lichaam goed te verzorgen door te kiezen voor een gezonde voeding en levensstijl. Dat bevordert 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. LEERDOELEN

M Je kunt de invloed van gezondheidsgedrag en het leefmilieu op de ontwikkeling van embryo en foetus uitleggen.

M Je kunt de effecten van ziekteverwekkers op de ontwikkeling van embryo en foetus toelichten.

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

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 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. Het gevolg kan zijn dat er afwijkingen in het embryo ontstaan, of dat het embryo afsterft en er een miskraam optreedt. 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. Wat is eigenlijk een gezonde levensstijl? Je levensstijl is een breed en overkoepelend begrip dat aangeeft op welke manier je leeft. Hij omvat niet alleen voeding, sport en rookgedrag, maar ook je slaappatroon en de hoeveelheid stress waaraan je wordt blootgesteld. Hieronder bespreken we enkele algemene aandachtspunten.

THEMA 01

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.

hoofdstuk 2

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 hebben die schadelijke stoffen een

Afb. 26 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.

negatieve invloed op de vorming van de zaadcellen en de eicellen. Sperma van rokende mannen is van slechtere kwaliteit: het bevat minder zaadcellen. De zaadcellen blijken ook vaker een

afwijkende vorm te hebben. Bij vrouwen remt nicotine de aanmaak van geslachtshormonen,

waardoor rokende vrouwen minder vruchtbaar zijn én vroeger in de menopauze komen. Roken

vóór de zwangerschap, zelfs in de kindertijd, speelt dus een rol, aangezien de eicellen al van bij de geboorte in het lichaam aanwezig zijn.

abnormaal

normaal

aantal zaadcellen

vorm zaadcellen

beweeglijkheid zaadcellen

Afb. 27 Roken beïnvloedt de vruchtbaarheid, ook bij mannen. Sperma van rokers bevat minder zaadcellen, meer afwijkende zaadcellen en de zaadcellen zijn minder beweeglijk.

In België is het verboden om te roken in gesloten openbare ruimten. Ook mag je in de auto niet roken in aanwezigheid van iemand die jonger is dan 18 jaar.

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 Stopstone-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

website: Stopstone

THEMA 01

moeilijk moment? De app geeft je ideeën en helpt je om je eigen reddingsplan te maken dat je altijd binnen handbereik hebt.

hoofdstuk 2

Actief of passief rokende zwangere vrouwen nemen heel wat risico’s. De vele stoffen uit tabaksrook die in het bloed van de vrouw terechtkomen, kunnen via de moederkoek met het kind worden uitgewisseld. Het kind rookt dus 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. Na de geboorte stijgt eveneens het risico op wiegendood. Omdat kinderen van rokende

1.2

Voeding

ouders kleinere longen hebben, ademen ze sneller, waardoor ze meer giftige stoffen opnemen.

Wiegendood is het onverwachte overlijden van een baby die ogenschijnlijk gezond was en bij wie geen lichamelijke afwijking kon worden vastgesteld.

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 WATER

DRINK VOORAL

MEER

ZO WEINIG MOGELIJK

MINDER

Afb. 28 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, wat hormonale verstoringen kan veroorzaken. Het is dan moeilijker om zwanger te worden en bovendien neemt de kans op een miskraam toe tot 75 %. Verder is er een groot risico op een hoog geboortegewicht van de baby. De bevalling verloopt dan moeilijker en er is vaak een keizersnede nodig. Bij een vrouw met overgewicht is die ingreep moeilijk uit te voeren, waardoor de kans op complicaties toeneemt. THEMA 01

hoofdstuk 2

De kans op aangeboren afwijkingen, zoals een open ruggetje (wervels die zich niet volledig sluiten) en hartafwijkingen, is dubbel zo groot als de moeder obees is. De kans dat het kindje na de bevalling overlijdt, ligt zelfs vijf keer hoger dan normaal.

ruggenwervel

ruggenmergvocht ruggengraat

hard hersenvlies

Afb. 29 Een open ruggetje is een aandoening waarbij de ruggengraat zich niet voldoende ontwikkeld heeft, waardoor er een gat of spleet in de ruggengraat is en de blootgestelde zenuwen beschadigd kunnen raken.

Omdat een tekort aan bepaalde stoffen verregaande gevolgen kan hebben voor de ongeboren

baby wordt diëten tijdens de zwangerschap sterk afgeraden. Onderzoek bracht aan het licht dat

kinderen die verwekt of geboren waren in de Hongerwinter (1944-1945) op latere leeftijd veel meer kans hadden op een reeks aandoeningen. In die winter heerste er door de oorlog een enorme voedselschaarste, wat leidde tot ondervoeding bij heel wat mensen. Kinderen die uit ondervoede moeders geboren werden, ontwikkelden later veel vaker diabetes (type 2), overgewicht, schizofrenie of hart- en vaatziekten. Er zijn zelfs aanwijzingen dat ook de (achter)kleinkinderen

die verhoogde gevoeligheid kunnen erven. Wie gezond en gevarieerd eet,

krijgt normaal gezien voldoende vitaminen binnen. Toch heeft

onderzoek aangetoond dat een

inname van een extra hoeveelheid

Foliumzuur is vitamine B11 dat onder andere in groene groenten, fruit en volkorenproducten zit.

foliumzuur gedurende de eerste

tien weken van de zwangerschap

de kans op enkele aandoeningen sterk vermindert, zoals een open

ruggetje, een hazenlip of een open

gehemelte. Om een voldoende

hoge concentratie op te bouwen voor de zwangerschap, raadt men aan om extra foliumzuur te slikken

Afb. 30 Een extra hoeveelheid foliumzuur tijdens de eerste tien weken van de zwangerschap doet de kans op aandoeningen zoals een hazenlip sterk afnemen.

vanaf het moment dat je zwanger wilt worden. 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.

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

Afb. 31 Zelfs kleine hoeveelheden alcohol kunnen schadelijk zijn voor de ongeboren baby. Zwangere vrouwen consumeren daarom beter geen alcohol.

een miskraam. Verder kan alcoholgebruik een groeiachterstand, afwijkingen in het gelaat, neurologische afwijkingen en een reeks van andere aandoeningen veroorzaken.

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

WEETJE

smal hoofd

minder groeven

je geen medicatie zonder doktersadvies neemt als je zwanger bent.

smalle oogspleten

lage neusbrug

korte, afgeplatte neus

dunne bovenlip

plat middengezicht afgeplat neusgootje

smalle kin

vouw binnenste oogplooi

Afb. 32 Mogelijke afwijkingen bij kinderen met het foetaal alcoholsyndroom

Alcoholgebruik door de moeder kan leiden tot het foetaal alcoholsyndroom (FAS). Dat syndroom ontstaat wanneer de moeder regelmatig of te veel alcohol heeft gedronken tijdens de zwangerschap. FAS zou mogelijk bij ongeveer 1 op 1000 levend geboren kinderen voorkomen. Kinderen met FAS zijn kleiner dan hun leeftijdsgenootjes. Het hoofd is vaak abnormaal klein (microcefalie) omdat de hersenen van een baby met FAS kleiner zijn en minder groeven hebben. De kinderen hebben ook afwijkende gelaatskenmerken (bijvoorbeeld smalle oogspleten, lage oren, korte afgeplatte neus, dunne bovenlip …) en neurologische afwijkingen door beschadiging van het zenuwstelsel.

THEMA 01

hoofdstuk 2

1.4 Zwangerschapscontrole Omdat de gezondheid van moeder en ongeboren kind zo belangrijk is, laat je een zwangerschap het best door een gynaecoloog opvolgen. In het eerste semester van je zwangerschap gebeurt dat doorgaans om de vier weken, in het laatste trimester tweewekelijks. 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.

Wil je meer weten over een echografie? Scan de QRcode!

De gynaecoloog zal aan de hand van informatie over de ouders en familieleden de kansen

Afb. 33 Bij een echografie worden de baby, de vruchtzak met het vruchtwater en de moederkoek zichtbaar gemaakt.

berekenen op eventuele erfelijke afwijkingen

bij het 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 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.

WEETJE

erfelijk materiaal moeder

erfelijk materiaal kind

bloedstaal moeder

syndroom van Down syndroom van Edwards syndroom van Patau

Afb. 34 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. Bij de test is er geen risico voor de moeder of de baby, wat bij andere testen wel het geval is. Een vervolgonderzoek, zoals een vruchtwaterpunctie of vlokkentest, is nodig om het resultaat te bevestigen.

THEMA 01

hoofdstuk 2

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.

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.

Ziekteverwekkers

2.1

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.

Listeria

Voedingsmiddelen kunnen ziekteverwekkers bevatten als ze niet op de juiste manier bewerkt zijn. De listeriabacterie wordt aangetroffen in rauwe voedingswaren die langdurig gekoeld worden bewaard, zoals schaal- en schelpdieren, voorverpakte vis, vleeswaren en zachte kazen. Een infectie met die bacterie tijdens de zwangerschap kan leiden tot een miskraam of vroeggeboorte. Het is dus belangrijk om goed advies in te winnen over de risico’s van bepaalde voedingsmiddelen

bij een zwangerschap.

infographic: voedingsmiddelen

Toxoplasmose

Toxoplasmose is een ziekte die door een eencellige parasiet veroorzaakt wordt. De parasiet wordt overgedragen door katachtigen, vandaar ook de naam ‘kattenziekte’ die in de volksmond gebruikt wordt. De parasieten worden met de uitwerpselen uitgescheiden en kunnen zo op de bodem terechtkomen.

Afb. 35 Katten kunnen toxoplasmose overbrengen. Als een vrouw voor het eerst besmet wordt tijdens een zwangerschap, kan dat gevaarlijk zijn voor het ongeboren kind.

THEMA 01

hoofdstuk 2

Mensen worden meestal besmet door contact met katten en hun uitwerpselen, het werken met de handen in verontreinigde grond of het eten van ongewassen en rauwe groenten. In sommige gevallen kan ook het eten van rauw vlees tot een besmetting leiden. Volwassen mensen worden meestal niet ziek. Enkel als een vrouw voor de eerste keer besmet raakt tijdens de zwangerschap is toxoplasmose gevaarlijk, omdat de vrouw dan nog geen antistoffen heeft. Dan is er immers een kans dat het ongeboren kind ook geïnfecteerd raakt. Een infectie van het ongeboren kind vroeg in de zwangerschap leidt vaak tot de dood van het ongeboren kind en zo tot een miskraam. Een besmetting laat in de zwangerschap kan neurologische en oogafwijkingen bij het kind veroorzaken. Een onderzoek naar antistoffen in het bloed van de moeder toont aan of de moeder immuun is en al toxoplasmose heeft doorgemaakt. Wie de ziekte niet heeft doorgemaakt, moet preventieve maatregelen nemen, zoals de handen goed wassen na het bewerken van rauwe groenten en vlees,

na het behandelen van katten en na het schoonmaken van de kattenbak. Ook moet rauw voedsel voldoende gaar worden gekookt om de parasieten te doden. Loopt een zwangere vrouw toch een infectie op, dan moet aangepaste medicatie het risico op een zieke baby doen dalen.

Het cytomegalovirus

Vrouwelijke leerkrachten van de kleuterschool moeten thuisblijven zodra ze zwanger zijn. Dat is

omdat ze een relatief hoog risico lopen om besmet te raken met het cytomegalovirus (CMV). Dat is een virus dat voor volwassenen vrij onschuldig is en waar bijna iedereen vroeg of laat mee in

aanraking komt. Het virus is aanwezig in lichaamsvochten zoals snot, speeksel, urine en bloed.

Het wordt overgedragen via contact met het lichaamsvocht van een besmet persoon. Als zwangere vrouwen besmet raken, bijvoorbeeld door contact met speeksel en urine van besmette kinderen, kunnen ze het virus aan hun ongeboren kind doorgeven. Daar kan dat virus de groei verstoren en enkele aandoeningen veroorzaken, zoals de aantasting van de hersenen, de ogen en de gehoorzenuw.

Bij het vermoeden van een infectie bij een zwangere vrouw wordt een bloedanalyse en een vruchtwateronderzoek uitgevoerd. Aan de hand van een echografie en andere gedetailleerde beeldvormingstechnieken probeert men na te gaan of er afwijkingen bij de baby zijn. Bij heel ernstige infecties en zichtbare afwijkingen bestaat de mogelijkheid tot het afbreken van de zwangerschap. Een besmetting kan enkel worden vermeden door preventieve maatregelen te nemen, zoals het vermijden van contact met lichaamsvochten en het grondig ontsmetten van de handen na een eventueel contact.

Rubella

Tegenwoordig worden jonge kinderen tegen rubella ingeënt als ze twaalf maanden oud zijn, met een herhaling rond het tiende levensjaar. De vaccins zijn gratis, geven

Het basisvaccinatieschema is een overzicht van aanbevolen, gratis inentingen die kinderen het best krijgen om hen optimaal te beschermen tegen een aantal infectieziekten: difterie, tetanus, kinkhoest, polio, hepatitis B, mazelen, bof, rubella, pneumokokken, HPV, rotavirus en meningokokken.

THEMA 01

bijna 100 % bescherming en behoren tot het basisvaccinatieschema. Dat gebeurt om te voorkomen dat meisjes op latere leeftijd tijdens een zwangerschap besmet zouden raken.

Rubella, ook rodehond genoemd, is een ziekte die veroorzaakt wordt door een virus

Afb. 36 Rubella kan een rode huiduitslag veroorzaken.

en bij kinderen en volwassen doorgaans milde symptomen heeft zoals een rode huiduitslag. Ze wordt overgedragen door druppels uit mond, neus en keel.

hoofdstuk 2

Het virus kan worden overgedragen van de moeder op het ongeboren kind en verhoogt de kans op hart-, oog- en gehoorafwijkingen. Daarom is het doormaken van de ziekte tijdens de zwangerschap heel gevaarlijk. Tijdens een onderzoek aan het begin van de zwangerschap wordt nagegaan of er voldoende antistoffen aanwezig zijn in het bloed van de moeder, zodat ze weet of ze beschermd is tegen het virus.

COVID-19

In 2019 brak een wereldwijde epidemie uit, veroorzaakt door een coronavirus. Ernstig zieke volwassenen werden op de afdeling intensieve zorgen in buikligging beademd. Buikligging bij een hoogzwangere vrouw is niet mogelijk en daarom moet het kind via een spoedkeizersnede ter wereld worden gebracht. Dat is niet alleen extra belastend voor de zieke moeder; het kind wordt het leven van het kindje opgeofferd moet worden.

prematuur ter wereld gebracht. Het redden van het leven van de moeder kan zelfs inhouden dat

Het coronavirus blijkt ook in staat om de moederkoek aan te tasten, zodat de uitwisseling van

stoffen met het kind niet meer goed verloopt en de ongeboren baby in levensgevaar komt. Omdat

een vaccinatie veilig is voor moeder en kind, en een coronabesmetting niet, kan een moeder door zich te laten vaccineren een drama vermijden.

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, rubella en COVID-19. Voor een aantal infectieziekten, zoals rubella en COVID-19, 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.

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.

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. Ze worden gebruikt in bouwmaterialen, batterijen, pigmenten en landbouwproducten. Vroeger waren bijvoorbeeld heel wat waterleidingen in huizen van lood gemaakt. Tijdens het productieproces, het gebruik en de slijtage van de producten of bij het verwijderen als afval komen kleine deeltjes van die zware metalen in de lucht, de bodem en het oppervlaktewater terecht. 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.

THEMA 01

hoofdstuk 2

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. Dat kan een impact hebben op de intellectuele ontwikkeling van het kind of gedragsstoornissen veroorzaken. Gelukkig wordt er vandaag veel meer gezuiverd en minder geloosd, zodat vervuiling door zware metalen vooral een historisch probleem is. Toch raadt men aan om tijdens een zwangerschap het eten van groenten uit eigen tuin, van kippeneieren en van roofvissen te beperken.

industrie

bronnen van zware metalen

elektronisch afval

Mensen worden aan zware metalen blootgesteld.

ZWARE METALEN

lood kwik zink koper

• ijzer • arseen • cadmium

• • • •

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

Zware metalen vervuilen het water.

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

Afb. 37 Kleine deeltjes van zware metalen sijpelen in de bodem en het grondwater en kunnen zo in ons voedsel terechtkomen.

Hormonen en hormoonverstorende stoffen

Eerder leerde je dat de ontwikkeling van het embryo en de foetus onder andere door hormonen wordt geregeld. Het is dan ook logisch dat hormonen een invloed kunnen hebben op de ontwikkeling van je kindje. Verstoring van de hormonale werking wordt in verband gebracht met verminderde vruchtbaarheid, het ontstaan van kankers en een tragere ontwikkeling van het

embryo.

In heel wat producten zitten stoffen die een hormoonverstorende werking hebben. Een aantal van die stoffen wordt aangetroffen in plastic flessen, voedselverpakkingen, speelgoed en andere plastic voorwerpen die we bijna dagelijks gebruiken. Ook andere stoffen, zoals hormonen uit anticonceptiemiddelen en vlamvertragers in meerdere materialen of in elektronische apparatuur, kunnen de normale hormonale werking verstoren. Door dagelijks gebruik komen die gevaarlijke stoffen vrij in ons drinkwater en in het lichaam. De laatste jaren neemt de bezorgdheid daarover toe. Dat heeft er bijvoorbeeld toe geleid dat er in Europa strengere richtlijnen zijn voor verpakkingen van babymaterialen. Amerikaanse onderzoekers ontdekten ook dat de aanwezigheid van een hoge concentratie aan dergelijke hormoonverstoorders in de urine van zwangere vrouwen vaak resulteert in baby’s waarvan de mannelijke geslachtskenmerken minder goed zijn ontwikkeld. Van heel wat andere stoffen zijn de gezondheidseffecten op lange termijn niet gekend of onderzocht, of primeert het economische belang op dat van de volksgezondheid.

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 nietafbreekbare 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.

Afb. 38 Via plastic flessen krijgen baby’s dagelijks heel wat microplastics binnen.

Pesticiden

Afb. 39 Door plastic afval komen microplastics in de natuur en in ons lichaam terecht.

In de landbouwsector wordt vaak gebruikgemaakt van pesticiden om gewassen te beschermen en een hogere opbrengst na te streven. Wie in een landbouwgebied woont waar vaak pesticiden worden gesproeid, komt dus vaker in aanraking met die stoffen dan mensen die in steden wonen. Door het eten van met pesticiden behandelde groenten en fruit komen die schadelijke 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. Ook hebben de kinderen op latere leeftijd vaak een lager IQ of lijden ze aan een stoornis van het autismespectrum. Om blootstelling aan pesticiden te beperken, dien je groenten en fruit altijd grondig te wassen.

De biolandbouw probeert het gebruik van pesticiden te beperken. Een bioboer 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.

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.

THEMA 01

hoofdstuk 2

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 en beïnvloedt de mentale ontwikkeling: de baby is prikkelbaarder en huilt meer, wat tot een minder positieve ouder-kindrelatie kan leiden. Op latere leeftijd is er een

grotere kans op prikkelbaarheid, aandachtsproblemen en gedragsproblemen (ADHD).

Afb. 40 Verhoogde stressniveaus hebben een negatief effect op de zwangerschap.

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.

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, wat aan de basis kan liggen van bepaalde gedragsstoornissen. Daarom is ontspanning en voldoende rust tijdens de

zwangerschap belangrijk.

THEMA 01

hoofdstuk 2

AAN DE SLAG 1

Bespreek hoe de keuze van wat je eet (je dieet) de

ontwikkeling van je kind negatief en positief kan

Waarom kan het hebben van een kat als huisdier gevaarlijk zijn voor een zwangere vrouw?

beïnvloeden. 5 2

Toon aan hoe een verminderde vruchtbaarheid een

Verklaar waarom een regelmatig bezoek aan de gynaecoloog belangrijk is.

gevolg kan zijn van (passief) roken. 6

Vrouwen die zwanger willen worden of zwanger zijn,

tijdens de zwangerschap gewoonlijk veel

moeten rauwe groenten uit eigen tuin voldoende

gevaarlijker dan het doormaken van de

wassen. Leg uit.

infectieziekte voor de zwangerschap?

Waarom is het doormaken van een infectieziekte

Verklaar waarom regelmatig een wandeling maken in de natuur de ontwikkeling van een baby ten

goede kan komen.

Meer oefenen? Ga naar THEMA 01

. hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

THEMASYNTHESE

kennisclip

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 wordt het sperma, dat de zaadcellen bevat, in de buurt van de baarmoederhals geloosd. Als een eicel is vrijgekomen uit de eierstokken, kunnen

mannelijke organen

vrouwelijke organen

erectie op en neer in de vagina. Bij een orgasme

de zaadcellen de eicel bereiken door bewegingen van de zweepstaart. Slechts één zaadcel kan versmelten met de eicel. De versmelting of bevruchting moet gebeuren

zaadcel

in de eerste dag na de eisprong. Als er geen bevruchting heeft plaatsgevonden, wordt het

eicel

baarmoederslijmvlies afgestoten en ontstaan er menstruele bloedingen.

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

bevruchting

ontstaat er een groepering van stamcellen

die zich in het baarmoederslijmvlies vestigt.

Uit die cellen ontstaat het embryo. Tijdens de

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

zygote

groeien de aangelegde organen en treden ze in werking.

Tijdens de zwangerschap gebeurt de uitwisseling van stoffen met de moeder ter hoogte van de moederkoek, waarmee de ongeboren baby

embryo

in verbinding staat met de navelstreng. De

moederkoek speelt ook een belangrijke rol in de hormonale regeling van de zwangerschap. De zwangerschap eindigt met de geboorte, gemiddeld 38 weken na de bevruchting.

THEMA 01

THEMASYNTHESE

foetus

THEMA 01

THEMASYNTHESE

rubella

toxoplasmose

CMV

zware metalen

microplastics

COVID-19

infectieziekten

listeria

medicijnen

alcohol, drugs,

roken

pesticiden

stress

stoffen

hormoonverstorende

omgeving

negatief

ongezonde levensstijl

overgewicht

ONTWIKKELING VAN HET KIND

maatregelen

preventieve

voorkomen

infecties

positief

gezonde levensstijl

gynaecoloog

bezoek aan

extra foliumzuur

vitamine D

voldoende

vaccinatie

bloedonderzoek

zwangerschapscontrole

voeding voeding

evenwichtige en gevarieerde

ongezonde

THEMA 02

VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT

Deze zoetwatervlo is amper 1 mm groot, maar kan algen uit het water consumeren en daarmee overwoekerde zoetwaterplassen weer gezond maken. Andere zoetwatervlooien staan dan weer op een dieet van restjes dode vissen of uitwerpselen. Nog andere soorten zoetwatervlooien kunnen als indicator voor

de hoeveelheid zuurstofgas in water dienen: deze schaaldieren kleuren immers rood in een zuurstofarm milieu. Bij schaarste aan zuurstofgas maken ze extra hemoglobine aan. Die rode stof helpt O2 efficiënter transporteren. Soms tref je zo veel zoetwatervlooien aan dat het vijverwater bloedrood kleurt. Wat een

diversiteit: zoetwatervlooien in alle maten en kleuren, met elk hun overlevingsstrategie.

` ` `

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!

VERKEN JE KUNT AL ... jakhals leeuw

slangenarend

geit

uil

konijn groene planten

slang muis

wilde kat

• de onderlinge afhankelijkheid van organismen in een biotoop toelichten; • verduidelijken dat organismen dankzij

• uitleggen dat micro-organismen in de voedingsindustrie gebruikt worden;

• uitleggen dat bewaartechnieken ingrijpen in

bepaalde kenmerken een grotere overlevingswelbepaalde omgeving;

de groei van die micro-organismen.

en voortplantingskans hebben in een

• de bouw en functie van plantaardige en

dierlijke cellen herkennen en verduidelijken; • de begrippen autotroof en heterotroof

uitleggen.

JE LEERT NU ...

• wat soorten zijn, hoe soorten namen krijgen;

2u •

wat micro-organismen zijn;

• hoe soorten en biodiversiteit ontstaan;

2u •

welke rol ze spelen in het dagelijks leven;

• hoe je organismen kunt classificeren;

2u •

hoe micro-organismen onze gezondheid

• hoe wetenschappers de criteria om te classificeren bijstellen en verfijnen; • wat verwantschap tussen organismen is; • wat virussen zijn; • met voorbeelden het belang van biodiversiteit voor de mens duiden.

THEMA 02

verken

beïnvloeden.

HOOFDSTUK 1

Î Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar? Wanneer je naar een tropisch eiland op expeditie gaat, je aan een spoorwegberm 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 genoemd, is immens en indrukwekkend mooi. Welke mechanismen gaan er schuil achter het ontstaan van

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

M Je kunt uitleggen dat er relevante criteria nodig zijn om organismen te groeperen.

M Je kunt uitleggen wat een soort is.

M Je kunt uitleggen wat prokaryoten en eukaryoten zijn.

M Je kunt organismen in het driedomeinensysteem indelen. M Je kunt uitleggen wat de tree of life is.

M Je kunt verklaren waar de virussen thuishoren.

M Je kunt verklaren hoe biodiversiteit ontstaat en het belang ervan uitleggen.

Welke verschillen kun je waarnemen tussen organismen?

1.1

Wat is een soort?

Soort, ras en geslacht

LABO 01

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. We nemen de ezel en het paard als voorbeeld. Om te weten of die dieren tot dezelfde soort behoren, kunnen we bijvoorbeeld een ezelhengst en een paardenmerrie laten paren. De nakomelingen worden muildieren genoemd. Ze lijken op paarden, maar hebben de oren en het typische stemgeluid van een ezel. Muildieren zijn echter onvruchtbaar of steriel, wat wil zeggen dat ze zich niet kunnen voortplanten. Vandaar dat het paard en de ezel als twee afzonderlijke soorten beschouwd worden. Organismen van eenzelfde soort komen vaak in groep voor. Zo kennen we een kudde paarden en een roedel wolven. Een groep organismen van dezelfde soort die samen voorkomt, is een populatie.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 41 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.

Wanneer je een wolf en een hond, bv. de Europese wolf en een Duitse herder, met elkaar

kruist, krijg je wolfshonden. Dat zijn organismen met kenmerken van de hond en de wolf.

De nakomelingen van twee wolfshonden zijn wel vruchtbaar. Zo kan de Tsjecho-Slovaakse

wolfshond of ‘Tsjech’, de meest bekende wolfshond in Europa, wel degelijk kinderen krijgen. De

Europese wolf en de Duitse herder behoren daarom tot dezelfde soort, ook al geven we ze in het Nederlands een andere naam.

De Tsjech en de chihuahua verschillen sterk van elkaar, zowel in kleur, 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.

Afb. 42 In 1955 werd geprobeerd een sterke waak- en legerhond te creëren. Zo ontstond de vruchtbare Tsjech uit een Duitse herder en een wilde Oost-Europese wolf.

Afb. 43 De chihuahua werd door de mens gekweekt door telkens kleine, snoezelige honden met een kort muiltje en puiloogjes te laten voortplanten. Het is een voorbeeld van kunstmatige selectie.

Veel van die variaties worden erfelijk bepaald; dat wil zeggen dat ze worden doorgegeven van ouders op hun nakomelingen. Verschillen kunnen daarnaast ook ontstaan door de invloed van het milieu. Zo kan de lichaamslengte mee bepaald worden door het voedselaanbod of de omgevingstemperatuur. Een dergelijke variatie die door omgevingsinvloeden is ontstaan, is niet overerfbaar en noemt men een modificatie.

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE Kinderen lijken op hun ouders; soms kun je zelfs gelaatstrekken waarnemen die je ook bij de grootouders vaststelt. Die kenmerken zijn erfelijk: ze worden doorgegeven via het erfelijke materiaal in de zaadcel en in de eicel. Toeval speelt een rol in het samenstellen van het pakketje in de zaadcel en de eicel. Daarom zijn

1 2

Canis familiaris ‘ras’ = ‘golden retriever’

Canis familiaris ‘ras’ = ‘gouden doedel’

Canis familiaris ‘ras’ = ‘poedel’

broer en zus van dezelfde vader en moeder nooit identiek.

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

In de bovenstaande afbeelding 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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Je leerde al dat de Europese wolf en de Duitse herder tot dezelfde soort behoren: de hond. 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 heet een geslacht of genus.

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

geslacht: Honden

soort: jakhals

soort: hond

poedel

de Tsjech

Aziatische jakhals

Europese jakhals

golden retriever

chihuahua

wolf

soort: coyote

coyote

Afb. 44 Het geslacht ‘Honden’ met de soorten ‘hond’, ‘jakhals’ en ‘coyote’

In afb. 44 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.

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: individuen van een soort kunnen verschillen in kleur, grootte, bouw, gedrag ... 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. Een soort kan dus meerdere rassen omvatten.

meerdere rassen vertonen.

Geslachten kunnen meerdere soorten omvatten; soorten kunnen op hun beurt dan weer

geslacht soort

ras

Wetenschappelijke naam voor een soort

Elke soort krijgt een wetenschappelijke naam 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. VOORBEELD ZEBRA EN EZEL

De wetenschappelijke naam voor een zebra is Equus quagga: ‘Equus’ verwijst naar het geslacht ‘Paarden’ en ‘quagga’ naar het blaffende geluid dat zebra’s maken (‘kwa-ha-ha’). Voor een ezel is de wetenschappelijke naam Equus asinus. Daarbij refereert ‘asino’ naar het (onverzetbare) achterwerk van de ezel.

Uit de wetenschappelijke namen Equus quagga en Equus asinus kun je afleiden dat de organismen tot eenzelfde geslacht (Equus) behoren; ze hebben immers erg gelijkende kenmerken. Maar het zijn toch twee afzonderlijke soorten; het tweede deel van de naam

verschilt.

Afb. 45 De zebra (Equus quagga) is nauw verwant aan de ezel (Equus asinus). Ze behoren tot hetzelfde geslacht.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Omdat de wetenschappelijke naam uit twee delen bestaat (geslacht en soortkenmerk), spreken bi = twee, nomiaal = naam

we ook van de binomiale 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. Onze soort, de huidige mens, heet Homo sapiens L.: de geslachtsnaam ‘Homo’ geeft informatie over de grotere groep waartoe we behoren; in dit geval verwijst het naar het geslacht van ‘Mensen’. Het tweede deel van de naam, ‘sapiens’, betekent ‘wetende’.

Het tweede deel van de wetenschappelijke naam hoeft niet altijd naar een kenmerk van de soort te verwijzen: soms hanteert men bijvoorbeeld de ontdekkingsplaats van het organisme

Afb. 46 De schedels van de Homo sapiens (links) en de Homo neanderthalensis (rechts). Die laatste soort stierf zo’n 40 000 jaar geleden uit.

als soortkenmerk. Zo werd de soort Homo

neanderthalensis K. teruggevonden in het Neanderdal in Duitsland. Wetenschappelijke

soortnaam

een

Geslachtsnaam

Homo sp.

Homo (Mensen)

mensensoort mens

Soortkenmerk

Nederlandse

sp. (niet nader

Auteur

bepaalde soort)

Homo sapiens L.

Homo (Mensen)

sapiens (wetende/

Linnaeus

wijs)

Homo neander-

Homo (Mensen)

neanderthaler

thalensis K.

Homo erectus D.

zebra

Equus asinus L.

King

(van het Neanderthal afkomstig) erectus (rechtop

Dubois

lopend)

Equus

quagga

(Paarden)

(balkgeluid)

Equus

asinus

(Paarden)

(achterwerk)

Linnaeus Linnaeus

ezel

Equus quagga L.

Homo (Mensen)

neanderthalensis

Afb. 47 Nederlandse en wetenschappelijke namen van enkele soorten

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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

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 gebruikers toevoegen. Met jouw waarnemingen

video: ObsIdentify

opslaan en aan databanken van meerdere

kunnen beheerders, beleidsmakers en onderzoekers aan de slag. Zo help je in één keer ook natuurgroeperingen zoals Natuurpunt om nog meer gegevens te verzamelen.

Hoe helpen bio-indicatoren bij het beoordelen van een biotoop?

1.2

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).

Afb. 48 De aanwezigheid van brandnetels bij water duidt op een stikstofrijke omgeving

Afb. 49 Eendagsvlieglarven geven aan dat het vijverwater zuurstofgasrijk is.

THEMA 02

hoofdstuk 1

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.

VOORBEELDONDERZOEK 1

Bio-indicatoren voor zuurstofgas in een hooi-rijst-aardecultuur Wanneer je slootwater in een flesje voorziet van voedingstoffen zoals hooi of rijst en er wat slootaarde aan toevoegt, kun je na een tijdje heel wat diverse kleine levende wezens ontdekken. Die micro-organismen leven van de voedingsstoffen in het water. Als we organismen in

gecontroleerde omstandigheden kweken, noemen we dat een cultuur. Je vindt hieronder enkele van de soorten die aanwezig kunnen zijn in deze specifieke biotoop. De vraag die wetenschappers zich stellen is: is er veel zuurstofgas aanwezig in deze cultuur? 1

Onderzoeksvraag

Wat vertellen de bio-indicatoren over de aanwezigheid van zuurstofgas in een hooi-rijstaardecultuur? Hypothese

Als we bio-indicatorsoorten zoals bacteriën en schimmels aantreffen, wijst dat op een voedselrijke, maar ook zuurstofgasarme cultuur. 3

Benodigdheden

hooi-rijst-aardecultuur in een flesje met geperforeerde dop dekglaasje

voorwerpglas druppelpipet microscoop

dichotome tabellen

smartphone met app ObsIdentify

dichotome tabellen voor het determineren

Werkwijze

Maak een preparaat van het cultuurwater.

Doe met een pipet een druppel van de cultuur in het midden van het voorwerpglas.

Zet het dekglaasje onder een hoek van 45° in de rand van de druppel en laat vallen.

Bekijk het preparaat eerst bij een vergroting van 10x10 = 100.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Waarneming Men determineerde onder andere de volgende soorten: A

trompetdiertje

zoetwatervlo

kiezelwier

HOOIRIJSTAARDECULTUUR

groenwier

amoebe

video: trompetdiertje

rondworm

raderdiertje

video: zoetwatervlo

pantoffeldiertje

video: pantoffeldiertje

bacteriën

video: amoebe

video: rondworm

video: raderdiertje

THEMA 02

video: bacteriën

hoofdstuk 1

Verwerking a

De aanwezigheid van vele roodgekleurde watervlooien (C) toont aan dat deze cultuur arm is aan zuurstofgas. In tegenstelling tot vele andere micro-organismen hebben zij hemoglobine in hun open bloedvatenstelsel, waardoor ze veel efficiënter met O2 kunnen omgaan. Dat maakt dat zij in een zuurstofarme omgeving wel nog kunnen overleven en gebruikt kunnen worden als bio-indicator.

b Een nadere studie van de cultuur toont aan dat er een groot aantal heterotrofe bacteriën (I) in voorkomt. Dat verwijst naar afvalrijk en dus O2-arm water water, want bij het afbreken van het aanwezige afvalmateriaal gebruiken die reducenten veel

zuurstofgas. Die bacteriën worden op hun beurt opgegeten door trilhaardiertjes zoals het pantoffeldiertje (E) en het trompetdiertje (B). Ook die beide bio-indicatoren wijzen

Besluit

op afvalrijk water.

De aangetroffen heterotrofe bacteriën en ook de rode watervlooien wijzen op zuurstofarm water.

De hoeveelheid O2-gas is een belangrijke abiotische factor in deze cultuur. 8

Reflectie

VOORBEELDONDERZOEK 2

Kan men baars uitzetten in een vijver bij een dennenbos? In het kader van een kweekprogramma wil men baars uitzetten in een vijver bij een dennenbos. Heeft de baars kans op overleven? Afgevallen dennennaalden zorgen voor verzuring van de

bodem (lage pH); misschien is de naburige zoetwaterplas daardoor te zuur voor de baars om te kunnen overleven.

De meeste waterorganismen verdragen geen al te grote schommelingen in zuurgraad. Zo overleven vissen alleen bij een pH tussen 5 en 9. Bij een lagere pH, en dus zuurder water, worden de kieuwen aangetast.

Ongewervelde waterdieren zijn nog gevoeliger voor schommelingen. Een zwanenmossel (Anodonta cygnea) zal sterven bij een pH-waarde van minder dan 6. De kalkschelp van dat weekdier, bestaande uit CaCO3, lost dan op. Daarmee is de zwanenmossel een bio-indicator voor de zuurgraad. 1

Onderzoeksvraag

Kan de zoetwaterplas deelnemen aan een uitzetprogramma voor baars?

Hypothese

Als de gevonden organismen in of rond de plas op een te hoge of te lage pH wijzen, dan kan er geen baars worden uitgezet.

schepnet

dichotome tabellen

THEMA 02

Benodigdheden

laarzen dichotome tabellen

hoofdstuk 1

3,5 libellennimf

bootsmannetje 4

aal

zuur

4,5

beekforel

baars

snoek

5,5

haftelarve

posthoornslak

zalmforel

neutraal

watervlo

zwanenmossel

6,5

zoetwaterkreeft

= sterven

THEMA 02

hoofdstuk 1

Werkwijze Verzamel waterorganismen uit het open water, aan de oever in het bodemslib, gedurende één uur.

Waarneming Men determineerde onder andere de volgende soorten: B

geelgerande watertor (4 cm) 6

Verwerking

zwanenmossel (15 cm)

posthoornslak (3 cm)

De aanwezigheid van de zwanenmossel toont aan dat de pH van de zoetwaterplas zeker

boven waarde 6 ligt. De biotische invloed van het dennenbos speelt hier geen belangrijke rol, want de pH-waarde van de vijver in de buurt van het dennenbos wordt niet erg

beïnvloed door het dennenstrooisel. 7

Besluit

De zoetwaterplas kan deelnemen aan een uitzetprogramma voor de baars. 8

Reflectie

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.

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 organismen met vele overeenkomsten samen te groeperen.

WEETJE 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.

Daarnaast kunnen door ordening recent ontdekte levende soorten of teruggevonden

fossielen makkelijk worden toegewezen aan een al bestaande groep of nieuw op te richten verzameling. Zo toonden de fossiele kenmerken van een Archaeopteryx (die ongeveer 150 miljoen jaar geleden leefde in Midden-Europa) dat het om een soort tussen een

uitgestorven dinosauriër en een eerste vogel gaat. Die soort vertoonde immers kenmerken van zowel reptiel (tanden, geklauwde vingers …) als vogel (veren, vleugels). De soort is

daarmee een overgangsvorm.

Afb. 50 Uit de schors van de witte wilg kan men grote hoeveelheden salicine extraheren. Vanuit salicine werd aspirine ontwikkeld.

Afb. 51 Het bestuderen van de fossielkenmerken van een Archaeopteryx lithographica kon de evolutie van reptielen naar vogels ondersteunen. Het verklaart in één keer waarom krokodil naar kip smaakt of struisvogels dinosauriërpoten lijken te hebben.

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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

VOORBEELDOEFENING GROEPEREN Je kunt de organismen die je aantrof in de hooi-rijst-aardecultuur op tal van manieren ordenen in groepen, afhankelijk van het gekozen criterium. A

1 millimeter (mm) = 1.000 micrometer (μm) 100 μm

50 μm

zoetwatervlo F

200 μm

pantoffeldiertje

groenwier

trompetdiertje

kiezelwier

1 mm

100 μm

amoebe I

1 mm

rondworm

raderdiertje

50 μm

bacteriën

Criteria

grootte

• minimaal 1 mm groot

C, G, H

• kleiner dan 1 mm

A, B, D, E, F, I

inwendige organen, skelet, weefsels: bv. bloedvatenstelsel C

• zonder bloedvatenstelsel

A, B, D, E, F, G, H, I

• met bloedvatenstelsel

gedrag, bv. kunnen bewegen in water

• bewegen dankzij trilhaartjes

B, E, H

• bewegen dankzij spiertjes

C, G

• bewegen dankzij schijnvoetjes

• kunnen niet bewegen

A, D, I

manier van voedsel verzamelen

• autotroof en dus aan fotosynthese doen

A, D

• heterotroof en dus voedsel opnemen door andere organismen of

B, C, E, F, G, H, I

hun afval op te eten

THEMA 02

Organisme

hoofdstuk 1

Bij de bovenstaande manieren van indelen 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 soorten in een beperkt aantal grote groepen onderbrengen, die men rijken noemde: • 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 dan weer elders; • het autotroof of heterotroof zijn;

pigment voor in één deel van de cel: een bladgroenkorrel; soms bevatten cellen datzelfde

• 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.

Organismen die thuishoren in de groep van

LABO 02

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 stevigheid.

Afb. 52 Omdat de cellen uit de stengel van een paprikaplant (Capsicum annuum) stevige celwanden hebben, kan de plant de zware paprika’s dragen.

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

Afb. 53 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.

meercellig zijn: zo zijn paddenstoelen meercellig en gistcellen eencellig (bv. gisten waarmee je brood kunt laten rijzen).

THEMA 02

hoofdstuk 1

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 andere samenstelling dan die van planten: hij wordt verstevigd met

Afb. 54 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.

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.

Afb. 55 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.

Planten

voorstelling cel

50 µm

celwand celmembraan

celkern

een- of meercellig

meercellig

bladgroenkorrels in

aanwezig

vacuole

cytoplasma met bladgroenkorrels

celkern met erfelijk materiaal

cytoplasma autotroof/

autotroof

heterotroof celwand

aanwezig celwand van cellulose

Dieren

voorstelling cel 50 µm

celkern

een- of meercellig

meercellig

bladgroenkorrels in

afwezig

celmembraan

cytoplasma autotroof/ cytoplasma zonder bladgroenkorrels

THEMA 02

hoofdstuk 1

celkern met erfelijk materiaal

heterotroof

heterotroof celwand

afwezig

Schimmels voorstelling cel 50 µm

celkern

een- of meercellig

bladgroenkorrels in

afwezig

celmembraan

vacuole

cytoplasma celwand

autotroof/

heterotroof

heterotroof cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celwand

aanwezig celwand van chitine

celkern met erfelijk materiaal

Chitine is een bouwstof die voorkomt in de celwanden van schimmels en het exoskelet van geleedpotigen.

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.

cytoplasma

Een tweede bijkomend rijk werd gevormd door alle

erfelijk materiaal

eencellige organismen zonder celkern, zoals de

bacteriën. Bij die organismen wordt het erfelijke

celmembraan

materiaal dus niet door een kernmembraan omgeven.

Zij vormen samen het rijk van de moneren.

De moneren vertonen onderling allemaal dezelfde celopbouw:

• kleine organismen tussen 0,1 en 10 μm;

• erfelijk materiaal los in het cytoplasma: er zit geen

celwand met eventueel kapsel of slijmlaagje

inwendig membraan rond;

• stevige celwand die bescherming biedt tegen veranderende omgevingsfactoren.

0,1-10 µm

Afb. 56 Bouw en structurele kenmerken van een bacterie

Op die manier ontstond het vijfrijkensysteem, waarbij alle organismen werden ondergebracht bij

de moneren, de protisten, de planten, de dieren of de schimmels.

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 op die manier in te delen. De eigenschappen van de moneren bleken te sterk te verschillen om ze allemaal in één groep te plaatsen. Zoals je op de afbeeldingen in de tabel kunt zien, bleek dat ook voor de protisten het geval. Er is dus nood aan meer doeltreffende indelingscriteria.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Verschillen tussen de moneren •

Het rijk van de moneren bevat zowel heterotrofe als autotrofe organismen. heterotroof

autotroof

Cyanobacteriën bevatten geen bladgroen-

keelamandelen wordt door streptokokken

korrels maar wel fotosynthesepigment in

veroorzaakt.

hun cel. Cyanobacteriën worden vaak in

Een keelontsteking met roodkleuring aan de

gezichtsmaskers aangetroffen.

•

De samenstelling van zowel het celmembraan als van de celwand kan bij de moneren onderling sterk verschillen.

Verschillen tussen de protisten

50 μm

Dit groenwier:

200 μm

Dit pantoffeldiertje: • is eencellig;

• heeft een celkern;

• is autotroof (doet aan fotosynthese);

• is heterotroof (eet bacteriën);

• heeft een celwand.

• heeft geen celwand.

• is eencellig;

Om orde te scheppen in de grote hoeveelheid aan soorten geven wetenschappers elk organisme een naam en ordenen ze de levende wezens ook 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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Ordenen op basis van erfelijk materiaal

Om organismen eenduidig in groepen onder te brengen, zijn er betere indelingscriteria nodig. Dankzij de ontwikkeling van nieuwe technieken beschikt men over een steeds toenemende hoeveelheid gegevens. De kenmerken van organismen worden voor een groot deel bepaald door hun erfelijke materiaal, het DNA in de celkern. De vergelijking van dat erfelijke materiaal helpt om soorten in gelijkaardige groepen onder te brengen. 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

WEETJE

manier hoef je niet langer gelijkenissen in bouw en uiterlijk als classificatiecriteria te gebruiken.

In DNA-moleculen zit een code die bepaalt hoe en wat er in ons

010010 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 lichaam gemaakt moet worden. Die informatie bepaalt dus ook hoe ons 100110 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0vergelijken 1001 lichaam werkt en eruitziet. Je kunt de110110 code het makkelijkst 000000 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0

1111 01110 1 0daar 1 met de binaire code van de software uit een computer: ook zit

informatie verstopt in een opeenvolging vanI ééntjes nulletjes. In LOV E en Y OU

je DNA bepaalt een erg lange opeenvolging van chemische stoffen de

thymine

informatie.

guanine

01 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 10 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 00 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 111101110101

adenine cytosine

G T

A C

I LOV E Y OU

guanine

Afb. 57 Net zoals een binaire code gebruikt wordt voor het opslaan van informatie in je computer, bevat het erfelijke materiaal een code die je kenmerken bepaalt.

thymine adenine cytosine

G T A C

Zo kun je na onderzoek van die verschillen en overeenkomsten in erfelijk materiaal de wolf, de coyote, de gewone vos en de poolvos in duidelijke groepen onderbrengen. De wolf en de coyote breng je onder in dezelfde groep, het geslacht ‘Honden’, omdat ze heel wat gelijke stukjes erfelijk materiaal bevatten. Ook de gewone vos en de poolvos breng je samen in een groep onder, het geslacht ‘Vossen’, omdat de gelijkenissen in erfelijk materiaal voor die beide soorten zo opvallend zijn.

In afbeelding 58 geven de grijze balkjes de verschillen in erfelijk materiaal aan. Je merkt dat het

kleurrijke patroon van opeenvolgende stukjes erfelijk materiaal voor de wolf en de coyote erg overeenstemt. De grijze balkjes zijn voor hen beperkt. De coyote en de gewone vos vertonen veel meer verschillen; daarom behoren ze niet tot hetzelfde geslacht.

THEMA 02

hoofdstuk 1

coyote

vos

poolvos

wolf

Afb. 58 Na onderzoek van verschillen en overeenkomsten in erfelijke code kun je de wolf en de coyote in hetzelfde geslacht onderbrengen omwille van de grote overeenkomsten. De poolvos en de gewone vos groepeer je in het geslacht van Vossen 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 en lieten ze oude ideeën en strategieën achterwege. Op die manier verbeterden tegelijk ook telkens weer hun aanpak en hun inzicht in de werkelijkheid. De vraag die blijft, is: waar komen die verschillen in erfelijk materiaal en dus in de kenmerken van de verschillende soorten vandaan?

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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

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,

WEETJE Hoe zijn giraffen ontstaan?

ontstaan er twee aparte soorten.

Giraffen bestonden 8 miljoen jaar geleden nog niet, hun

herkauwende voorouders wel. Die voorouders hadden niet allemaal dezelfde kenmerken: sommige hadden een stevigere tong, andere hadden wat langere poten of een wat langere nek.

Zo’n 7 à 8 miljoen jaar geleden veranderde het klimaat plots intens voor die herkauwende voorouders: bossen werden

open vlakten zoals savannes. Voedsel werd schaarser: er kwam voedselconcurrentie. Die verandering zorgde voor heel veel

moeilijkheden voor de herkauwers. De voorouders met een iets

langere nek of net wat langere poten waren daarbij in het voordeel:

zij konden nog net bij de hoog hangende blaadjes van de weinige

bomen in de nieuwe open savannevlakten. De andere voorouders geraakten niet meer aan voldoende voedsel en stierven. Enkel de meer aangepaste individuen overleefden dus. Dat maakte dat enkel de voorouders met iets langere benen en een iets langere nek konden voortplanten.

De nakomelingen van die grotere dieren kregen erfelijk materiaal van hun overlevende ouders mee, waardoor ze op hen leken. Tegelijk kon je bij die nieuwe generatie ook variatie vaststellen: sommige individuen waren wat kleiner dan hun ouders, andere weer een

beetje groter. Omdat de voedselbeschikbaarheid beperkt bleef,

konden sommige leeftijdsgenoten weer beter overleven dan andere. De individuen met een langere nek of poten uit die tweede generatie konden weer voortplanten, de andere waarschijnlijk niet.

Afb. 59 Binnen de soort van herkauwende voorouders van giraffen bestond al heel wat variatie: kleurschakeringen, een diversiteit aan beharing, maar ook neklengteverschillen.

Generatie na generatie vertoont de groep herkauwers daardoor veel langere poten en nekken. Over vele opeenvolgingen van ouders en kinderen heen nam de lengte van de nek en de poten een beetje toe, waardoor langzaam girafachtigen ontstonden uit hun voorouders. Dat proces kan duizenden, soms honderdduizenden jaren of langer duren.

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE (VERVOLG)

aantal dieren

generatie 1 na 1000 generaties

neklengte

Afb. 60 Na vele generaties ontstonden giraffen uit hun herkauwende voorouders.

Uit afbeelding 58 leerde je 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. 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. 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

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 61 Uit overeenkomsten in het erfelijke materiaal kun je afleiden hoe lang geleden een gemeenschappelijke voorouder leefde.

Op dezelfde manier kon men door het vergelijken van het erfelijke materiaal van heel wat overblijfselen van

giraf

giraffenvoorouders de stamboom en dus ook het ontstaan van de soort van

okapi

de giraf in kaart brengen. De stamboom van afbeelding 62 laat 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 stelt een nieuwe soort voor. Hoe dichter twee organismen met elkaar verbonden zijn in het diagram, hoe meer hun erfelijke materiaal op elkaar lijkt, hoe meer verwant

ze zijn.

lijn ook een voorouder. Elke aftakking

Afb. 62 Deze stamboom geeft weer hoe uit een herkauwende voorouder heel wat uitgestorven soorten, maar ook de hedendaagse okapi en giraf zijn ontstaan.

herkauwende voorouder

Sommige individuen vertonen kenmerken waarmee ze beter aangepast zijn aan moeilijke omstandigheden. De individuen met die kenmerken hebben in die omstandigheden een hogere kans op overleven, kunnen volwassen worden en zich voortplanten. Als die kenmerken erfelijk zijn, zal een volgende generatie diezelfde kenmerken ook vertonen. Van generatie op generatie zullen de gunstige kenmerken vaker en meer uitgesproken voorkomen en ontstaan er 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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.5

Wat is de tree of life?

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 heel erg mooi de verwantschappen en de voorouders van een heel

grote hoeveelheid soorten in één grote stamboom.

slijmzwammen

steeltjeszwammen

SCHIMMELS

amoeben

varens en paardenstaarten

lagere schimmels

zakjeszwammen

wolfsklauwen

PLANTEN

naaktzadigen

mossen levermossen

bedektzadigen

DIEREN

nematoden

geleedpotigen

neteldieren

groenwieren

platwormen

sponzen

Homo sapiens

ringwormen

roodwieren

weekdieren

stekelhuidigen

dinoflagellaten

ciliaten kiezelwieren (diatomeeën)

chordadieren

Euglena

groene niet-zwavelbacteriën

Sulfolobus

thermofiele archaea halofiele archaea

methanogene archaea

Afb. 63 De tree of life die ontstond uit één oercel.

Trypanosoma

meest primitieve voorloper (oercel)

Escherichia

(mitochondria) spirocheten Chlamydia groene zwavelbacteriën cyanobacteriën (chloroplasten)

Uit die stamboom blijkt dat alle levende wezens uit één eerste, eenvoudige cel zijn geëvolueerd. Die 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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Drie domeinen

Op basis van die verwantschappen heeft men de indeling in vijf rijken aangepast. Zoals we eerder leerden, werden de eencellige organismen zonder celkern ondergebracht in het rijk van de moneren. Omdat ze geen kern hebben, noemen we die organismen prokaryoot. Dankzij nieuwe gegevens over hun erfelijke materiaal 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

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

elk van de drie domeinen. Domein van de bacteriën SCHIMMELS

PLANTEN

Homo sapiens

BACTERIËN

meest primitieve cel (oercel)

DIEREN

B.1

Afb. 64 Bacteriën in de tree of life

Afb. 65 Een elektronenmicroscopische foto van een naaldpunt toont in welke aantallen bacteriën voorkomen en hoe klein ze zijn.

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;

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

• ze zijn autotroof of heterotroof; • er is een celwand aanwezig;

• het zijn kleine organismen (1-10 μm).

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

PLANTEN

gelijkend aan die van bacteriën: DIEREN

• er is geen celkern aanwezig; • een celcompartimentering ontbreekt;

Homo sapiens

• het zijn eencellige organismen; • ze zijn autotroof of heterotroof: sommige archaea bevatten een pigment (kleurstof) om

aan fotosynthese te doen. Dat komt niet voor onder de vorm van bladgroenkorrels;

• er is een celwand aanwezig, die verschilt van die van bacteriën; • het zijn kleine organismen (0,1 tot enkele μm).

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

BACTERIËN

Afb. 66 Archaea in de tree of life

Archaea verschillen van bacteriën doordat ze een

andere chemische samenstelling van het celmembraan hebben en een ander soort omhulsel rond

dat celmembraan. In hun celmembraan komen bijvoorbeeld andere soorten vetten voor, waardoor ze extreem hoge temperaturen of heel zure omstandigheden kunnen trotseren. In tegenstelling tot bacteriën zijn er (voorlopig) geen ziekteverwekkende archaea bekend.

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

Afb. 67 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).

een composthoop vormen een leefplek voor heel wat soorten archaea. In het bijzonder tref je ze aan in oceanen, waar ze in plankton een van de meest voorkomende organismen van onze planeet vormen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

B.3

Domein van eukaryoten

Alle organismen die opgebouwd zijn uit cellen met een celkern worden samen gegroepeerd

EUKARYOTEN

SCHIMMELS

in het domein van de eukaryoten. Dat domein bevat dus het plantenrijk, het dierenrijk, het rijk van de schimmels en alle protisten. Het erfelijke materiaal wordt met een

PLANTEN

inwendig membraan samengehouden. De

DIEREN

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

Homo sapiens

• er is een celkern aanwezig; • 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

ARCHAEA

eukaryoten bevatten een pigment

meest primitieve cel (oercel)

BACTERIËN

Afb. 68 Eukaryoten in de tree of life

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

• er is soms een celwand aanwezig, soms ook niet;

• de cellen van de organismen zijn groot (15 tot soms meer dan 500 μm).

erfelijk materiaal in een celkern

cytoplasma

celorganellen

celmembraan

mitochondrium

Afb. 69 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.

Naast een celkern bevatten eukaryote cellen ook nog andere celcompartimenten. Al die celstructuren, die specifieke taken (specifieke chemische reacties) 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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 70 Deze lichtmicroscopische foto’s (links amoebe, midden plantencel, rechts rode bloedcel) laten je telkens eukaryote cellen zien. Je treft een diversiteit aan celorganellen voor een diversiteit aan eukaryoten uit de tree of life. Sommige organismen zijn eencellig, andere weer meercellig.

Archaea

Eukaryoten

Bacteriën celkern aanwezig

nee, prokaryoot

ja, eukaryoot

celcompartimen-

nee

eencellig

eencellig of

tering eencellig of

eencellig

meercellig autotroof of

meercellig

beide kunnen

heterotroof

celwand aanwezig

ja, maar andere

beide kunnen

soms

samenstelling dan bacteriën

1 tot 10 μm

grootte

voorbeelden

• heterotroof:

0,1 tot enkele μm

15 tot +500 μm

• heterotroof:

ziekmakende

thermoacidofiele

bacteriën

archaea

• autotroof:

cyanobacteriën

dieren, schimmels, ciliata • autotroof: planten, groenwieren

In afbeelding 71 herken je binnen het domein van de eukaryoten duidelijk het plantenrijk, het dierenrijk en het schimmelrijk. De typische celkenmerken voor die drie rijken zijn erg eenduidig. In het systeem van de vijf rijken waren de protisten de eencellige eukaryoten met een kern. Toch

beschouwen wetenschappers die protisten binnen de tree of life niet als een apart rijk. Dat komt omdat die eukaryoten onderling te sterk verschillen wat uiterlijk en verwantschappen betreft om ze samen in één rijk op te nemen. In afbeelding 71 tref je onder de protisten immers zowel eencellige als meercellige eukaryoten en vind je er bijvoorbeeld zowel beweeglijke als vastzittende protisten in terug. Bovendien blijkt dat protisten soms heel erg ver van elkaar staan wat hun verwantschap betreft. Toch 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 niet in éénzelfde rijk ondergebracht kunnen worden.

THEMA 02

hoofdstuk 1

EUKARYOTEN slijmzwammen steeltjeszwammen amoeben

varens en paardenstaarten

lagere schimmels

zakjeszwammen

wolfsklauwen

SCHIMMELS naaktzadigen mossen

bedektzadigen

levermossen nematoden

DIEREN

groenwieren

platwormen sponzen

Homo sapiens

ringwormen

roodwieren

dinoflagellaten ciliaten

stekelhuidigen

weekdieren

PLANTEN

neteldieren

geleedpotigen

kiezelwieren (diatomeeën)

chordadieren

Euglena

Trypanosoma

groene niet-zwavelbacteriën

Sulfolobus

thermofiele archaea

(mitochondria)

spirocheten

halofiele archaea

ARCHAEA

methanogene archaea

meest primitieve voorloper (oercel)

Escherichia

Chlamydia

groene zwavelbacteriën

BACTERIËN

Afb. 71 De tree of life: alle organismen stammen af van één oercel. Ze worden in drie domeinen ingedeeld. Binnen het domein van de eukaryoten onderscheiden we drie rijken. Protisten verschillen onderling te sterk om ze in één groep samen te brengen.

cyanobacteriën

(chloroplasten)

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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Ze vertonen allemaal een cellulaire

Ze vertonen allemaal evolutionaire

aangepaste kenmerken.

Ze kunnen allemaal zelfstandig

N Groei en herstel:

Ze hebben een eigen stofwisseling.

Stofwisseling:

VA Ze vertonen

De organismen bevatten erfelijk materiaal dat evolutionair is aangepast.

materiaal dat zorgt voor

Interactie:

processen die

De organismen zijn opgebouwd uit een of meerdere cellen.

aanpassingen: ze bevatten erfelijk

Ze kunnen zich zelfstandig vermeerderen

Ze kunnen in

het individu

of meerdere cellen.

interactie gaan met

opbouwen en/

De organismen kunnen zelfstandig voortbestaan.

organisatie: ze zijn opgebouwd uit een

Ze zijn in staat om hun inwendige

ongeslachtelijk gebeuren.

of voortplanten. Dat kan geslachtelijk of

de omgeving: dat

de buitenwereld brengen.

processen houden ze zichelf in stand.

milieu (ten minste tijdelijk) te

Ze kunnen afvalstoffen weer naar

kenmerken.

voortbestaan. Met behulp van inwendige

behouden, dus homeostase te

betekent dus ook

behouden.

of die opbouw

vertonen.

prikkels zijn om

ontvankelijk voor zo homeostase te

stoffen verbranden als

Ze kunnen opgenomen

kunnen garanderen.

omzetten tot bouwstoffen.

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

Niet-levend betekent niet hetzelfde als dood. Een plastic stoel leeft uiteraard niet, dus die kun je benoemen als nietlevend. Dood is die stoel echter niet. Hij heeft nooit geleefd.

hoofdstuk 1

THEMA 02

Ze kunnen opgenomen stoffen

energievoorziening.

1.6 Wat is leven?

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

Waar passen virussen in de tree of life?

Virussen zijn 10 tot 100 keer kleiner dan bacteriën, die op hun beurt al veel kleiner zijn dan eukaryote cellen: virussen zijn 10 tot 200 nm groot. Virussen zijn geen cellen, want ze hebben geen celmembraan. Een virus is opgebouwd uit een hoeveelheid erfelijk materiaal (DNA of RNA) dat

door een eiwitmantel omsloten is. Dat is een verpakking van eiwitten.

1 nanometer = 0,001 μm = 0,000 001 mm = 10-9 m

Afb. 73 Microscopische foto van het herpesvirus

Afb. 72 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

Afb. 74 Vermenigvuldiging van een virus dat zich door bacteriën laat vermenigvuldigen. De cyclus duurt ongeveer 20 minuten.

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

De virussen waarvan de eiwitmoleculen het best passen op de

omikron

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.

Afb. 75 De bouw en het aantal eiwitmoleculen op de eiwitmantel is verschillend bij de twee varianten.

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 vertonen een cellulaire

Ze vertonen evolutionaire

voortbestaan.

organisatie.

aanpassingen.

Ze kunnen zelfstandig

Ze zijn in staat om hun

Ze kunnen zich zelfstandig

inwendige milieu te

vermeerderen of

behouden, dus homeostase

voortplanten.

te 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.

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.

Biodiversiteit maakt de omgeving leef- en werkbaar

Het slim inrichten van onze werken leefomgeving kan heel wat biodiversiteit en daarmee samengaande voordelen opleveren. Zo worden op bedrijventerreinen nestkasten voor tal van rupsenetende vogels opgehangen. De nestende mezen en vinken ruimen daarbij heel wat rupsen op, zoals de jeuken irritatie-veroorzakende eikenprocessierups. Zo maken ze de omgeving beter

leefbaar. Tegelijk trekt de aanwezigheid van die rupseneters ook roofvogels, zoals uilen aan, zeker wanneer in de buurt uilenkasten worden geplaatst. Die uilen kunnen de bedrijventerreinen en

woongebieden daarmee in één keer ook muis- en ratvrij maken.

Afb. 77 Uilenkast op een industrieterrein

Afb. 76 De brandharen van de eikenprocessierups (larve van een nachtvlinder) kunnen irritatie en ontstekingen van de huid en slijmvliezen veroorzaken.

Het 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.

Afb. 78 Tal van industriële en leefomgevingen worden vergroend. Een diversiteit aan groene planten met een uitgebreid wortelstelsel dragen bij aan waterbeheer en verkoeling.

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.

Afb. 79 De stof artemisinine uit zomeralsem wordt ingezet tegen malaria.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Biodiversiteit helpt de evolutie begrijpen

Je leerde al dat je een stamboom van alle leven kunt opmaken door soorten en hun erfelijke materiaal te vergelijken. Vanuit de verwantschappen binnen de tree of life kun je inzicht verwerven in de evolutie van soorten. Daarnaast helpt de tree of life je om nieuw ontdekte soorten of fossielen van uitgestorven soorten een te plek geven. Bij het ontdekken van een soort met een geneeskundige werking kun je bijvoorbeeld op zoek gaan naar verwante soorten, die misschien eenzelfde of een betere werking vertonen. Denk maar aan de zoektocht naar de salicylzuurmakende witte wilg in het geslacht van wilgen (zie weetje p. 57).

Biodiversiteit zorgt voor welzijn, recreatie en ontspanning

Biodiversiteit zorgt voor een fraaie

omgeving. Dat nodigt uit tot tal van buitenactiviteiten, zoals wandelen,

50 % minder depressies 43 % minder stress

fietsen, sporten in het groen, vogels

spotten. Daardoor biedt biodiversiteit

of te vermaken. Het stimuleert kinderen om veel te bewegen en

zorgt zo voor een goede ontwikkeling. Uit recent onderzoek blijkt zelfs dat

56 % minder angst

een diverse, natuurlijke omgeving

stadsbewoners (%)

kansen om je ten volle te ontspannen

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)

<10

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

>30

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

benadrukt dan ook het belang van

groen voor de mentale gezondheid.

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.

THEMA 02

hoofdstuk 1

AAN DE SLAG 1

Bestudeer de onderstaande bomen.

Populus alba a

Salix alba

d ze geen echte celkern hebben.

Salix fragilis

Welke van deze bomen behoren tot dezelfde

ze geen celwand hebben.

ze veel groter zijn.

ze veel kleiner zijn.

Dit eencellige organisme leeft in de darmen van de mens en kan je erg ziek maken. Je krijgt er

soort? Verklaar.

dysenterie van. Dat veroorzaakt o.a. stoelgang met

b Welke twee horen tot hetzelfde geslacht?

bloed in.

Verklaar.

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

b Wat weet je over het voedingspatroon

ras, maar als een hybride, omdat de

(autotroof/heterotroof) van het organisme?

kruising van Tonkinezen onderling statistisch gezien

50 % Tonkinezen, 25 % Burmezen en 25 % Siamezen oplevert. Een kruising tussen Siamees en Burmees

zich in die ondergrond, en af en toe komt er een wit

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

Dit meercellige organisme leeft in grotten op hopen van paardenmest en zand. De cellen vermeerderen

daarentegen levert 100 % Tonkinezen op. Behoren

vruchtlichaam uit de grond.

Een vergelijking van het erfelijke materiaal van de

Tot welk domein behoort dit organisme? Leg uit.

haai, dolfijn en ijsbeer leert ons dat de drie soorten nauw aan elkaar verwant zijn. Zijn de volgende stellingen correct of fout? Verklaar.

Verklaar tot welk domein dit organisme behoort.

b Wat weet je over het voedingspatroon

haai

dolfijn

haai en dolfijn zijn ook voorouders van de

vleesetende plant - groenwier -

ijsbeer.

bacterie die op de mens leeft - kerkuil -

b De haai en de dolfijn hebben meer erfelijk

pantoffeldiertje - herderstasje - vliegenzwam -

materiaal gemeenschappelijk dan de dolfijn en

penseelschimmel - cyanobacterie

de ijsbeer.

archaea verschillen van eukaryoten, omdat … a

ze opgebouwd zijn uit een prokaryote cel.

b ze een heel ander celtype hebben. c

ze maar een heel kleine kern hebben.

of het organisme een celwand bezit of niet. Geef ook aan of de celwand chitine bevat.

Alle gemeenschappelijke voorouders van de

Welke antwoorden zijn correct? Bacteriën en

of het organisme bestaat uit een prokaryote cel, één eukaryote cel of meerdere eukaryote cellen.

b of het organisme autotroof of heterotroof is.

voorouder

Geef bij elk van de onderstaande organismen aan …:

ijsbeer

gemeenschappelijke

(autotroof/heterotroof) van het organisme?

Waarom kun je virussen, in tegenstelling tot bacteriën, niet op een kunstmatige en steriele voedingsbodem kweken?

Meer oefenen? Ga naar THEMA 02

. hoofdstuk 1 - AAN DE SLAG

HOOFDSTUKSYNTHESE

kennisclip

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.

meerdere soorten met gelijkende gemeenschappelijke kenmerken. • Een ras of variëteit is een groep soortgenoten met heel uitgesproken overeenkomsten in uiterlijk, bouw en/of gedrag.

ras bv. golden retriever

ras bv. Aziatische jakhals

ras bv. poedel

ras bv. Europese jakhals

• De binomiale naam bestaat uit twee

soort bv. Canis aureus (jakhals)

• Een geslacht is een groep van

soort bv. Canis lupus (hond)

delen die cursief worden geschreven: de geslachtsnaam (startend met

een hoofdletter) gevolgd door een

soortkenmerk (met een kleine letter).

• De tree of life is een boomstructuur

die de evolutie van alle leven op aarde

weergeeft. De nabijheid van twee takken

EUKARYOTEN

SCHIMMELS

geeft de mate van verwantschap weer,

PLANTEN

en dus de overeenkomsten in erfelijk materiaal.

• De tree of life wordt in drie

grote domeinen van organismen

onderverdeeld: de bacteriën, de archaea

DIEREN

en de eukaryoten.

Homo sapiens

• Binnen het domein van eukaryoten

onderscheidt men het rijk van de planten, 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.

THEMA 02

hoofdstuksynthese

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

BACTERIËN

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

celkern aanwezig

beide kunnen

ja, maar andere

soms

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: planten,

• autotroof:

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)

THEMA 02

hoofdstuksynthese

HOOFDSTUK 2

Î Welk belang hebben micro-organismen voor de mens?

Op en in ons lichaam zitten biljoenen microscopisch kleine organismen. Om die organismen te kunnen waarnemen heb je een microscoop nodig, vandaar de naam micro-organismen. De studie en kennis van

die micro-organismen heeft geleid tot een heel nieuw studiegebied, de biotechnologie. In dat vakgebied

onderzoeken we hoe we de kennis over micro-organismen in ons eigen voordeel kunnen toepassen. Eigenlijk doen we dat al lang, want het is met behulp van micro-organismen dat we lekker brood, yoghurt en kaas

eten. Dankzij de toenemende kennis over micro-organismen worden bacteriën gebruikt om water te zuiveren, bioplastics te maken, medicijnen te produceren en kanker te behandelen. LEERDOELEN

M Je kunt toelichten hoe verschillende micro-organismen zijn opgebouwd.

M Je kunt verschillende micro-organismen van elkaar onderscheiden.

M Je kunt uitleggen hoe verschillende micro-organismen zich voortplanten.

M Je kunt voor elke groep van micro-organismen een voorbeeld geven van het belang voor de mens.

M Je kunt aantonen dat micro-organismen het leefmilieu beïnvloeden.

Je leerde al dat micro-organismen onderling sterk kunnen verschillen. Je kunt de microorganismen in drie groepen indelen.

prokaryoten: bacteriën

en archaea

MICRO-ORGANISMEN 3

eukaryoten:

niet-cellulaire

protozoa, schimmels en gisten

THEMA 02

hoofdstuk 2

structuren: virussen

Welke eigenschappen hebben bacteriën en wat is hun belang?

1.1

Hoe zijn bacteriën opgebouwd?

Bacteriën zitten in de lucht, in de bodem, in planten en dieren, op je huid, in je mond, in je darmen, ronduit overal. Ze kunnen zelfs leven in extreme omstandigheden zoals bij temperaturen hoger dan 100 °C of duizenden meters onder de grond. In aantal overtreffen ze alle andere levende organismen op aarde. Naar schatting zijn er in de wereld 1000 miljard (1012) ongevaarlijk voor de mens en vele zijn zelfs nuttig.

soorten bacteriën, samen goed voor vijf quintiljoen (5.1030) bacteriën. De meeste bacteriën zijn

Je leerde al dat bacteriën eencellige organismen zijn en tot de prokaryoten behoren. Bacteriën hebben dus geen celkern en ook geen andere celorganellen die omgeven zijn door een

celmembraan, zoals mitochondriën en bladgroenkorrels. Het zijn de kleinste cellen op aarde. Het erfelijke materiaal van de bacterie ligt vrij in het cytoplasma en is niet omgeven door

een kernmembraan. Sommige bacteriën hebben ook nog een klein cirkelvormig stukje erfelijk materiaal, een plasmide, dat er onder andere voor zorgt dat de bacteriën resistent zijn tegen de productie van eiwitten.

celmembraan

celwand

antibiotica. In het cytoplasma liggen nog ribosomen, dat zijn kleine celorganellen die zorgen voor

erfelijk materiaal

kapsel

flagel

ribosomen

plasmide

fimbria

cytoplasma

Eiwitten zijn grote moleculen en hebben vele functies in je lichaam. Je leerde al dat eiwitten in je voeding aanwezig zijn als bouwstoffen om te groeien en om cellen aan te maken. Na vertering leveren de eiwitten in je voeding aminozuren, de bouwstenen voor de opbouw van lichaamseigen eiwitten. In je lichaam zijn eiwitten structuurelementen, zoals myosine en actine in de spieren. Sommige hormonen zijn ook eiwitten, zoals insuline.

Afb. 80 Structuur van een bacterie

De celinhoud van de bacterie wordt omgeven door een celmembraan. Rond het celmembraan zit een celwand. De celwand geeft de bacterie haar specifieke vorm en beschermt de bacterie tegen invloeden van buitenaf. De samenstelling, bouw en structuur van de bacteriële celwand verschilt van de celwand bij planten. Sommige bacteriën hebben rond de celwand nog een derde laag, het kapsel. Het kapsel heeft meerdere functies. Het biedt bescherming tegen uitdroging, maar daarnaast bepaalt het ook of een bacterie zich op een bepaalde gastheercel kan vasthechten. Het kapsel beschermt de bacterie tegen de witte bloedcellen van ons afweersysteem. Het kapsel is dus mee verantwoordelijk voor de ziekteverwekkende eigenschappen van de bacterie.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Soms hebben bacteriën flagellen, waarmee ze zich kunnen voortbewegen. De kleinere haarvormige uitsteeksels noemt men fimbria of aanhechtingspili. Die heeft de bacterie nodig om zich vast te hechten. Zonder de fimbria kunnen ziekteverwekkende bacteriën zich niet vasthechten waardoor ze hun ziekteverwekkende eigenschap verliezen. LABO 03

Bacteriën kunnen op basis van meerdere kenmerken ingedeeld worden: • naar vorm en onderlinge schikking (A); • op basis van de structuur van de celwand (B).

Indeling naar vorm en onderlinge schikking van de bacteriën

A.1

A.2 bacillen

A.3 spirillen

A.4 vibrionen

A.1 coccen

BACTERIËN

Bolvormige bacteriën of coccen

Deze bacteriën hebben een ronde of licht ovale vorm. Sommige bolvormige bacteriën komen voor als een enkele cel, terwijl andere soorten, zoals de bacterie die gonorroe veroorzaakt, zich

rangschikken per twee.

Afb. 81 De bacterie Neisseria gonorrhoeae rangschikt zich per twee. Gonorroe is een veelvoorkomende soa. Als de infectie niet behandeld wordt, kan ze ernstige gevolgen hebben, zoals ontsteking van de eierstokken of teelballen en zelfs onvruchtbaarheid.

THEMA 02

hoofdstuk 2

VOORBEELD Op onze huid zitten bolvormige bacteriën die in trosjes of groepjes voorkomen. De trosvormige bacterie Staphylococcus aureus is meestal onschuldig, maar wanneer er wondjes of scheurtjes ontstaan in de huid of slijmvliezen kunnen die bolvormige bacteriën toch infecties veroorzaken, bijvoorbeeld een steenpuist of krentenbaard (impetigo). Als de bacterie via de bloedbaan dieper in het lichaam komt, kan dat heel ernstige gevolgen hebben zoals een

bloedvergiftiging, een ontsteking van de hartkleppen …

Afb. 82 Schikking in groepjes: Staphylococcus aureus

Afb. 83 Impetigo of krentenbaard

Afb. 84 Schikking in ketens: Streptococcus pyogenes

Andere bacteriën komen als een ketting of in een keten voor. De kettingvormige bacterie

Streptococcus pyogenes zit in tandplak en in de slijmvliezen van de neus, de keel en de vagina. Wanneer de bacteriën verder in het lichaam doordringen, bijvoorbeeld tijdens een bevalling, kunnen ze onder andere een longontsteking of zelfs een hersenvliesontsteking bij de baby veroorzaken. A.2

In de 19e eeuw stierf door een gebrek aan hygiëne een derde van de vrouwen in het kraambed als gevolg van een infectie met de kettingvormige bacterie Streptococcus pyogenes.

Staafvormige bacteriën of bacillen

Deze bacteriën hebben de vorm van een staafje of zijn cilindervormig.

VOORBEELD

Afb. 85 Staafvormige bacterie: Bacillus subtilis

Afb. 86 Bacillus anthracis of miltvuurbacterie

Afb. 87 Miltvuur (aantasting van de huid)

• Op afb. 85 zie je een van onze darmbewoners. Het is een staafvormige bacterie die apart of in paren leeft. De bacterie is heel belangrijk voor een goede gezondheid van onze darmen en heeft geen ziekteverwekkende eigenschappen. Ze komt ook voor in de bodem waar ze de wortelzone van planten tegen ziekteverwekkers beschermt. • Regelmatig halen poederbrieven het nieuws. Gelukkig is het meestal loos alarm. Brieven met de aaneengeschakelde staafvormige bacterie Bacillus anthracis werden enkele dagen na 9/11 in de VS verstuurd. Die bacterie, weergegeven in afb. 86, veroorzaakt miltvuur of antrax. Inademen van het poeder heeft meestal een dodelijke afloop. Een infectie met die bacterie kan ook uitwendig zijn en de huid aantasten, zoals je ziet op afb. 87. De wonde heeft de kleur van anthraciet, vandaar de naam van de bacterie en de ziekte. THEMA 02

hoofdstuk 2

A.3

Spiraalvormige bacteriën of spirillen

Deze bacteriën hebben de vorm van een kurkentrekker of een spiraal.

VOORBEELD Wie bij de jeugdbeweging is, kent ongetwijfeld het gevaar van een tekenbeet. Teken zijn spinachtige parasieten die laag bij de grond leven in hoog gras en struikgewas. Door een tekenbeet kun je besmet geraken met een spiraalvormige bacterie die de ziekte van Lyme

Afb. 89 Rode ringvormige uitslag rond de tekenbeet bij ziekte van Lyme

Afb. 88 Teek die de bacterie verspreidt.

veroorzaakt.

A.4

Afb. 90 De spiraalvormige bacterie Borrelia burgdorferi veroorzaakt de ziekte van Lyme.

Kommavormige bacteriën of vibrionen

Deze bacteriën hebben de vorm van een gebogen staafje.

VOORBEELD

We beseffen het niet, maar drinkwater dat uit een kraantje komt, is een luxe. Wereldwijd heeft een op de vier mensen geen toegang tot drinkbaar water. Ze halen water uit meren en rivieren en dat is vaak besmet met de cholerabacterie. De kans dat die mensen cholera krijgen door het drinken van dat besmette water, is dan ook groot. Hevige diarree en braken zijn de symptomen van de ziekte. Zonder behandeling sterft de helft van de patiënten.

Diarree doodt jaarlijks ongeveer een half miljoen kinderen jonger dan vijf jaar. Diarree komt vooral voor in ontwikkelingslanden waar er minder toegang is tot zuiver drinkwater, de sanitaire voorziening gebrekkig is en medische zorg vaak niet voorhanden is.

Afb. 91 Vibrio cholerae: een kommavormige bacterie die cholera veroorzaakt.

Afb. 92 Om verspreiding van de bacterie te voorkomen, leren kinderen in de kleuterschool hun handen wassen.

WEETJE Binnen de vier hoofdgroepen worden de bacteriën nog verder onderverdeeld. Daarbij wordt rekening gehouden met de aanwezigheid van flagellen, de vorming van een kapsel rond de celwand, de mogelijkheid tot het vormen van endosporen (zie p. 90), de afhankelijkheid van zuurstofgas en de kleur van de kolonie.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Indeling op basis van de structuur van de celwand

Een andere indeling van bacteriën gebeurt met behulp van de gramkleuring waarbij bacteriën gekleurd worden om ze onder een lichtmicroscoop zichtbaar te maken. Bacteriën worden op basis van de structuur van de celwand in twee groepen ingedeeld: grampositieve en gramnegatieve bacteriën. • Grampositieve bacteriën hebben een dikke celwand die uit meerdere lagen bestaat en een gaasvormige structuur heeft. De paarse kleur van kristalviolet wordt hier in de dikke celwand vastgehouden. • Bij gramnegatieve bacteriën is de celwand dun; ze bestaat uit slechts één laag. De paarse kleur

cytoplasma celmembraan

celwand

buitenste membraan

van kristalviolet wordt hier weggewassen.

Gramkleuring is een techniek die door de Deense bacterioloog Hans Christian Gram werd ontwikkeld. De kleuring wordt in de microbiologie nog altijd gebruikt om bacteriën te onderscheiden en ze zichtbaar te maken. Bovendien is de kleuring ook belangrijk om bij een bacteriële aandoening te bepalen welk antibioticum geschikt is.

Afb. 93 Celwand bij grampositieve bacterie (links) en gramnegatieve bacterie (rechts)

Bacteriën zijn de kleinste cellen op aarde en behoren tot de prokaryoten. Deze eencellige organismen hebben een eenvoudige structuur. Ze hebben geen celorganellen omgeven door een celmembraan. Het erfelijke materiaal en alle noodzakelijke onderdelen en moleculen die de cel nodig heeft om zich in leven te houden, liggen los in het cytoplasma. De cel is omgeven door een celmembraan, een celwand en soms een kapsel. Sommige bacteriën hebben een flagel om zich te bewegen of fimbria om zich vast te hechten. Op basis van de vorm kun je vier hoofdgroepen onderscheiden: de bolvormige bacteriën of coccen,

•

de staafvormige bacteriën of bacillen,

•

de spiraalvormige bacteriën of spirillen,

•

de kommavormige bacteriën of vibrionen.

•

Op basis van de structuur van de celwand kun je bacteriën indelen in grampositieve en gramnegatieve bacteriën.

THEMA 02

hoofdstuk 2

1.2

Hoe vermenigvuldigen bacteriën zich?

Voortplanting

Bacteriën vermenigvuldigen zich door celsplitsing. De bacteriën verdubbelen hun erfelijke materiaal zodat bij splitsing elke dochtercel hetzelfde

Het erfelijke materiaal verdubbelt.

erfelijke materiaal krijgt. Bij elke vermenigvuldiging verdubbelt het aantal bacteriën. De tijd die nodig is

Elke dochtercel krijgt een kopie van het erfelijke materiaal.

voor één celsplitsing noemt men de

generatietijd of verdubbelingstijd.

Aangezien de dochtercellen identiek zijn

Er ontstaan twee dochtercellen die dezelfde kenmerken als de moedercel hebben.

aan de moedercel en er slechts één ouder betrokken is bij de voortplanting noemen we dit ongeslachtelijke of aseksuele

Afb. 94 Binaire splitsing bij bacteriën

voortplanting.

In gunstige omstandigheden kan de

vermenigvuldiging van bacteriën heel snel gaan. Dat is echter ook afhankelijk van de soort.

Sommige bacteriën splitsen zich elke tien minuten zoals bepaalde bacteriën die in voedsel

kunnen voorkomen en een voedselvergiftiging veroorzaken. Andere bacteriën delen zich gelukkig slechts om de zestien uur, zoals de bacterie die tuberculose verwekt.

2 500 000

Tuberculose of tbc is een ernstige, soms besmettelijke bacteriële infectieziekte, veelal veroorzaakt door Mycobacterium tuberculosis. Door het gebruik van meerdere daartoe geschikte antibiotica tegelijk is tuberculose tegenwoordig meestal goed te behandelen.

aantal bacteriën

2 000 000

1 500 000

1 000 000

500 000

100

150

200

250

tijd (minuten)

Grafiek 2 De grafiek geeft de toename van het aantal bacteriën weer in functie van de tijd. De verdubbeling van het aantal bacteriën gebeurt in dit voorbeeld om de tien minuten.

Bij bacteriën komt geslachtelijke voortplanting niet voor. Bacteriën kunnen wel erfelijk materiaal aan andere bacteriën doorgeven. De bacterie die het erfelijke materiaal ontvangt, krijgt dan andere eigenschappen. Dat is een manier waarop bacteriën de eigenschap ‘resistent tegen een bepaald antibioticum’ aan andere bacteriën kunnen doorgeven. Het doorgeven van erfelijk materiaal gebeurt via conjugatie. Bacteriën maken contact met elkaar via een conjugatiekanaal of pilus. Langs het conjugatiekanaal wordt het erfelijke materiaal doorgegeven.

THEMA 02

hoofdstuk 2

erfelijk materiaal A

pilus 1

Wanneer je in een kweek of een cultuur van bacteriën de

Aantal bacteriën

groei bestudeert, kun je vier

LABO 04

fasen onderscheiden.

Afb. 95 1 Bacterie A bevat onder andere cirkelvormig erfelijk materiaal met informatie over resistentie tegen een bepaald antibioticum. Bacterie B is niet resistent tegen dat antibioticum. 2 Tussen beide bacteriën wordt een conjugatiekanaal aangelegd. 3 Erfelijk materiaal wordt overgedragen van bacterie A naar bacterie B. 4 Beide bacteriën zijn resistent tegen het antibioticum.

FASE 1

FASE 2

FASE 3

FASE 4

Tijd

Grafiek 3 Groeifasen van een bacteriecultuur

FASE

Wanneer men de bacteriën pas op de voedingsbodem heeft aangebracht, moeten ze zich aanpassen aan de nieuwe omstandigheden. Gedurende deze fase delen de bacteriën niet.

FASE

Zodra de cellen aan de nieuwe omstandigheden zijn aangepast, beginnen ze te delen. In deze tweede fase is de groei en vermenigvuldiging van de bacteriën maximaal.

FASE

Het aantal bacteriën dat er door deling bijkomt, is gelijk aan het aantal bacteriën dat afsterft. Het aantal bacteriën blijft dus constant. Door de sterke toename van het aantal bacteriën in de tweede fase, worden steeds meer voedingstoffen opgebruikt. Vanaf een bepaald moment raken daardoor de voedingsstoffen in de bodem opgebruikt. Door de stofwisseling van de bacteriën neemt bovendien de hoeveelheid afvalstoffen en eventueel ook de hoeveelheid toxinen in de bodem toe.

FASE

Het aantal bacteriën daalt omdat er meer bacteriën afsterven dan dat er bacteriën door deling bijkomen. De voedingsbodem is uitgeput en de hoeveelheid afvalstoffen/ toxische stoffen is sterk toegenomen. Daardoor zijn de omstandigheden niet meer geschikt voor de bacteriën.

THEMA 02

hoofdstuk 2

LABO 05

Groeivoorwaarden

In het labo rond de groeifactoren van bacteriën leerde je dat temperatuur, concentratie van stoffen en zuurtegraad bepalend zijn voor de groei. Ten slotte is ook de aan- of afwezigheid van zuurstofgas belangrijk. Sommige bacteriën hebben immers O2-gas nodig om te groeien, andere net

niet. De groei en vermenigvuldiging van bacteriën is afhankelijk van de omstandigheden. Alleen

wanneer de levensvoorwaarden voor bacteriën gunstig zijn, zal de groei en de vermenigvuldiging van die micro-organismen worden gestimuleerd. Bacteriën hebben voldoende water, nutriënten, mineralen en de juiste zuurtegraad nodig om te groeien. In gunstige omstandigheden is de groei maximaal en verdubbelen de bacteriën elke generatietijd. Kennis over de groei en vermenigvuldiging van bacteriën helpt ons om het verloop van infecties te

WEETJE Bacteriën en zuurstofgas

voorspellen en beheersen.

Sommige bacteriën hebben altijd zuurstof nodig om te overleven, ze zijn aeroob. Andere bacteriën overleven alleen maar zonder zuurstof, ze zijn anaeroob. En

dan zijn er ook bacteriën die zowel in een omgeving

mét als zonder zuurstof kunnen overleven, ze zijn facultatief anaeroob.

Dat is handig om te weten, want aften bijvoorbeeld worden door anaerobe bacteriën veroorzaakt. Een op de vijf volwassenen heeft wel eens last van die

pijnlijke zweertjes in het mondslijmvlies. De zweertjes

Afb. 96 Aften bevinden zich vaak aan de binnenkant van de lip of wang, op het tandvlees of onder de tong.

zijn grijswit of geel met een ontstoken rand. Als je een mondspoeling met waterstofperoxide (zuurstofwater) gebruikt, kun je de bacteriën snel doden.

Waterstofperoxide gaat dan spontaan over in water en O2-gas volgens de reactie: 2 H2O2 → 2 H2O + O2

Door het vrijkomen van O2-gas in de mond sterven de anaerobe bacteriën snel af.

In ongunstige omstandigheden, zoals bij extreme temperaturen, droogte of extreme pH, vormen

bepaalde bacteriën overlevingsstructuren; we spreken van endosporen. Een endospore is

een slaaptoestand: de spore kan niet delen en heeft ook geen metabole activiteit. Endosporen kunnen miljoenen jaren overleven. Ze zijn bestand tegen extreme omstandigheden, zoals de meeste sterilisatietechnieken. De endospore kan door bepaalde stimuli uit de omgeving opnieuw worden geactiveerd. Als de spore na die activering in een gunstige omgeving terechtkomt, kan ze opnieuw uitgroeien tot een bacterie. Dat gebeurt heel snel; het duurt slechts enkele minuten.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Afb. 97 Elektronenmicroscopisch beeld van een bacterie (Bacillus subtilis) met bovenaan een endospore in de cel (door de pijl aangeduid)

De vorming van een endospore verloopt in verschillende fasen.

Het erfelijke materiaal wordt gekopieerd.

Het celmembraan snoert zich in. Elk compartiment krijgt een kopie van het erfelijke materiaal. Er ontstaat een voorspore. Het celmembraan van de moedercel omgeeft de voorspore.

De voorspore is nu omgeven door twee celmembranen.

Tussen de twee celmembranen vormt zich een dikke laag die bestaat

uit celwandachtig materiaal (de schors). 6

Rond het buitenste celmembraan wordt een tweede laag gevormd: de sporecoat.

De moedercel sterft uiteindelijk af. De spore blijft over.

Afb. 98 De vorming van endosporen gebeurt in ongunstige omstandigheden.

Bacteriën vermenigvuldigen zich door eenvoudige celsplitsing. Elke generatietijd verdubbelt

het aantal bacteriën. Als uit één moedercel identieke organismen ontstaan, noemen we dat ongeslachtelijke of aseksuele voortplanting. Bacteriën kunnen erfelijk materiaal doorgeven aan een andere bacterie via conjugatie.

Bacteriën vermenigvuldigen zich maximaal als de omstandigheden optimaal zijn: voldoende water, voedingsstoffen, mineralen, zuurtegraad. Bij de groei van bacteriën in een bacteriecultuur kun je vier fasen onderscheiden.

In ongunstige omstandigheden vormen bepaalde bacteriën overlevingsstructuren, de

endosporen.

THEMA 02

hoofdstuk 2

1.3 Wat betekenen bacteriën voor de mens?

Enterococcus faecalis

Bifidobacteria

Campylobacter

Lactobacili

Clostridium difficile

bacteriën met positieve invloed

Positieve invloed

bacteriën met negatieve invloed

De meeste bacteriën zijn

nuttige bacteriën; sommige zijn zelfs noodzakelijk voor

je gezondheid. In elke mens zitten meer dan 39 triljoen verschillende bacteriën, in totaal goed voor ongeveer 1,5-2,0 kg bacteriën. Ze

vormen je microbioom. Die

bacteriën zitten op plaatsen

die in contact staan met het externe milieu. Ze beschermen je lichaam

tegen ziekteverwekkende

Pathogeen is afgeleid van het Griekse woord páthos wat lijden betekent en het Griekse woord gennãn wat ontstaan, scheppen, verwekken betekent.

THEMA 02

bacteriën of pathogenen.

Afb. 99 Bacteriën in je lichaam vormen je microbioom.

Zo vormen darmbacteriën een belangrijke bescherming tegen ziektemakers in je darmen, ze regelen je immuunsysteem en helpen bij de vertering van je voedsel. Bovendien zijn ze een bron van bepaalde vitaminen, zoals vitamine K, een vitamine die noodzakelijk is voor een goede bloedstolling. Ook bacteriën op de huid heb je nodig; zij vormen een eerste barrière tussen pathogenen en je inwendige milieu. Je leerde in thema 1 bijvoorbeeld dat de pH van de vagina zuur is, tussen 4 en 4,5. Daarvoor zorgen de lactobacillen. Ze beschermen zo de vagina tegen infecties.

hoofdstuk 2

Negatieve invloed

Er zijn ook heel wat bacteriën die ziekteverwekkers of pathogenen zijn. Je kunt ziek worden van de bacterie zelf, of van de giftige stoffen of toxinen die de bacterie produceert.

VOORBEELD 1 VOEDSELINFECTIE Als je voedsel besmet is met een bacterie, kun je een voedselinfectie oplopen. Een veelvoorkomende voedselinfectie is salmonella, veroorzaakt door salmonellabacteriën. Salmonellabacteriën zijn staafvormige bacteriën en vormen geen endosporen. De bacterie wordt gedood door verhitting boven 7 °C. De bacteriën maken deel uit van de natuurlijke darmflora van warmbloedige dieren, zoals pluimvee, varkens, runderen en huisdieren, maar komen ook voor in oppervlaktewater en in de bodem. Levensmiddelen kunnen door contact

met ongedierte of insecten met salmonella worden besmet.

Door het eten van onvoldoende doorbakken en besmet kippenvlees of eieren kun je een salmonella-infectie oplopen. Je kunt de infectie ook krijgen als je verse groenten versnijdt op een snijplank waarop je net

voordien rauwe besmette kip gesneden hebt. Als de

snijplank niet goed gereinigd is, kunnen je groenten met

salmonella worden besmet. De kip wordt achteraf wel goed gebakken (waardoor de bacteriën vernietigd

Afb. 100 Salmonella: Na 6 tot 72 uur treden de eerste symptomen op: darmkrampen, misselijkheid, braken en diarree. Soms kan ook koorts en hoofdpijn optreden.

worden), maar de groenten worden soms ongekookt opgediend, met alsnog een infectie tot gevolg.

Wanneer je besmet voedsel gegeten hebt, komt de bacterie in je maag-darmstelsel terecht. Als de bacterie

het zure milieu van de maag overleeft, dan kan ze zich in de darm vermenigvuldigen en

een infectie veroorzaken. Bij een infectie probeert je lichaam om de ziekteverwekker te verwijderen. Dat proces kan gepaard gaan met bepaalde ziekteverschijnselen, zoals braken, koorts en pijn.

VOORBEELD 2 VOEDSELVERGIFTIGING

Heel wat sporenvormende bacteriën kunnen een voedselvergiftiging veroorzaken.

ng kan Voedselvergiftigi t meestal m dodelijk zijn en ko uit eigen keuken. om het veilig Prof geeft advies een sponsje ik te houden: ‘Gebru dag’ één nooit langer dan

Geïnfecteerd voedsel maakt jaarlijks hond Vlamingen zie erden k – Voedselage ntschap begint voorlichtings campagne op televisie

Zomerweer id eaal voor voedselvergif tiging

Twintig kinderen lopen voedselvergiftiging op tijdens scoutskamp

De meest voorkomende sporenvormende bacteriën behoren tot het geslacht Bacillus en het geslacht Clostridium. De sporen van beide geslachten komen wijdverspreid in de natuur voor. Veel plantaardige voedingsmiddelen bevatten dan ook sporen. THEMA 02

hoofdstuk 2

In zetmeelrijke producten, zoals rijst en pasta, komt vaak een sporenvormende bacterie voor die een voedselvergiftiging veroorzaakt. De bacterie scheidt in het voedsel een toxine of giftige stof af. Bij een voedselvergiftiging is het niet de bacterie zelf, maar de toxine die je ziek maakt. De toxine van die bacterie is heel stabiel bij hoge temperaturen. Die sporenvormende bacterie heeft ook geen problemen met lage temperaturen: de laatste jaren vindt men stammen die bij koelkasttemperaturen nog kunnen groeien. Wanneer bacteriën in het gerecht aanwezig zijn, vormen ze bij invriezen endosporen die bij opwarmen weer geactiveerd worden. Daardoor kan het aantal bacteriën sterk toenemen. Daarom raadt men af om bereide rijst- en pastagerechten of afhaalgerechten in de koelkast te bewaren of in te vriezen en opnieuw op te warmen. Vaak worden die gerechten onvoldoende verwarmd zodat de toxine niet afgebroken wordt. WEETJE

Wat is het verband tussen botox en voedselvergiftiging? Botox is een giftige stof die door de bacterie Clostridium botulinum uitgescheiden wordt en gebruikt wordt als

behandeling tegen onder andere rimpels. De bacterie is overal aanwezig maar ze is strikt anaeroob, dus ze overleeft enkel in een omgeving zonder zuurstof. Ze produceert de toxine botuline. Botuline is een van

de giftigste stoffen die er bestaan en kan de oorzaak zijn van voedselvergiftiging. De toxine verhindert de

Afb. 101 Een botoxbehandeling wordt uitgevoerd om rimpels te verminderen.

prikkeloverdracht tussen zenuwen en spieren waardoor verlamming optreedt. Bij een

botoxbehandeling worden de aangezichtsspieren verlamd zodat de rimpelspiertjes niet meer kunnen samentrekken. Het resultaat is een strakkere, gladdere huid.

VOORBEELD 3 TETANUS

De boosdoener bij tetanus is Clostridium tetani, een sporenvormende bacterie. De bacterie komt voor in vuil (vuile nagel, straatvuil), stof, mest of gewoon in/op de grond, maar ze leeft ook

als reducent in de darm van de mens en andere zoogdieren, zoals de koe en het paard.

Je loopt een infectie op wanneer de bacterie via

Afb. 102 Clostridium tetani veroorzaakt tetanus.

een wondje je lichaam binnenkomt. Je kunt dus besmet raken bij een val, maar ook als je gebeten wordt door een dier met een bevuilde muil. Omdat het een sporenvormende bacterie is, kan die

lange tijd overleven. Sporen zijn immers resistent tegen de meeste omgevingsfactoren. Bij infectie ontwikkelt de spore zich opnieuw tot een bacterie waarna ze zich vermenigvuldigt.

Afb. 103 Typische stand van het lichaam bij spasmen die optreden bij een tetanusinfectie.

De bacterie maakt je ziek door de productie van een giftige stof, tetanustoxine. Die komt vrij en wordt via de bloedsomloop (en lymfestelsel) door het lichaam verspreid. De eerste symptomen zijn onduidelijk en variëren van lichte hoofdpijn tot spierstijfheid rond de wonde. Na enkele dagen treden pijnlijke spierkrampen op. Die toxine beïnvloedt het hele zenuwstelsel en leidt tot verlamming. De toxine dringt via de motorische eindplaat in het zenuwstelsel en verspreidt zich zo over het perifere en centrale zenuwstelsel met ernstige gevolgen, zoals ademhalingsproblemen en hartproblemen, die uiteindelijk levensbedreigend kunnen zijn. Als de infectie niet wordt behandeld, kan ze een dodelijke afloop hebben.

THEMA 02

hoofdstuk 2

VOORBEELD 4 DIFTERIE De bacterie die difterie of kroep veroorzaakt,

Voor 1959 stierf ongeveer een op de acht baby’s en kinderen aan difterie. Dankzij vaccinatie is difterie bijna volledig verdwenen in ons land. Vaccinatie blijft echter heel belangrijk en is de enige manier om zich tegen de ziekte te beschermen.

is een bacil. Difterie is een erg besmettelijke infectieziekte. Je wordt besmet via contact met speeksel, slijm of een wonde van een besmet persoon. De bacterie produceert een toxine dat vooral de bovenste luchtwegen maar ook het hart, het zenuwstelsel en de nieren kan beschadigen. Difterie tast het maag-darmstelsel aan en vaak krijgt de patiënt ademhalingsproblemen. Bij bijna een vijfde van de patiënten leidt dat tot

verstikkingsgevaar.

Afb. 104 A Gezonde keel B Grijze aanzetting in de keel bij difterie. Die wordt veroorzaakt door Corynebacterium diphtheriae.

VOORBEELD 5 KINKHOEST

Kinkhoest is een bacteriële infectie veroorzaakt door de bacterie Bordetella pertussis,

een aerobe bacil. Net als bij difterie gebeurt de overdracht via speekseldruppeltjes. De

bacterie nestelt zich in de bovenste luchtwegen waar het verschillende toxinen produceert. Een aanvankelijk lichte hoest gaat na een tijdje over in een kenmerkende zware, blaffende hoest. Vooral bij baby’s kan kinkhoest ernstige complicaties geven, zoals longontsteking

video: kinkhoest

en ademstops. Daarom raadt men zwangere vrouwen aan zich tussen de 24e en 32e zwangerschapsweek te laten vaccineren.

Sommige bacteriële infectieziekten kunnen zulke zware gevolgen hebben dat baby’s ertegen worden gevaccineerd. Vaccinatie is essentieel in de strijd tegen infecties. Het stimuleert je immuunsysteem of afweersysteem en zorgt ervoor dat je immuunsysteem de ziekteverwekker

leert kennen. Dankzij het geheugen van je immuunsysteem wordt de boosdoener herkend wanneer je op een later tijdstip met de bacterie in aanraking komt. Je kunt haar dan meteen uitschakelen. Vaccinatie tegen tetanus, difterie en kinkhoest zit in Vlaanderen in het basisvaccinatieschema van elk kind. Het vaccin tegen tetanus moet om de tien jaar worden herhaald. In dat herhalingsvaccin is ook difterie en kinkhoest opgenomen. Ons afweersysteem heeft af en toe een opfrissing nodig. De vaccinatie wordt in Vlaanderen volledig terugbetaald.

8 WEKEN • difterie, tetanus, kinkhoest, polio, Haemophilus influenzae type B, hepatitis B • pneumokokken

16 WEKEN • difterie, tetanus, kinkhoest, polio, Haemophilus influenzae type B, hepatitis B • pneumokokken

12 WEKEN • difterie, tetanus, kinkhoest, polio, Haemophilus influenzae type B, hepatitis B • pneumokokken

12 MAANDEN • mazelen, bof, rubella • pneumokokken

6 JAAR difterie, tetanus, kinkhoest, polio

15 MAANDEN • difterie, tetanus, kinkhoest, polio, Haemophilus influenzae type B, hepatitis B • meningokokken C

12 JAAR humaan papillomavirus

10 JAAR mazelen, bof, rubella

14 JAAR difterie, tetanus, kinkhoest

Afb. 105 Basisvaccinatieschema voor kinderen in Vlaanderen

THEMA 02

hoofdstuk 2

Heel wat bacteriën zijn ziekteverwekkers of pathogenen. Je kunt ziek worden van de bacterie zelf, of van de toxine die de bacterie produceert. Toch zijn bacteriën onontbeerlijk voor je gezondheid. Het zijn onmisbare levenspartners. Ze beschermen je lichaam tegen ziekteverwekkende bacteriën en stimuleren je immuunsysteem. Het microbioom is de verzamelnaam voor alle bacteriën in en op je lichaam.

Bacteriën in voedsel

1.4 Hoe kan men bacteriën bestrijden?

Het meeste voedsel dat we aankopen bevat

kleine hoeveelheden micro-organismen. Die kleine hoeveelheden zijn niet schadelijk en

veroorzaken geen voedselbederf. Maar als de bacteriën zich vermenigvuldigen, kunnen ze

de kwaliteit van het voedsel wel verminderen.

Daarom is op veel voedingswaren een ‘uiterste

gebruiksdatum’ aangegeven en worden er

stoffen of conserveringsmiddelen toegevoegd. Die onderdrukken de groei van bacteriën,

waardoor het voedsel langer bewaard kan blijven.

Afb. 106 Stoffen die aan voeding worden toegevoegd, krijgen binnen de Europese Unie een E-nummer.

Om de houdbaarheid van voedsel te verlengen zorgt men ervoor dat het milieu ongunstig wordt voor de groei van bacteriën. Dat kan door diepvriezen, drogen, konfijten, pekelen en vacuüm verpakken. Bij de bereiding van voedsel kan men bacteriën ook bestrijden door hittebehandeling. Dat kan door pasteurisatie, sterilisatie of UHT. De methoden verschillen in de temperatuur en de duur van de verhitting.

VOORBEELD PASTEURISATIE, STERILISATIE OF UHT Tijd en temperatuur

pasteurisatie

Pasteurisatie is vernoemd naar de Franse wetenschapper Louis Pasteur (1822-1895). Hij toonde in 1860 aan dat ongewenste fermentatie in wijn en bier kan worden verhinderd door de dranken gedurende enkele minuten te verwarmen tot 57 °C.

sterilisatie

enkele seconden tot minuten op

temperatuur lager dan 100 °C ± 15 minuten bij 120 °C

Effect op bacteriën en

Effect op het

endosporen

voedingsmiddel

• meeste bacteriën worden gedood

• endosporen

• beperkt houdbaar • smaak wordt behouden

overleven • bacteriedodend

• lang houdbaar • wijzigt chemische samenstelling en smaak van de voeding

Ultra Hoge

enkele seconden op

• bacteriedodend

• lang houdbaar

Temperatuur

heel hoge temperatuur,

• doodt endosporen bij

• smaak blijft

(UHT)

tussen 140 °C en 160 °C

temperatuur > 140 °C

behouden

Het effect van verschillende methoden van hittebehandeling op de bacteriën, de endosporen en op het voedingsmiddel.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Ioniserende stralen, kortweg doorstraling of ionisatie, worden ook veel gebruikt om voeding te steriliseren. De stralen doden bacteriën en andere schadelijke micro-organismen. Giftige stoffen en virussen worden door bestraling niet verwijderd. Bij bestraling denk je meteen aan radioactiviteit, gevaar, kanker … maar het radiosterilisatieproces is perfect veilig en maakt voedsel niet radioactief. Bestraling heeft veel voordelen: het verbetert de kwaliteit van het voedsel, verlengt de houdbaarheid, vermindert verliezen tijdens opslag en remt de rijping en ontkieming van groenten en fruit.

WEETJE In België worden jaarlijks duizenden tonnen voedsel bestraald, maar die sterilisatiemethode is niet voor alle voeding geschikt.

De voedingsmiddelen die bestraald mogen worden, zijn

vastgelegd. Dat zijn bijvoorbeeld aardappelen, look, sjalotten en uien, paprika’s, pepers, sommige gedroogde groenten, kruiden, thee, garnalen … en aardbeien. Uiteraard zijn er ook maximale stralingsdoses vastgelegd.

Alle producten die met ioniserende straling behandeld zijn,

moeten het internationale symbool RADURA dragen. Maar dat

Afb. 107 Radura-symbool. Radura is afgeleid van radiation, wat bestraling betekent en dura, Latijn voor hard, blijvend.

wordt wel eens ‘vergeten’ omwille van het beeld dat ioniserende

straling bij de meeste mensen opwekt.

Bacteriën in je omgeving

In ziekenhuizen en laboratoria moet materiaal en sommige ruimten vrij zijn van bacteriën. Het doden van micro-organismen in de omgeving kan op verschillende manieren gebeuren: door

warmte, door chemische stoffen en door straling. Warmtebehandeling

• sterilisatie van materiaal

• warmtebehandeling kan in de vorm van hete lucht, heet water of stoom

Afb. 108 Sterilisatie van medisch materiaal

Chemische stoffen

• sterilisatie van materiaal en oppervlakken

• o.a. gebruik van alcohol

Afb. 109 Voor ziekenhuismateriaal dat niet kan worden verhit, gebruikt men bacteriedodende chemische stoffen. Zo ontsmet men onder andere endoscopen, materiaal dat inwendig onderzoek en kijkoperaties mogelijk maakt.

Ioniserende straling en uv C-licht

• sterilisatie van materiaal en ruimten Afb. 110 Uv C-lampen vind je terug in operatiezalen maar ook in bakkerijen en voedingsbedrijven.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Bacteriële infecties

In de eerste plaats moet je proberen een infectie te voorkomen door de nodige hygiënemaatregelen in acht nemen: was je handen als je voedsel hanteert, reinig je keukengerei

en werk op een proper werkblad. Gebruik daarvoor zeep en ontsmettingsmiddelen.

Afb. 111 Alcoholgel is een ontsmettingsmiddel voor je handen.

Afb. 112 Door het werkblad na elk gebruik goed schoon te maken, ga je de verspreiding van bacteriën tegen. Voor de dagelijkse reiniging volstaat een poetsbeurt met een schone vaatdoek met warm water en een zacht schoonmaakmiddel.

Als je toch een bacteriële aandoening hebt, kun je

geneesmiddelen gebruiken om de groei van bacteriën te

onderdrukken (vertragen) of om bacteriën te doden. Je kent die geneesmiddelen als antibiotica. Zij verstoren de stofwisseling van de bacteriële cellen, waardoor die afsterven. Het is

Antibiotica betekent letterlijk ‘tegen’ (anti) ‘leven’ (bios).

belangrijk dat we met antibiotica voorzichtig en bedachtzaam omgaan. Door het veelvuldige gebruik van antibiotica worden namelijk steeds meer bacteriën resistent of ongevoelig voor antibiotica. De ziekenhuisbacterie of superbacterie is een

verzamelnaam voor alle bacteriën die resistent zijn tegen (bijna) alle antibiotica. Die bacteriën zijn varianten van bacteriën die in

de loop der jaren steeds vaker met antibiotica in aanraking zijn

gekomen en daardoor resistentie wisten op te bouwen tegen het medicijn.

Om de kans op resistentie van bacteriën te verkleinen, is het van belang om:

• het doktersvoorschrift over het gebruik van het antibioticum op te volgen, bv. de volledige kuur afmaken ook al heb je het gevoel genezen te zijn;

• de dokter te waarschuwen als er na een paar dagen geen verbetering optreedt; • geen antibiotica te bewaren voor later gebruik.

Recent onderzoek richt zich op het gebruik van andere micro-organismen, zoals virussen, in de strijd tegen bacteriën.

Afb. 113 Elektronenmicroscopisch beeld van zich delende MRSA-bacteriën (MRSA is de afkorting van meticilline-resistente Staphylococcus areus; meticilline is een antibioticum.)

Om de houdbaarheid van voedsel te verlengen zorgt men ervoor dat het milieu ongunstig wordt voor de groei en vermenigvuldiging van bacteriën. Dat kan bijvoorbeeld door toevoegen van conserveringsmiddelen. De aanwezige bacteriën kunnen ook door hittebehandeling of door gebruik van ioniserende stralen worden gedood. Materiaal en ruimten kunnen kiemvrij worden gemaakt door hittebehandeling, chemische stoffen en door ioniserende straling en uv C-licht. In de bestrijding van bacteriën primeert het voorkomen van een infectie. Een goede hygiëne is hier van essentieel belang. Bacteriële infecties worden behandeld met antibiotica. Door overmatig en verkeerd gebruik van antibiotica worden steeds meer bacteriën antibioticaresistent.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Welke eigenschappen hebben virussen en wat is hun belang?

In tegenstelling tot bacteriën zijn virussen de ultieme ziekteverwekkers! Virussen hebben geen eigen stofwisseling, ze kunnen niet waarnemen, kunnen zich niet voeden en kunnen zichzelf niet voortplanten. Ze vermeerderen zich door gebruik te maken van levende cellen. Ze zijn gastheerafhankelijk en gedoemd tot een parasitair bestaan.

2.1

Hoe zijn virussen opgebouwd?

Een virus is opgebouwd uit een hoeveelheid erfelijk materiaal (DNA of RNA) dat omsloten is door een eiwitmantel. Sommige virussen hebben rond de eiwitmantel nog een omhulsel, de enveloppe, dat afkomstig is van het celmembraan van de gastheercel. Het SARS-CoV-2 is daar een voorbeeld

van.

erfelijkerfelijk materiaal materiaal erfelijk materiaal

eiwitmantel eiwitmantel eiwitmantel

erfelijkerfelijk materiaal materiaal

erfelijk materiaal

eiwitmantel eiwitmantel eiwitmantel

Afb. 114 Schematische voorstelling van verschillende soorten virussen

Afb. 116 Het adenovirus

Afb. 115 Het tabaksmozaïekvirus

eiwitmantel

eiwit

Afb. 118 Structuur complexe virussen: heeft rond de eiwitmantel nog een extra enveloppe.

Afb. 117 Structuur van een bacteriofaag

enveloppe

erfelijk materiaal

video: coronavirus onder de microscoop Afb. 119 Voorbeeld: SARS-CoV-2-virus

THEMA 02

hoofdstuk 2

Virussen verschillen van elkaar door de aanwezigheid van specifieke eiwitmoleculen in de eiwitmantel of in de virale enveloppe bij complexe virussen. De vorm en eigenschappen van de eiwitten en de vorm en eigenschappen van de membraanreceptoren van de doelwitcel zorgen voor een specifieke interactie. Daardoor herkennen en infecteren virussen enkel welbepaalde doelwitcellen of gastheercellen.

VOORBEELD 1 HIV Hiv (human immunodeficiency virus) zal enkel witte bloedcellen binnendringen en aantasten (en zo aids veroorzaken). Specifieke eiwitmoleculen in

de enveloppe van het hiv-virus

kunnen uitsluitend binden met

specifieke membraanreceptoren in het celmembraan van witte bloedcellen.

VOORBEELD 2 POLIOVIRUS

Het poliovirus herkent

zenuwcellen en tast enkel die

cellen aan, waardoor spieren en gewrichten verkeerd gebruikt

worden.

VOORBEELD 3 SARS-COV-2

membraanreceptoren gastheercel

Ook het SARS-CoV-2-virus richt zich op cellen met een specifieke membraanreceptor. Die receptoren zijn aanwezig in heel wat celtypen verspreid over het lichaam, onder andere in de longen, hart, blaas, pancreas, nieren en neus.

eiwit in enveloppe virus

Virussen zijn geen cellen. Ze zijn opgebouwd uit een hoeveelheid erfelijk materiaal omsloten door een eiwitmantel. Complexe virussen hebben daaromheen nog een omhulsel, een enveloppe. Virussen herkennen de gastheercel door de aanwezigheid van specifieke eiwitten in de eiwitmantel of enveloppe. De specifieke eiwitten binden aan passende membraanreceptoren in het celmembraan van de gastheercel.

100

THEMA 02

hoofdstuk 2

2.2 Hoe vermenigvuldigen virussen zich? Omdat virussen geen eigen stofwisseling hebben en zich niet zelf kunnen vermenigvuldigen, laten ze zich door hun specifieke gastheercel vermenigvuldigen. De nieuwe virussen worden aangemaakt ten koste van de celactiviteiten van de gastheercel. Een bacteriofaag is een virus dat uitsluitend bacteriën infecteert. Hij vermenigvuldigt zich ten koste van een bacterie; wanneer de bacterie openbarst, komen de nieuwe virussen vrij. Als voorbeeld wordt hieronder de vermenigvuldiging van een bacteriofaag beschreven. In eukaryoten verloopt de vermenigvuldiging van vele virussen op een gelijkaardige manier.

De aanhechting van het virus aan de gastheercel: virale eiwitten in het eiwitkapsel of de virale enveloppe binden aan specifieke receptoren van de gastheercel.

We onderscheiden vijf stadia.

Binnendringen van het erfelijke materiaal: bepaalde eiwitten van het virus boren een gaatje in het celmembraan van de gastheercel binnengebracht.

waarlangs het virale erfelijke materiaal wordt

Productie van virale eiwitten en viraal erfelijk

materiaal: het virale erfelijke materiaal

herprogrammeert de gastheercel. Daardoor

blokkeert de gewone werking van de cel. De

gastheercel maakt nu virale eiwitten en viraal

erfelijk materiaal aan.

Vorming van nieuwe virussen: de virale eiwitten en het virale erfelijke materiaal worden

samengevoegd tot nieuwe virussen.

De nieuwe virussen komen vrij. Door het

vormen van nieuwe virussen, die omgeven zijn

door een eiwitmantel, barst de gastheercel

open en komen de nieuwe virussen vrij. In dat

proces sterft de gastheercel.

Na de vorming van nieuwe virussen komen ze opnieuw vrij in de buitenwereld en kunnen zo nieuwe gastheren bereiken.

Afb. 120 Een bacteriofaag laat zich door een gastheercel vermenigvuldigen.

THEMA 02

hoofdstuk 2

101

SARS-CoV-2 en hiv, komen vrij uit de gastheercel door knopvorming. Die virussen zijn dan ook omgeven door een enveloppe die ontstaan gastheercel. Bij de knopvorming versmelt de enveloppe met het celmembraan en het virus van het celmembraan van de dat de enveloppe kenmerken heeft van het membraan van de de gastheercel niet kapot; ze sterft dus niet.

2.3 Infecties

Afb. 121 Vermenigvuldiging van het coronavirus SARS-CoV-2

Virussen zijn verantwoordelijk voor heel wat infecties, zoals griep, bepaalde vormen van

Afb. 122 Moleculen in celmembraan eukaryote cellen en in enveloppe van complexe virussen

Nieuwe virussen komen vrij door knopvorming.

wordt omgeven door een deel

gastheercel. In dat proces gaat b

Gastheercel maakt viraal erfelijk materiaal en virale eiwitten aan.

is door afsplitsing van de

gastheercel. Dat heeft als gevolg a

erfelijk materiaal virus

Complexe virussen, zoals

De enveloppe van virussen heeft een structuur die vergelijkbaar is met de structuur van het celmembraan van eukaryote cellen. Beide zijn opgebouwd uit moleculen die bestaan uit een ‘wateroplosbaar’ deel (a) en een ‘vetoplosbaar’ deel (b).

hersenvliesontsteking (meningitis), mazelen, bof, rodehond, aids … Ook bronchitis, verkoudheden, COVID-19 en vele vormen van keelpijn en diarree worden door virussen veroorzaakt. Sommige virussen blijven levenslang in je lichaam aanwezig; ze zijn slapend aanwezig.

VOORBEELD HERPESVIRUSSEN

• Het epstein-barrvirus is de verwekker van klierkoorts (de ziekte van Pfeiffer of mononucleose). Het virus behoort

tot de groep van de herpesvirussen. Het is heel besmettelijk en wordt meestal overgedragen via speekselcontact.

Meer dan 90 % van de bevolking is drager van het epstein-barrvirus. Na de eerste

infectie blijft het virus slapend aanwezig

in cellen van het afweersysteem; het blijft dus levenslang in je lichaam. Enkel als

je ziek bent, kun je dat virus overdragen.

epstein-barrvirus Afb. 123 Infectie van amandelen bij klierkoorts: geïnfecteerde cellen en epstein-barrvirus

Overdracht kan zelfs tot 18 maanden na de eigenlijke besmetting.

• Het virus dat koortsblaasjes veroorzaakt is ook een herpesvirus, namelijk Herpes simplex type 1. Vanaf je de blaasjes voelt opkomen (jeukend gevoel) totdat ze volledig uitgedroogd zijn, kun je anderen besmetten. Dat gebeurt door direct contact en via speeksel. De virussen kunnen ook overgedragen worden door orale seks waardoor de geslachtsdelen aangetast worden.

102

THEMA 02

hoofdstuk 2

Afb. 124 Opstoot van koortsblaasjes

• Genitale herpes wordt meestal door een ander virus veroorzaakt: Herpes simplex type 2. Herpes is een van de meest besmettelijke soa’s. Na de eerste infectie blijft het virus slapend aanwezig in zenuwknopen. Wanneer een herpesvirus geactiveerd wordt, verschijnen opnieuw de typische blaasjes. Factoren zoals vermoeidheid, stress, menstruatie, koorts en ook licht kunnen het virus activeren.

Virussen zijn voor hun vermenigvuldiging afhankelijk van een gastheercel. Het virus brengt zijn erfelijke materiaal in de gastheercel en herprogrammeert de gastheercel om nieuwe virussen aan te maken. •

Bij bepaalde virussen barst na vermenigvuldiging de gastheercel open en komen nieuwe virussen vrij. Complexe virussen komen door knopvorming vrij uit de gastheercel.

•

Sommige virussen blijven levenslang in je lichaam aanwezig; ze zijn slapend aanwezig.

•

2.4 Hoe verspreiden virussen zich van mens tot mens? Besmetting via ingeademde lucht

Afb. 125 Vorming van aerosol door te niezen en te hoesten

Door te niezen en te hoesten ontstaat er een wolk van uiterst kleine waterdruppeltjes in de lucht waarin micro-organismen voorkomen: een aerosol. Die druppeltjes zijn zo klein (ca. 5 μm)

dat ze langere tijd in de lucht kunnen blijven zweven. Op die manier kunnen ziekteverwekkers gemakkelijk een volgende gastheer bereiken. Die deeltjes worden opnieuw ingeademd door een andere, gezonde persoon, die op die manier besmet wordt. Die vorm van besmetting noemt men een druppelinfectie. Het is bekend dat het SARS-CoV-2-virus en het griep- of influenzavirus op die manier worden overgedragen.

Besmetting tijdens seksueel contact en met bloed

Hiv kan worden overgebracht door contact met bloed, sperma of vaginale afscheiding van een geïnfecteerde partner. Het virus dringt onder andere het lichaam binnen via kleine scheurtjes in de slijmvliezen tijdens seksuele activiteit. Vandaar dat aids een seksueel overdraagbare aandoening of soa wordt genoemd. Je krijgt een hiv-infectie niet van zoenen, handen schudden of omhelzen.

THEMA 02

Wat is het verschil tussen een hiv-infectie en aids? Een hiv-infectie geeft niet altijd klachten. Maar als het virus zich eenmaal ontwikkeld heeft, en je (ernstig) ziek wordt, spreek je van aids. Mensen met aids krijgen vaak zeldzame ziekten, die anderen bijna nooit hebben. Dat komt omdat het afweersysteem niet goed meer werkt.

hoofdstuk 2

103

In gebruikte naalden en spuiten kunnen bloedresten achterblijven. Drugsgebruikers die recent gebruikte naalden en spuiten delen, kunnen een hiv-infectie oplopen als ze geïnfecteerde bloedresten bij zichzelf inspuiten. Het risico op infectie is hier vele malen hoger dan bij het per ongeluk prikken aan een naald. Naast hiv zijn ook andere virussen seksueel overdraagbaar. De meest voorkomende zijn genitale wratten (HPV), hepatitis B en herpes genitalis.

Besmetting via voedsel

Virussen kunnen ook de oorzaak zijn van een voedselinfectie. Het norovirus is een virus dat voorkomt in ontlasting en braaksel. Besmetting kan gebeuren van mens op mens via contact, maar ook door besmet voedsel te eten zoals rauwe schaal- en schelpdieren, groenten en fruit.

Overdracht via vectoren

Sommige virussen worden overgedragen van mens op mens via een vector. Een vector is

meestal een insect maar kan ook een ander organisme zijn zoals een teek. De (sub)

tropische ziekten zoals dengue, zikaviruskoorts en gele koorts worden allemaal door een mug

overgedragen.

Afb. 126 Aedes aegypti is een mogelijke vector voor het denguevirus, zikavirus en gelekoortsvirus.

WEETJE

Virussen besmetten niet alleen

mensen maar kunnen ook alle andere organismen besmetten. Meestal zijn virussen specifiek voor bepaalde

organismen (bepaalde soort). Toch

worden soms virussen overgedragen van gewervelde dieren op de mens, zoals

SARS-CoV-2. Zo’n ziekte noemt men een

rabiësvirus

zoönose. Veel ziekten zijn begonnen

als zoönose, zoals onder andere ebola, aids, de ziekte van Lyme, pokken en rabiës.

Afb. 127 Rabiës is het virus dat hondsdolheid veroorzaakt. Vrijwel elk zoogdier kan de ziekte oplopen. Het is een dodelijke ziekte die meestal opgelopen wordt in onder andere Oost-Europa en Azië.

Besmetting met een virus kan gebeuren via alle ingangswegen van je lichaam. Virussen kunnen op meerdere manieren overgedragen worden van mens op mens: via lucht, vochtdruppeltjes bij niezen, speeksel, seksueel contact, bloed-bloedcontact, een vector en besmet voedsel.

104

THEMA 02

hoofdstuk 2

2.5 Hoe een virale infectie voorkomen en/of bestrijden? Omdat virussen geen eigen stofwisseling hebben, zijn ze ook niet gevoelig voor antibiotica. Een virus kan met antivirale geneesmiddelen worden behandeld. Die medicijnen remmen of stoppen de vermenigvuldiging van het virus. Antivirale geneesmiddelen zijn echter heel moeilijk te ontwikkelen omdat de virale eiwitmoleculen waarmee ze moeten binden frequent van structuur wijzigen. In vele gevallen zul je de ziekte moeten doormaken. Daardoor bouwt het lichaam zelf een afweer op om het virus te bestrijden. Er worden dan alleen geneesmiddelen toegediend die de

Antibiotica worden wel toegediend wanneer er naast de virale infectie ook een bacteriële infectie optreedt.

symptomen verzachten. Gelukkig kun je sommige virale infecties voorkomen met behulp van vaccins. Vaccinatie is dus

VOORBEELD VACCIN MAZELEN

essentieel in de strijd tegen infecties.

Vaccinatie tegen mazelen zorgt er niet alleen voor dat je beschermd bent tegen mazelen maar

beschermt ook het geheugen van je immuunsysteem. Als je met mazelen besmet bent, vergeet je immuunsysteem abrupt elke ziekteverwekker die het ooit eerder is tegengekomen: dat

betekent elke verkoudheid, elke griepaanval, elke blootstelling aan bacteriën of virussen, elke vaccinatie. Het geheugenverlies van je immuunsysteem is bijna volledig en blijvend. Wanneer

slecht is.

de mazeleninfectie voorbij is, moet je lichaam bijna helemaal opnieuw leren wat goed en wat

Afb. 128 Typische uitslag bij mazelen

Afb. 129 Het vaccin mazelen is een combinatievaccin met rubella (rode hond) en bof.

Virale infecties kun je niet behandelen met antibiotica.

•

Antivirale geneesmiddelen remmen of stoppen de vermenigvuldiging van het virus.

•

Meestal zal het lichaam zelf een afweer moeten opbouwen om het virus te bestrijden.

•

Virale infecties kunnen voorkomen worden door vaccinatie.

•

THEMA 02

hoofdstuk 2

105

WEETJE Bacteriofagen als oplossing voor de antibioticaresistentie? De opmars van de ziekenhuisbacterie lijkt niet te stoppen.

DNA

Bij opname in een ziekenhuis loopt ongeveer een op de acht patiënten een bijkomende infectie op door daar aanwezige ziektekiemen. Bij een verblijf van langer dan

eiwitmantel

veertien dagen stijgt de kans zelfs tot 25 %. Eigenlijk gaat het niet over één bacterie, maar over een groep bacteriën die resistent zijn tegen bijna alle huidig beschikbare antibiotica. Bacteriofagen kunnen in de toekomst misschien

bacterie

voor de oplossing zorgen.

Bacteriofagen (kortweg fagen genoemd) zijn virussen die

bacteriën doden. Elke bacteriesoort kan door een specifiek virus worden aangevallen. In theorie kunnen bacteriofagen

Afb. 130 Faag injecteert DNA in bacterie.

daarom allerlei bacteriële infecties bij mens en dier verhelpen.

De ontdekking van de fagen stamt uit 1896 toen Ernest Hankin merkte dat aan de oevers van

de Indische Gangesrivier minder cholera voorkwam. Het water van de rivier bleek virussen te

bevatten die de schadelijke cholerabacteriën konden doden. De mogelijkheden om met fagen

ziekten te bestrijden, werden vanaf toen onderwerp van wetenschappelijk onderzoek.

Door de opkomst en het succes van antibiotica was er voor het onderzoek naar fagen in het Westen nauwelijks nog belangstelling. In bepaalde landen van Oost-Europa, zoals Georgië, ging het onderzoek naar fagen wel door en bestreed men er met succes heel wat virale infecties. Pillen, zalfjes en sprays op basis van fagen hielpen tegen de meest uiteenlopende ziekten.

Doordat bacteriën tegen steeds meer antibiotica resistent worden, heeft het onderzoek naar bacteriofagen als alternatief voor antibiotica meer interesse gewekt. Voordelen van faagtherapie:

• Omdat een faag heel specifiek is voor een bepaalde bacterie, is ze niet alleen volledig onschadelijk voor mens of dier, maar ook voor andere (nuttige) bacteriën. Een bacteriële infectie behandelen met antibiotica daarentegen tast de darmflora aan, wat diarree kan veroorzaken.

• Fagen kunnen zich laten vermeerderen in de bacterie zodat één dosis vaak voldoende is om de ziekteverwekker te bestrijden.

• Hoewel resistentie van bacteriën tegen fagen een natuurlijk fenomeen is, treden minder

problemen op, omdat het arsenaal aan beschikbare fagen enorm is. Bij problemen van bacteriële resistentie kan altijd een nieuwe faag worden gevonden om de bacterie te bestrijden.

Nadelen van fagen: • Omdat bacteriofagen een heel nauw aanvalsspectrum hebben, moet er bij elke infectie naar een geschikte bacteriofaag worden gezocht. Daardoor lijkt het niet meteen haalbaar om kant-en-klare faagpreparaten tegen toekomstige infecties te maken. Antibiotica daarentegen bestrijden een breder spectrum van bacteriën. • Faagtherapie is niet geschikt voor acute infecties. De zoektocht naar de juiste faag bij de behandeling van een bacteriële infectie is een ingewikkeld proces en neemt heel wat tijd in beslag. Eerst moet men de bacterie opsporen en kweken, pas daarna kan men op zoek naar een gepaste faag.

106

THEMA 02

hoofdstuk 2

Welke eigenschappen hebben protisten en wat is hun belang?

Met hun vele vormen, soorten en grote aantallen vormen de eencelligen de grootste groep organismen binnen de eukaryoten. Het is een heel diverse groep van organismen die niet tot de dieren, planten of schimmels behoren. Ze komen voor in een vochtig milieu en zijn vrijlevend of parasitair. Eencellige eukaryoten worden vaak verder onderverdeeld op basis van beweeglijkheid en autotrofie of heterotrofie. Beweeglijke eencellige eukaryoten duidt men vaak aan als protozoa. Protozoa is echter een verzamelnaam; de organismen behoren niet tot één systematische groep. Ze bewegen zich door middel van een flagel, ciliën of met pseudopodia. Voorbeelden zijn: paramecium, euglena,

toxoplasma, plasmodium, amoebe en het trompetdiertje. De eencellige eukaryoten die aan fotosynthese doen noemt men vaak micro-algen of

fytoplankton. Het zijn microscopisch kleine waterbewoners die de basis vormen van vele

voedselketens. Ze zijn autotroof en van levensbelang voor de zuurstofproductie van mens en dier.

3.1 Het pantoffeldiertje Bouw en levenswijze

LABO 06

In de hooicultuur die je aan het begin van hoofdstuk 1 onderzocht, kwamen zeker

pantoffeldiertjes voor. Het pantoffeldiertje is een eencellig organisme met een lengte van ongeveer 0,3 mm dat leeft in zoet, zout of brak water. De cel is omgeven door een complex celmembraan dat het pantoffeldiertje zijn specifieke vorm geeft en ook enige bescherming biedt. Het organisme beweegt zich voort met trilharen of cilia die over de volledige oppervlakte ingeplant zijn. De beweging van de trilharen kun je vergelijken met de beweging van de armen

van een zwemmer bij crawl. Er staan heel veel trilharen naast elkaar waardoor de beweging zich verplaatst als een ‘wave’ door een publiek. Daarmee haalt het een snelheid van 1,2 mm per seconde.

macronucleus

ciliën

Brak water is zoutachtig water dat minder zout is dan zeewater. Het komt van nature voor op de overgang van zoetnaar zeewater, vaak bij riviermondingen.

micronucleus

cytoplasma

kloppende vacuole

celanus

voedselvacuole

orale groeve

Afb. 131 Bouw van het pantoffeldiertje

Het pantoffeldiertje voedt zich voornamelijk met bacteriën, gisten en algen. Het neemt voedseldeeltjes op langs de orale groeve, die je als een ondiepe deuk ziet langs de onderkant van de cel. De trilharen die langs de groeve staan, creëren een inwaartse waterstroom. Daardoor komen de voedseldeeltjes via de orale groeve in de celslokdarm terecht. Aan het einde van de celslokdarm worden de voedseldeeltjes opgenomen in de cel door fagocytose en ontstaat er een voedselvacuole. De inhoud van de voedselvacuole wordt verteerd. De nuttige stoffen worden opgenomen in de cel en de onverteerbare resten worden uitgescheiden via de celanus. THEMA 02

hoofdstuk 2

107

Het pantoffeldiertje leeft in een waterig milieu. Door het celmembraan wordt water voortdurend opgenomen, waardoor het pantoffeldiertje zou opzwellen en barsten. Om zijn waterhuishouding te regelen, beschikt het pantoffeldiertje over twee stervormige vacuolen, de kloppende of pulserende vacuole. De vacuolen trekken ritmisch samen en pompen als het ware het overtollige water naar buiten. video: pulserende vacuole

Een uitzonderlijk kenmerk is dat het pantoffeldiertje twee kernen heeft: de micronucleus en macronucleus. Beide kernen zijn verschillend en hebben elk een eigen functie binnen het organisme.

WEETJE De trilharen van het pantoffeldiertje bewegen synchroon

en stuwen het organisme door het water met een snelheid die gelijk is aan vier keer zijn lichaamslengte per seconde.

Met zijn lengte van 300 µm zwemt hij aan een snelheid van

1200 µm per seconde of 0,0043 km per uur. Als een olympisch zwemmer (met lengte 2,00 m) als een pantoffeldiertje zwemt, zou die zwemmen aan een snelheid van 8 meter per seconde en zou die de 100 m vrije slag afwerken op 12,5 seconde. Dat is 4 keer sneller dan het wereldrecord vrije slag!

Voortplanting

Het pantoffeldiertje kan zich ongeslachtelijk en geslachtelijk voortplanten. • De ongeslachtelijke voortplanting gebeurt door celdeling. Het pantoffeldiertje kopieert zijn

erfelijke materiaal zodat bij de splitsing elke dochtercel een kopie krijgt.

Afb. 132 Ongeslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje

Afb. 133 Ongeslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje onder de lichtmicroscoop

108

THEMA 02

hoofdstuk 2

• Het pantoffeldiertje kan zich ook geslachtelijk voortplanten. Twee pantoffeldiertjes wisselen dan erfelijk materiaal uit. Binnen elk pantoffeldiertje versmelt het erfelijke materiaal van beide cellen waardoor er een nieuwe genetische combinatie ontstaat. Elk pantoffeldiertje deelt zich verder tot vier nieuwe organismen. Door geslachtelijke voortplanting ontstaat er genetische variatie waardoor de kans op overleven vergroot.

De hoeveelheid erfelijk materiaal wordt gehalveerd.

1 3

De micronucleus bevat nu de helft van het erfelijke materiaal.

Het erfelijke materiaal wordt uitgewisseld.

micronucleus

9 8

De micronucleus heeft nu weer de normale hoeveelheid erfelijk materiaal.

De micronuclei versmelten.

Afb. 134 Geslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje

THEMA 02

hoofdstuk 2

109

3.2 Euglena: het oogdiertje of oogwiertje A

Bouw en levenswijze

celmembraan

celkern

bladgroenkorrel

kloppende vacuole

Afb. 135 Groene kleur water veroorzaakt door Euglena

oogvlek flagel

Afb. 136 Bouw van Euglena

fotoreceptor

Het water in een vijver of beek kan plots groen zijn. Een sterke verspreiding van het oogwiertje kan daarvan wel eens de oorzaak zijn.

Het oogwiertje of oogdiertje (Euglena viridis) is een eencellige eukaryoot die in vijvers en sloten voorkomt. Het kan zich zowel heterotroof als autotroof voeden. De bladgroenkorrels zorgen ervoor dat in aanwezigheid van licht het oogwiertje zelf zijn energierijke stoffen kan opbouwen; ze

doen dan net als planten aan fotosynthese. Het zijn dus ook micro-algen. In afwezigheid van licht voedt het zich heterotroof; het neemt voedsel op door fagocytose. Euglena heeft een flagel waardoor het zich kan voortbewegen. Aan de basis van de flagel bezit Euglena een fotoreceptor en net daaronder, binnen het celmembraan, een rode oogvlek. De oogvlek filtert het licht zodat de juiste golflengten de fotoreceptor bereiken. Wanneer het oogdiertje licht waarneemt, zal het zich naar het licht toe bewegen. Net zoals bij het pantoffeldiertje is de cel omgeven door een complex celmembraan en regelt de pulserende vacuole de waterhuishouding in het eencellige organisme.

Voortplanting

Het oogdiertje plant zich ongeslachtelijk voort door celdeling. Het kopieert zijn erfelijke materiaal zodat bij de splitsing elke dochtercel een kopie krijgt.

moedercel

Kern deelt zich.

Afb. 137 Ongeslachtelijke voortplanting van Euglena

110

THEMA 02

hoofdstuk 2

Cytoplasma deelt zich.

Dochtercellen worden gevormd.

twee dochtercellen

3.3 Amoebe A

Bouw en levenswijze

De amoebe is een reus onder de eencelligen en kan tot 1 mm groot worden. Je treft amoeben zowat overal aan waar er water en modder is: op de bodem van poelen, vijvers, sloten, meren, in ondiep water en in vochtige bodems. Het organisme verkiest vochtige plaatsen die bacteriën en organisch materiaal bevatten, zoals bladeren, takken en waterplanten. Een amoebe beweegt zich al kruipend voort door uitsteken en intrekken van zijn schijnvoetjes of pseudopodia. Als heterotroof neemt de amoebe voedseldeeltjes op door fagocytose: hij steekt zijn schijnvoetjes uit en omsluit zo het voedseldeeltje dat daarna in de cel opgenomen wordt.

Zo ontstaat er een voedselvacuole. Net zoals bij het pantoffeldiertje en het oogdiertje heeft de

amoebe een pulserende vacuole die de hoeveelheid water in de cel regelt en het overtollige water naar buiten pompt zodat de cel niet barst.

kloppende vacuole

video: amoebe omarmt prooi

celkern

pseudopodia

voedsel vacuole

cytoplasma

Afb. 138 Bouw amoebe

celmembraan

voedseldeeltje

Voorplanting

In gunstige omstandigheden plant de amoebe zich ongeslachtelijk voort door celdeling.

moedercel

verdubbeling celkern

splitsing cytoplasma

twee dochtercellen

Afb. 139 Ongeslachtelijke voortplanting bij amoebe

In een ongunstig milieu vormt de amoebe een cyste die door een beschermende laag omgeven is. Die cyste is bestand tegen extremere levensomstandigheden. Binnen in de cyste deelt de cel zich verschillende keren waardoor er meer dan twee cellen ontstaan. Wanneer de omgeving voor de amoebe weer gunstiger wordt, barst de cyste open en komen de dochtercellen vrij.

THEMA 02

hoofdstuk 2

111

volwassen amoebe De amoebe trekt schijnvoetjes in. Er vormt zich een wand rond de cel waardoor een cyste ontstaat.

schijnvoetjes In gunstige omstandigheden barst de cyste en komen de dochtercellen vrij.

Afb. 140 Cystevorming in ongunstige omstandigheden

In de cyste deelt de cel zich meermaals.

nucleus

Eencellige eukaryoten zijn de grootste groep binnen de eukaryoten.

De eencelligen zijn vrijlevend. Met uitzondering van enkele protozoa die zich zowel

heterotroof als autotroof kunnen voeden, zijn de meeste protozoa heterotroof. Ze bewegen

zich voort met trilharen (ciliën), een zweephaar (flagel) of met schijnvoetjes (pseudopodia).

Eencellige eukaryote organismen kunnen zich ongeslachtelijk en geslachtelijk voortplanten: •

ongeslachtelijke voortplanting gebeurt door celdeling;

•

bij geslachtelijke voortplanting wisselen de eencelligen genetisch materiaal uit waardoor

nieuwe genetische combinaties ontstaan.

De autotrofe eencellige eukaryoten zijn van groot ecologisch belang.

3.4 Wat is de betekenis van protozoa voor de mens? Protozoa vormen als reducenten een belangrijke schakel in de voedselketen en zijn dus van essentieel belang. Toch zijn heel wat protozoa ook parasitair. Veel protozoa zijn ook pathogeen en veroorzaken heel wat ziekten.

Toxoplasmose

Je leerde al dat zwangere vrouwen geen rauw vlees mogen eten, of uit de buurt moeten blijven van katten omdat het schadelijk kan zijn voor het ongeboren kind. De reden daarvoor is een mogelijke besmetting met het protozoön Toxoplasma gondii. De eencellige is een van de meest voorkomende parasieten wereldwijd en veroorzaakt toxoplasmose. De parasiet leeft in alle warmbloedige dieren en dus ook in de mens.

Afb. 141 Microscopisch beeld van Toxoplasma gondii. Men schat dat 30-50 % van de wereldbevolking met de parasiet besmet is.

112

THEMA 02

hoofdstuk 2

VOORBEELD TOXOPLASMOSE

De kat is de gastheer en in de kat plant de parasiet zich geslachtelijk voort.

De ziektekiem komt in de stoelgang terecht.

wordt opgegeten door de mens

eindgastheer

De parasiet kapselt zich in in weefsels zoals spieren en hersenen.

Uitwerpselen van de kat komen terecht op weiden en in oppervlaktewater. Wanneer andere dieren drinken van besmet water of eten van besmet voedsel komt de parasiet terecht in het lichaam van de tussengastheer, zoals een koe.

Meestal merk je niks van de besmetting of krijg je lichte griepverschijnselen. De parasiet blijft echter slapend (latent) aanwezig in je lichaam, ook in je hersenen. Dat zou lichte gedragsveranderingen veroorzaken; mensen die drager zijn van de parasiet zouden onbewust meer risico’s nemen. Als je tijdens je zwangerschap geïnfecteerd geraakt, kan dat echter leiden tot een miskraam of ernstige gevolgen hebben voor het ongeboren kind.

wordt opgegeten door de kat

Afb. 142 Voortplantingscyclus van Toxoplasma gondii

In de tussengastheer plant de parasiet zich ongeslachtelijk voort.

Malaria

Wanneer je naar tropische en subtropische gebieden reist, is de kans op een besmetting met een parasiet veel groter. Een van de bekendste tropische infectieziekten is malaria. Malaria is in (sub)tropische gebieden een van de belangrijkste doodsoorzaken; jaarlijks sterven meer dan 400 000 mensen aan malaria. De ziekte wordt veroorzaakt door de eencellige eukaryoot

plasmodium. Malaria krijg je enkel door een steek van een mug die de parasiet met zich

Als gevolg van de klimaatopwarming breidt het verspreidingsgebied van de mug uit.

meedraagt. De muggen komen alleen voor in gebieden waar de gemiddelde minimumtemperatuur ± 14 °C is.

kans op besmetting beperkt risico geen malaria

Afb. 143 Verspreidingsgebied van malaria

THEMA 02

hoofdstuk 2

113

De levenscyclus van de malariaparasiet is verspreid over de mug en de mens: de mug is de gastheer. In de mug plant de parasiet zich geslachtelijk voort;

•

de mens is de tussengastheer waarin de parasiet zich ongeslachtelijk voortplant.

Wanneer een vrouwelijke besmette mug je steekt, komt de parasiet in je bloedbaan terecht. De parasieten bereiken via de bloedbaan de lever waar ze zich ongeslachtelijk vermenigvuldigen. Na een tot twee weken barst de geïnfecteerde levercel open en de parasieten komen in de bloedbaan terecht. Eenmaal in de bloedbaan infecteren de parasieten rode bloedcellen waarin ze zich ongeslachtelijk vermenigvuldigen. Wanneer de rode bloedcel openbarst, komen de parasieten vrij en infecteren ze weer andere rode bloedcellen. Die cyclus herhaalt zich waardoor

In oktober 2021 keurde de WHO het allereerste vaccin goed voor de vaccinatie van kinderen in risicogebieden. Dat betekent een grote stap in de strijd tegen malaria. Het vaccin met de naam Mosquirix is ontwikkeld in de Belgische vestiging van het farmabedrijf GSK dat gevestigd is in Waver.

•

het aantal parasieten exponentieel toeneemt. Het

openbarsten van de rode bloedcellen gaat gepaard met

Afb. 144 Plasmodiumparasiet in het bloed van een malariapatiënt

de bekende malariaverschijnselen, zoals hoge koorts en

koude rillingen. Die symptomen versterken na elke cyclus. Wanneer bij een volgende beet door een mug parasieten opgezogen worden, gaan ze in de mug versmelten.

In de mug plant de parasiet zich geslachtelijk voort; de mug is dus de hoofdgastheer. De

parasieten zoeken hun weg naar de speekselklieren van de mug. Wanneer de mug opnieuw steekt,

komen de parasieten weer in de mens terecht.

ongeslachtelijk voortplanting in de mens

infectie

parasieten in speeksel mug

geslachtelijke voortplanting in de mug

parasieten bereiken de lever

parasiet komt in het bloed terecht

De geslachtelijke vorm van de parasiet wordt door de mug opgezogen.

fasen in het bloed

Afb. 145 De levenscyclus van de malariaparasiet

Heel wat protozoa leven als parasiet en veel daarvan veroorzaken ziekten. •

De voortplanting van de parasiet kent een cyclisch verloop.

•

Bij de voortplanting van de parasiet wisselen een geslachtelijke en ongeslachtelijke fase elkaar af.

•

De geslachtelijke en ongeslachtelijke voorplanting verlopen in een verschillend organisme.

114

THEMA 02

hoofdstuk 2

3.5 Algen Algen is een verzamelnaam voor een uiteenlopende groep organismen die net als planten aan fotosynthese doen. Ze onderscheiden zich van de planten doordat ze geen echte wortels, stengels of bladeren hebben. Algen leven in een waterig milieu en komen overal voor, in zoet en zout water. • De micro-algen (afb. 146) zijn de autotrofe eencellige eukaryoten. Micro-algen zijn ecologisch heel belangrijke organismen. Heel veel onderzoek richt zich op micro-algen (en algen in het algemeen) als voedingsbron en als brandstof van de toekomst. • De macro-algen (afb. 147) of zeewieren zijn de hogere wieren.

De afmetingen van algen variëren van enkele µm (Chlorella) tot 50-70 m (reuzenkelp).

Afb. 147 Bos van reuzenkelp langs de Californische kust

Afb. 146 Chlorella is een geslacht van eencellige groene algen dat tot de stam van de groenwieren behoort. Chlorella is een zoetwateralg en groeit in grote hoeveelheden in ZuidoostAzië

Welke eigenschappen hebben schimmels en gisten, en wat is hun belang?

Vaak worden de blauwwieren of cyanobacteriën ook als micro-algen beschouwd, hoewel ze dat strikt genomen niet zijn. Het zijn namelijk fotosynthetiserende bacteriën.

Naast de protisten bevat ook het rijk van de schimmels eencellige eukaryote organismen, de gisten. Schimmels verschillen in meerdere kenmerken van andere eukaryota.

Planten

celwand celmembraan

50 µm

Dieren

50 µm

celmembraan

vacuole

Schimmels

cytoplasma met bladgroenkorrels

celmembraan

vacuole

celwand

celkern

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celkern met erfelijk materiaal

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celkern aanwezig

meercellig

een- of meercellig

bladgroen aanwezig

bladgroen afwezig

autotroof

heterotroof

celwand aanwezig

celwand afwezig

celwand aanwezig

THEMA 02

hoofdstuk 2

115

Schimmels vormen naast planten en dieren een apart rijk binnen het domein van de eukaryoten. Schimmels en zwammen zijn synoniemen: een zwam is een schimmel en een schimmel is een zwam. De wetenschappelijke naam van beide is Fungi. Tot de schimmels (= zwammen) behoren zowel meercellige organismen zoals paddenstoelen als eencellige organismen zoals gisten. De cellen hebben een celkern en ook verschillende celorganellen, zoals mitochondriën. Schimmelcellen hebben net als plantencellen een vacuole. Ze bevatten geen bladgroenkorrels en zijn heterotroof. Vele schimmels leven van afgestorven materiaal; het zijn saprofyten. Schimmels die ten koste van andere levende organismen leven, zijn echter parasieten.

4.1 Schimmels A

Hoe zijn schimmels opgebouwd?

Met uitzondering van de gisten zijn alle schimmels meercellige organismen. De cellen van een schimmel hebben net als plantencellen een celwand. De celwand vormt een stevige laag rond

het celmembraan maar verschilt in structuur en samenstelling van de celwand van planten. Het voornaamste bestanddeel is chitine.

De schimmelcellen zijn vergroeid tot schimmeldraden of hyfen. Die schimmeldraden zijn verweven en vormen het mycelium of de zwamvlok. De zwamvlok groeit ondergronds en kan een enorme oppervlakte in beslag nemen.

• De lagere schimmels:

— Ze zijn meestal kleiner dan 1 mm; ze worden ook microfungi genoemd.

— De vergroeide cellen van de hyfen zijn niet gescheiden door tussenschotten. De cellen hebben een groot aantal kernen.

• De hogere schimmels:

— Er wordt een bovengrondse sporendrager of een vruchtlichaam gevormd, de paddenstoel. — Sommigen vormen een ondergronds vruchtlichaam, bv. de truffel.

— Er zijn wel tussenschotten tussen de cellen van de hyfen aanwezig. De naburige cellen

staan met elkaar in verbinding door een opening in het tussenschot.

Afb. 148 Hyfen zijn verweven en vormen de zwamvlok.

Afb. 149 Hogere schimmel: paddenstoel

lagere schimmel(s

hogere schimmel(s)

hyfen

celkern

116

THEMA 02

hoofdstuk 2

tussenschot

Afb. 150 Hyfen met en zonder tussenschotten

WEETJE Het grootste organisme op aarde is een schimmel! Onze kleine witte champignon heeft in de staat Oregon, in het westen van de Verenigde Staten, een familielid dat 965 hectare in beslag neemt. Het mycelium van die gigantische schimmel bestrijkt een oppervlakte van maar liefst 1665 voetbalvelden. Deze reus, de Armillaria ostoyae of sombere honingzwam, werd in 1998 ontdekt en stootte meteen de blauwe organisme ter wereld van de troon. Op basis van de huidige groeisnelheid schat men de

vinvis (33 m lang en 200 ton) als grootste

schimmel 2400 jaar oud, maar hij zou ook veel ouder kunnen zijn, tot zelfs 8650 jaar oud. Daardoor zou hij ook meteen een plaats krijgen tussen de langstlevende organismen. Naar: www.scientificamerican.com

Hoe vermenigvuldigen schimmels zich?

Schimmels doen aan ongeslachtelijke voortplanting met behulp van sporen. De sporen worden gevormd in de sporendrager (sporofyt) zoals een paddenstoel, en komen vrij bij het openbarsten van het sporendoosje. Waar de sporen terechtkomen, kunnen ze kiemen en uitgroeien tot een

nieuwe, identieke schimmel.

Afb. 151 De paddenstoel is eigenlijk de bovengrondse sporendrager van een hogere schimmel. Wanneer je een champignon onder zijn hoed bekijkt, zie je allemaal plaatjes die van de steel naar de buitenkant van de hoed lopen. Tussen de plaatjes zitten de sporen.

Afb. 152 Broodschimmel (Rhizopus stolonifer): De kleine zwartje bolletjes op een broodschimmel zijn vertegenwoordigers van sporendragers.

THEMA 02

hoofdstuk 2

117

Schimmels kunnen zich ook geslachtelijk voortplanten: er vormen zich in de uiteinden van de zwamvlok ‘voortplantingscellen’. De voortplantingscellen zijn niet mannelijk of vrouwelijk, ze worden aangeduid met + en -cellen. Die cellen kunnen uitgroeien tot + of - schimmels, waarop zich dan weer sporendragers ontwikkelen. Wanneer een + en -cel van dezelfde soort met elkaar versmelten, ontstaat er een nieuw organisme dat verschillend is van beide ouders. Dat is dan een

geslachtelijke voortplanting.

Afb. 153 Geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting bij de broodschimmel (Rhizopus) De kleuren rood en groen stellen respectievelijk + en - schimmels voor.

Schimmels zijn meercellige eukaryote organismen. De cellen zijn vergroeid tot schimmeldraden of hyfen. Die schimmeldraden zijn verweven en vormen het mycelium of de zwamvlok. De zwamvlok groeit ondergronds en kan een enorme oppervlakte in beslag nemen. Bij lagere schimmels zijn er geen tussenschotten tussen de vergroeide cellen. Ze zijn

vergroeid tot een veelkernige schimmeldraad. Schimmels kunnen zich ongeslachtelijk en geslachtelijk voortplanten. De ongeslachtelijke voortplanting gebeurt door sporen.

118

THEMA 02

hoofdstuk 2

4.2 Gisten Hoe zijn gisten opgebouwd? litteken knopvorming

celwand

celkern

celmembraan

vacuole cytoplasma Afb. 154 Structuur van een gistcel

Afb. 155 Eencellige schimmel: gist

Gisten zijn eencellige schimmels en zijn dus ook eukaryoten. Ze hebben dezelfde cellulaire opbouw als schimmels. De cellen van gisten hebben net als plantencellen een celwand.

De celwand vormt een stevige laag rond het celmembraan maar verschilt in structuur en samenstelling van de celwand van planten. Het voornaamste bestanddeel is chitine.

Hoe planten gisten zich voort?

LABO 07

Ongeslachtelijke voortplanting bij gisten gebeurt meestal door knopvorming maar kan ook door celdeling. Bij knopvorming ontstaat er op de moedercel een uitstulping die met cytoplasma gevuld wordt. Ondertussen verdubbelt de kern en dus ook het erfelijke materiaal van de cel. Een van de kernen migreert in de knop. De knop groeit en splitst zich uiteindelijk af van de moedercel. Op de plaats waar de afsplitsing gebeurt, vormt zich op de moedercel en op de dochtercel een litteken.

dochtercel

celkern

dochterkern

vacuole

knopvorming

litteken knopvorming

Dochterkern migreert in knop.

Afb. 156 Ongeslachtelijke voortplanting door knopvorming

THEMA 02

hoofdstuk 2

119

Bij celdeling deelt de gistcel in twee waarbij twee identieke dochtercellen ontstaan die elk een kopie krijgen van het erfelijke materiaal.

Er worden a- en α-cellen gevormd. De a- en α-cellen kunnen zich vermenigvuldigen. a- en α-cellen versmelten.

ongeslachtelijke voortplanting door knopvorming

De cel bevat opnieuw de oorspronkelijke hoeveelheid erfelijk materiaal.

geslachtelijke voortplanting bij voedseltekort

Afb. 157 Voortplantingscyclus bij gisten

De hoeveelheid erfelijk materiaal wordt gehalveerd en de cel deelt zich. Er ontstaan voortplantingscellen.

Gisten kunnen zich ook geslachtelijk voortplanten. Wanneer de gistcellen over onvoldoende voeding beschikken, ontstaan er twee soorten voortplantingscellen: a en α. Die voortplantingscellen hebben elk maar de helft van het erfelijke materiaal. De a- en α-cellen kunnen zich ook door knopvorming vermenigvuldigen, waardoor er heel veel identieke a- en

α-cellen ontstaan. Wanneer een a- en α-cel versmelten, ontstaat er een gistcel die opnieuw over het volledige pakketje erfelijk materiaal beschikt. Het erfelijke materiaal van die nieuwe gistcel verschilt van dat van de oorspronkelijke gistcellen. Door de geslachtelijke voortplanting verandert dus het pakketje erfelijk materiaal van de gistcellen, waardoor ze onderling meer verschillen. Dankzij die variatie hebben de gisten meer kans om in de nieuwe omstandigheden te overleven. Door gebruik te maken van die geslachtelijke voorplanting kruist men gistcellen van verschillende stammen om zo betere gisten te kweken (veredeling) voor bv. bierbrouwen.

Gisten zijn eencellige schimmels. Gisten planten zich ongeslachtelijk voort door

knopvorming of celdeling. In hongersnood planten gisten zich geslachtelijk voort.

120

THEMA 02

hoofdstuk 2

4.3 Wat betekenen schimmels en gisten voor de mens? A

Gebruik in de voedingsindustrie

Schimmels worden al duizenden jaren gebruikt als voedselbron of bij de bereiding of verwerking van voedsel. Paddenstoelen zijn de eetbare vruchtlichamen van schimmels. Gisten worden bijvoorbeeld gebruikt bij de bereiding van brood, de fermentatie van fruit om wijn te maken en bij de fermentatie van granen om bier te maken. Wanneer kaas, en ook andere voedingswaren, beschimmeld zijn, kun je ze het best meteen weggooien. Het zichtbare gedeelte wegsnijden is vaak niet voldoende, je weet immers niet hoe

Ook in de biotechnologie worden gisten gebruikt, onder andere voor de productie van biobrandstoffen.

diep de schimmeldraden in de kaas gedrongen zijn. Bovendien zijn niet alle schimmels eetbaar.

Sommige schimmels produceren giftige stoffen, mycotoxinen, die je behoorlijk ziek kunnen maken.

WEETJE

Fermentatie is het proces waarbij suikers in voedingsmiddelen door micro-organismen

gebruikt worden als voedingsbron. Zo worden suikers in fruit en zetmeel in granen door micro-organismen omgezet in alcohol en CO2, of suiker in melk kan worden omgezet in

melkzuur. Fermentatie geeft voedsel niet alleen een goede smaak, textuur en geur, maar de

chemische veranderingen zorgen ook voor een milieu dat de groei van ongewenste microorganismen afremt. Dat verbetert de houdbaarheid van het voedsel.

GIST

SCHIMMELS

suikers < alcohol + koolzuur

brood

bier

wijn

tofu

tempeh soja natto

rijzen

FERMENTEREN

salami

kaas

yoghurt

MELKZUURBACTERIËN suikers < melkzuur

camembert

SCHIMMELS + BACTERIËN

Afb. 158

THEMA 02

hoofdstuk 2

121

WEETJE (VERVOLG) Saccharomyces cerevisiae is de gist die men gebruikt om brood (bakkersgist), bier (biergist) en wijn (wijngist) te maken. • Bij de bereiding van brood gebruikt de gist de suikers in het mengsel als voeding. De gasbelletjes zorgen ervoor dat het deeg uitzet bij voldoende warmte. Wanneer het deeg gebakken wordt, worden de gisten door de hitte gedood en stopt het brood met rijzen. De alcohol die tijdens de fermentatie gevormd werd, verdampt tijdens het bakken van het brood. • Bij het maken van bier en wijn worden de aanwezige suikers door dezelfde gist gefermenteerd tot koolzuurgas en alcohol. Omdat bier en wijn niet verhit worden tijdens

dat proces blijft de alcohol wel in het product aanwezig.

Afb. 160 Penicillium roqueforti: de groene schimmel van roquefort

Afb. 159 Penicillium candidum: de witte schimmel van brie

In een kaaswinkel zie je dat tussen de vele kazen heel wat schimmelkazen te vinden zijn. De schimmels die zorgen voor het zachte witte schimmeljasje van brie of de pittige groene adertjes van roquefort behoren tot de Penicillium-familie. Het zijn eetbare schimmels die zorgen voor de typische geur en smaak van de kazen. Niet alle schimmels op kaas zijn

eetbaar.

Gebruik in de geneeskunde

Schimmels en gisten zijn ook belangrijk bij de productie van geneesmiddelen. Alexander Fleming (1881-1955) was degene die het eerste antibioticum ontdekte. In kweekschaaltjes waarin hij een aantal verschillende bacteriën had laten groeien, zag hij dat er schimmel groeide. In een van de schaaltjes had de schimmel de groei van de bacterie afgeremd. Blijkbaar gaf de schimmelsoort een stof af die bacterieontwikkeling verhinderde. Omdat de schimmel tot het geslacht Penicillium behoorde, noemde hij de stof die door de schimmel werd

afgescheiden penicilline.

Hoewel er steeds meer resistentie optreedt, kunnen we vrijwel alle bacteriële infecties bestrijden met een van de antibiotica die we tot onze beschikking hebben.

Infecties en ziekten

Schadelijke schimmels gebruiken delen van het menselijke lichaam als voedselbron. Schimmelinfecties komen bijvoorbeeld regelmatig voor op de huid; ze leven van keratine in de hoornlaag van de huid. De meeste van die infecties zijn onschuldig als ze tijdig behandeld worden. Veelvoorkomende schimmels bij de mens zijn bijvoorbeeld candidiasis en de voetschimmel of zwemmerseczeem. Schimmels kunnen ook heel wat schade aanrichten in huizen waar ze vooral ontwikkelen op vochtige plaatsen. De sporen van sommige schimmels, bv. de zwarte schimmel (Stachybotrys chartarum), bevatten schadelijke stoffen (mycotoxine) die huidirritatie en allergische reacties (hooikoorts) kunnen veroorzaken.

122

THEMA 02

hoofdstuk 2

Hoe kun je schimmelinfecties voorkomen? • Bepaalde ziekten, geneeskundige behandelingen of te veel hygiënische maatregelen kunnen als gevolg hebben dat je afweersysteem minder goed werkt. Daardoor kun je gevoeliger worden voor schimmelinfecties. • Schimmelinfecties komen vooral voor op warme en vochtige plaatsen, bijvoorbeeld in de mond, onder nagels, in huidplooien ter hoogte van de lies, onder de borsten en tussen de tenen. Je goed afdrogen in de huidplooien na het nemen van een douche is dus heel belangrijk.

VOORBEELD SCHIMMELINFECTIE ZWEMMERSECZEEM Voetschimmel is een huidinfectie die wordt veroorzaakt door

schimmel. Voetschimmel wordt ook wel zwemmerseczeem genoemd, omdat voetschimmel vaak in zwembaden wordt opgelopen. Een zwembad is warm en vochtig: de ideale

broedplaats voor schimmels. Als je eenmaal voetschimmel hebt gehad, komt het vaak terug. Voetschimmel kun je

herkennen aan vochtige, grijswitte huidschilfers en kloofjes tussen de tenen. Het kan ook jeuken. Goed om te weten:

voetschimmel is ontzettend besmettelijk! Besmette huidschilfers laten los en komen zo

bijvoorbeeld terecht op vloeren van openbare zwembaden, douches en badkamers. Als iemand

anders daar vervolgens met blote voeten overheen loopt, kan die besmet raken. Huidschilfers blijven ook achter in sokken en schoenen. Je kunt jezelf daardoor via je eigen sokken of schoenen opnieuw besmetten.

Maatregelen om snel van voetschimmel af te komen:

• was je voeten met een pH-neutrale zeep of (nog beter) zonder zeep en spoel zeepresten grondig weg;

• droog je voeten na het douchen goed af, ook tussen je tenen;

• was je handdoeken en sokken op minimaal 60 ° om schimmelsporen te doden; • draag goed ventilerende schoenen die niet te strak zitten, met elke dag schone sokken van katoen of wol.

•

Sommige schimmels zijn een voedselbron en kunnen worden gebruikt bij de bereiding van voeding. Het gebruik van gisten bijvoorbeeld bij fermentatie heeft niet alleen een invloed op de smaak, geur en textuur, maar ook op de houdbaarheid van de voedingsmiddelen.

Schimmels en gisten zijn ook belangrijk bij de productie van geneesmiddelen.

•

Schimmels kunnen ook infecties en ziekten veroorzaken. Een correcte hygiëne is

•

belangrijk bij preventie en behandeling.

THEMA 02

hoofdstuk 2

123

AAN DE SLAG 1

Sommige bacteriën kunnen overleven zonder

Mijn oma was heel erg ziek. De dokter zei dat

zuurstofgas. Die bacteriën zijn:

ze griep had en wou haar geen antibiotica

voorschrijven. De dokter raadde mijn oma aan om

aeroob

b anaeroob

zich jaarlijks te laten vaccineren tegen griep.

reducenten

d heterotroof

Waarom wil de dokter geen antibiotica voor mijn oma voorschrijven?

b Waarom is vaccineren zinvol? 2

Welke manier van voortplanting hoort bij welk micro-organisme? Elke manier van voortplanting

Griep of influenza wordt veroorzaakt door een virus. Griep gaat vaak gepaard met koorts, verlies van

gebruiken.

eetlust, spierpijn en misselijkheid. Bij de meeste

bacteriën

spore

protozoa

splitsing/deling

schimmels

in een gastheercel

gist

door voortbrengen

van kiemplantjes virus

door knopvorming

geslachtelijke of

mensen kent de griep een mild verloop, vaak zelfs zonder symptomen. Toch kan de griep ernstige

gevolgen hebben voor bepaalde risicogroepen. De jaarlijkse griepepidemie duikt op tijdens de

winter en duurt meestal 6 tot 12 weken. De voorbije eeuw heeft het griepvirus een vijftal pandemieën veroorzaakt waarbij telkens een nieuw griepvirus

kun je één keer, meerdere keren of helemaal niet

seksuele voortplanting

opdook. a

Rangschik de micro-organismen volgens

gemiddelde grootte van klein naar groot en

gebruik te maken van een andere cel?

zoek de grootteorde van de verschillende microorganismen.

antibiotica?

Voor het bakken van brood en het brouwen van

bier wordt dezelfde gist, Saccharomyces cerevisiae,

Leg de onderstreepte termen uit. a

Welke organismen zijn eukaryoot of prokaryoot,

autotroof of heterotroof? Er zijn ook meerdere antwoorden mogelijk. algen

prokaryoot en autotroof

bacteriën

prokaryoot en heterotroof

schimmels

eukaryoot en autotroof

protozoa

eukaryoot en heterotroof

Eencellige eukaryoten kunnen zich (meestal) geslachtelijk en ongeslachtelijk voortplanten. a

Welk voordeel heeft geslachtelijke voortplanting?

b Welk voordeel heeft ongeslachtelijke voortplanting?

124

THEMA 02

hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

De tetanusbacil is een anaerobe bacterie.

b Tuberculose wordt veroorzaakt door de bacil

gebruikt. Toch zit in brood geen alcohol. Verklaar.

Kun je het griepvirus bestrijden met

d Wat zijn risicogroepen bij een griepepidemie?

schimmels – bacteriën – protozoa – virussen

Is een virus een cel?

b Kan een virus zich vermenigvuldigen zonder

van Koch. De bacil is aeroob en een parasiet van de longen. Antrax is een zoönose veroorzaakt door de aerobe sporenvormende bacterie Bacillus anthracis.

d Antrax kan als biologisch wapen worden e

gebruikt. De botulinetoxine wordt gebruikt bij een botoxbehandeling.

Antibioticaresistentie is een wereldwijde bedreiging voor de gezondheid en ontwikkeling.

10 Fagen zijn virussen die het op bacteriën gemunt

De variabele in dit experiment is:

hebben. Het inzetten van bacteriofagen als

geneesmiddel tegen bacteriële infecties is een

b optimale temperatuur voor bacteriegroei

therapie die op de achtergrond is geraakt door

de opmars van de antibiotica. In Oost-Europa

d bacteriesoort

blijft men die therapie verder onderzoeken. In

gemiddelde groeisnelheid vitamineconcentratie

Welke van de volgende formuleringen zou een

Georgië worden er momenteel nog faagpreparaten

juiste conclusie kunnen zijn bij dit onderzoek?

geproduceerd, die onder andere worden gebruikt

bij de behandeling van brandwonden. Kunsthuid

b 0,75 μg van de vitamine per 20 ml agar zal

Bacteriën groeien niet zonder de vitamine. een gemiddelde bacteriegroei van 25 mm

en brandwonden te genezen. Wat is er speciaal aan

per dag veroorzaken.

de werking van die kunsthuid? a

wordt met bacteriofagen geïmpregneerd om huid-

De kunsthuid zorgt ervoor dat de wond niet uitdroogt, terwijl ze wel ademend is.

gemiddelde bacteriegroei van 20 mm per dag veroorzaken.

b Virussen eten de dode cellen uit de wond en houden de wond dus schoon.

d De bacteriën zullen het snelst groeien als de vitamineconcentratie tussen 5,0 en 10,0 μg

De fagen doden de bacteriën die wondinfectie veroorzaken.

per 20 ml agar zit.

20 μg van de vitamine per 20 ml agar zal een

d Er ontstaan zoveel fagen dat ze de wond als een

12 Een bepaald eencellig organisme heeft een celwand

en geen bladgroen. Remi concludeert dat het een

ademende huid afsluiten.

bacterie is. Over welke informatie moet Remi nog

11 Tijdens een onderzoeksproject werd een bepaalde

beschikken om die conclusie te kunnen trekken? De cel heeft geen erfelijk materiaal (DNA).

van agar, bij een constante temperatuur.

b In de cel wordt geen glucose verbruikt.

bacteriesoort gekweekt op een voedingsbodem

Verschillende voedingsbodems bevatten telkens

een andere concentratie van een vitamine. Op elke

d Geen van de vorige antwoorden is juist.

De cel heeft geen kern.

voedingsbodem werd een gelijk aantal bacteriën geënt en de grootte van de groeiende kolonies werd gedurende vijf dagen dagelijks bepaald. De resultaten van het onderzoek staan in de onderstaande tabel.

Gemiddelde

Vitamineconcentratie

groeisnelheid van

(μg per 20 ml agar)

bacteriekolonies

(mm per dag)

0,05

0,10

7,5

0,50

1,0

5,0

10,0

Meer oefenen? Ga naar THEMA 02

. hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

125

HOOFDSTUKSYNTHESE

kennisclip

Bacteriën

Virussen

structuur

prokaryoot

niet-cellulaire structuren

levenswijze

heterotroof

altijd ander organisme nodig

bouw

ongeslachtelijk door splitsing

door gastheercel

vermeerdering

betekenis voor de mens

• nuttige bacteriën: — microbioom — huidflora

— bacteriën vagina — probiotica

• ziekteverwekkers

126

THEMA 02

HOOFDSTUKSYNTHESE

• Alle virussen zijn parasitair. • Virussen zijn voor hun vermenigvuldiging afhankelijk van de gastheercel.

Protisten

Schimmels

Gisten

structuur

eukaryoot

prokaryoot

levenswijze

heterotroof-autotroof

heterotroof

ongeslachtelijk door celdeling

ongeslachtelijk door sporen

voortplanting

bouw

geslachtelijke voortplanting

betekenis

voor de mens

• nuttige eencellige eukaryoten (bv. trichonympha in de maag van termieten) • schadelijke eencellige eukaryoten (bv. malariaparasiet, toxoplasma)

geslachtelijke voortplanting

• nuttige schimmels: — Penicillium maakt penicilline.

— schimmelkazen

• schadelijke schimmels: — voedselbederf

ongeslachtelijk door knopvorming

geslachtelijke voortplanting

a/α-cel

• nuttige gisten (bv. gisten bij bereiding van brood, bier en wijn) • schadelijke gisten (bv. candida)

— schimmelziekten zoals zwemmerseczeem

— huidschimmel

THEMA 02

HOOFDSTUKSYNTHESE

127

THEMA 03

INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS

Als je een natuurwandeling maakt, kun je heel wat organismen opmerken. Zo zie je misschien wel een pimpelmees onder een blad of in de holte van een boom schuilen voor de regen. Op stengels van kruidachtige planten merk je soms grote groepen bladluizen op, waarover mieren lopen. De mieren eten

of bijten de bladluizen niet. Een lieveheersbeestje dat in de richting van de groep bladluizen komt, wordt echter meteen door de mieren aangevallen. Mogelijk zette tijdens je uitstap een teek zich vast op je huid om zich te voeden met jouw bloed. Overal in de natuur komen zo organismen in contact met organismen van dezelfde en andere soorten. De interacties die ontstaan kunnen voordelig of nadelig zijn voor de

overleving van een of beide partijen.

` ` `

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!

129

VERKEN

JE KUNT AL ...

• het verschil uitleggen tussen een soort, ras en geslacht;

• uitleggen dat in een natuurlijk milieu

verschillende soorten organismen leven;

• de schakels in een voedselkringloop

• aantonen dat organismen aangepast zijn aan de biotische en abiotische factoren van de

(producent, consument, detrivoor en reducent) schematisch voorstellen.

biotoop waarin ze leven;

• een aantal voorbeelden geven van het belang

van biodiversiteit.

JE LEERT NU ...

• hoe de relatie tussen individuen van eenzelfde soort een invloed kan hebben op de overleving van het individu.

H2 • welke soorten interacties tussen organismen er bestaan; • dat relaties tussen individuen van verschillende soorten de overleving kunnen beïnvloeden.

130

THEMA 03

verken

JE KUNT AL ...

• voorbeelden geven van micro-organismen die je ziek kunnen maken;

• uitleggen welke invloeden interacties hebben

• uitleggen wat bacteriën en virussen zijn; toelichten hoe verschillende micro-

op de overlevingskans van een individu.

2u •

• interacties tussen soorten herkennen;

organismen zijn opgebouwd en zich voortplanten; 2u •

met voorbeelden het belang van micro-

organismen voor de mens staven.

JE LEERT NU ...

• dat heel wat ziekten ontstaan door een interactie met ziekteverwekkers; • uitleggen hoe interacties tot ziekte kunnen leiden; • welke technieken gehanteerd worden om

H4 • hoe organismen communiceren; • het gedrag van organismen analyseren; • wat aangeboren en aangeleerd gedrag is; • hoe communicatie en gedrag het overleven bevorderen.

ziekten te voorkomen of te bestrijden.

THEMA 03

verken

131

HOOFDSTUK 1

Î Welke invloeden hebben interacties tussen soortgenoten op hun overlevingskans? De meeste individuen zullen, op zijn minst tijdens een welbepaalde 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 andere. In dit hoofdstuk zie je hoe relaties tussen soortgenoten soms noodzakelijk zijn of voordelig zijn voor de overleving, en andere nadelig. Omdat een betere overlevingskans van organismen leidt tot natuurlijke selectie, speelt dat mechanisme een belangrijke rol in de evolutie. LEERDOELEN

M Je kunt uitleggen hoe de relatie tussen organismen van eenzelfde soort een invloed kan hebben op hun

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar positief?

overleving.

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

Er zijn ook dieren en planten die onmiddellijk na de voortplanting sterven, zoals zalmen en bamboe.

132

THEMA 03

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.

hoofdstuk 1

Afb. 161 Albatrossen kiezen een partner voor het leven. Ze werken gedurende de rest van hun leven samen om nakomelingen groot te brengen.

Die interactievorm, de voortplanting, is dus een vorm van samenwerking. Door de voortplanting ontstaan er nieuwe individuen van dezelfde soort; de interactie leidt ertoe dat een soort blijft bestaan. Waterhoenen en meerkoeten hebben meerdere nesten per jaar. De jongen van het eerste legsel helpen hun ouders bij het grootbrengen van hun broers en zussen in de volgende legsels. Onderzoek bracht aan het licht dat individuen die helpen om hun broers en zussen groot te brengen, er later beter in slagen om dat voor hun eigen nakomelingen te doen. Door samen te werken met hun ouders, doen ze dus ervaring op. Dankzij paarvorming en door

nakomelingen samen groot te brengen, kan een soort voortbestaan.

Groepsvorming

1.2

Afb. 162 Een jonge waterhoen helpt met het grootbrengen van een broer/zus.

Afb. 163 Door samen te werken kunnen predatoren prooien vangen die veel groter en sterker zijn dan zijzelf.

Wolven, leeuwen en wilde honden zijn predatoren. Wanneer ze samenwerken, kunnen ze concurrenten verdrijven of prooien vangen die sterker of sneller zijn dan zichzelf. Dieren kunnen dus samenwerken om voedsel te bemachtigen. Het Portugees oorlogsschip is geen kwal, maar

Neteldieren vormen een stam van in het water levende dieren. De stam omvat onder andere kwallen, anemonen, koralen en hydroïdpoliepen. Die laatste groep bestaat uit vastzittende, dierlijke organismen (poliepen) die met tentakels vissen en dierlijk plankton vangen.

blijkt te bestaan uit een kolonie van allemaal

neteldieren die welbepaalde taken uitvoeren.

Zo zijn er individuen die prooien vangen, andere die de prooi verteren en nog andere die voor de

voortplanting zorgen. De taakverdeling binnen een groep leidt zo tot een hogere overlevingskans voor alle deelnemende organismen.

Afb. 164 Het Portugees oorlogsschip bestaat uit duizenden individuele neteldieren, die samenwerken om prooien te vangen en verteren.

THEMA 03

hoofdstuk 1

133

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. In die positie kunnen de dieren zichzelf en hun nakomelingen veel beter verdedigen dan wanneer ze alleen zijn. Stokstaartjes zijn kleine roofdieren die in groep leven in open vlaktes in Afrika. Ze leven van insecten, spinnen en schorpioenen, maar staan zelf op het menu van een aantal

Afb. 165 Volwassen buffels vormen een kring rond hun kwetsbare kalveren als ze bedreigd worden.

andere roofdieren. Telkens staat minstens één

individu op wacht, terwijl andere stokstaartjes andere taken uitvoeren. Wanneer een

belager wordt waargenomen, produceert de wachter een alarmsignaal. Zo kunnen alle

groepsleden zich in veiligheid stellen. Dankzij de groepsvorming worden belagers sneller opgemerkt.

Afb. 166 Stokstaartjes houden de wacht. Vele ogen merken een belager sneller op.

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. Omdat veel predatoren sneller zijn dan hun prooidieren, kan elk individu zijn overlevingskansen verhogen door dicht bij andere dieren te blijven. Een individu hoeft niet meer sneller te zijn dan zijn belager, het moet enkel sneller zijn dan de traagste van de groep. Wetenschappers zijn ervan 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. 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. De varens hebben een vrij hoge stengel, maar doordat varens dicht bijeen groeien, steunen ze elkaar en kunnen ze hoog groeien. Een alleenstaande adelaarsvaren mist die steun, waardoor de stengel beschadigd raakt en de plant kan afsterven. Afb. 167 Adelaarsvarens groeien meestal in dichte aantallen bijeen.

134

THEMA 03

hoofdstuk 1

In een bar landschap zoals duinen of bergtoppen kunnen zaden die onder de moederplant vallen, ontkiemen in een vochtigere, koelere bodem die meer voedingsstoffen bevat. Ze worden daarom sneller groot dan planten die groeien uit zaden die niet in de buurt van de moederplant ontkiemden. Onderzoek bracht ook aan het licht dat moederplanten waaronder zich zaailingen ontwikkelden, veel meer bloemen produceerden dan planten waaronder geen zaden waren ontkiemd. 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. Zowel bij planten als dieren kan de aanwezigheid van soortgenoten dus de 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.

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

•

Koolmezen broeden in holen. In natuurlijke bossen

broedt er ongeveer één paar koolmezen per hectare.

Wanneer nestkasten worden opgehangen in een bos, dan stijgt het aantal broedparen flink. Dat betekent dat het aantal beschikbare nestplaatsen in een bos

bepalend is voor het aantal koppels dat er kan broeden. Als er onvoldoende broedgelegenheid is, dan zullen

koolmezen voor de beschikbare holen concurreren. Er

zullen dan mezen zijn die zich niet kunnen voortplanten

of moeten uitwijken naar andere gebieden.

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 slaapen schuilplaatsen of partners in een gebied is meestal

Afb. 168 Koolmezen broeden in holen.

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 gebieden of sterven. THEMA 03

hoofdstuk 1

135

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.

De populatiedichtheid is het aantal individuen in een bepaald gebied.

populatiedichtheid

evenwichtsniveau = draagkracht

tijd

Grafiek 4 De populatiedichtheid van een soort is niet constant, maar schommelt in de tijd rond een evenwichtswaarde. Daarom spreekt men van een dynamisch evenwicht.

WEETJE

Het aantal individuen in een bepaald gebied is niet constant, maar schommelt rond de draagkracht. Die fluctuaties kunnen bij sommige soorten heel groot zijn. Als er in een bepaald gebied veel organismen voorkomen die zich snel voortplanten, komen er veel individuen voor die dezelfde hulpbronnen nodig hebben. Bij een plotse voedselschaarste,

bijvoorbeeld door een seizoensverandering, neemt het aantal hulpbronnen af en verlaagt de draagkracht van het gebied. Een groot aantal individuen zal sterven. Het kan dan geruime tijd duren, soms meerdere jaren, vooraleer het gebied weer voldoende draagkracht heeft om meerdere organismen te herbergen.

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.

•

136

THEMA 03

De overdracht van ziekten tussen soortgenoten doet de overlevingskans dalen.

hoofdstuk 1

AAN DE SLAG 1

Leg uit hoe interacties met soortgenoten zowel

voordelig als nadelig kunnen zijn voor het

Waarom is het voor een predator soms voordelig om samen met soortgenoten te jagen?

voortbestaan van de soort. 5 2

Als een roofvogel zoals een sperwer op jacht is,

Als een paartje knobbelzwanen jongen grootbrengt,

vliegen spreeuwen in dichte formatie bijeen. Leg

proberen de jongen zo lang mogelijk bij de ouders

uit hoe de overlevingskansen van spreeuwen

te blijven. De ouders willen de jongen zo snel

toenemen door dicht bij andere individuen te

mogelijk weg. Leg uit waarom het nadelig is voor de

vliegen.

ouders om de jongen te vroeg weg te jagen uit hun

gebied, maar ook nadelig om ze te lang bij zich te

houden.

Leg uit waarom het wegvallen van een predator nadelig kan zijn voor de prooisoort.

Genten zijn zeevogels die broeden in kolonies.

Door samen te broeden heersen er relaties tussen

de organismen die zowel nadelig als voordelig zijn

voor de overleving van de individuen. Verklaar.

Meer oefenen? Ga naar THEMA 03

. hoofdstuk 1 - AAN DE SLAG

137

HOOFDSTUK 2

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

Op elke bewoonbare plek op aarde komen er meerdere soorten dieren, planten, schimmels en microorganismen naast elkaar voor. De organismen van verschillende soorten kunnen elkaar wederzijds

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

soorten bestaan relaties die langere tijd duren, 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. LEERDOELEN

M Je weet welke soorten interacties er tussen organismen bestaan.

M Je kunt uitleggen dat relaties tussen individuen van verschillende soorten hun overleving kunnen

beïnvloeden.

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief?

1.1

Mutualisme

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. De mieren doen als het ware aan veeteelt. 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. Die samenwerking biedt

Mutualisme komt van het Latijnse woord mūtu(us) (wederzijds) en van het Griekse -ismos, -isma (vaak, direct).

138

THEMA 03

beide partijen een voordeel: de mieren worden voorzien van energierijk voedsel

Afb. 169 Bladluizen produceren honingdauw wanneer mieren ze aanraken met hun antennen. In ruil daarvoor beschermen de mieren ze tegen rovers.

en de bladluizen worden beschermd. Die vorm van langdurige samenwerking waarbij beide soorten een duidelijk voordeel hebben, wordt mutualisme genoemd. Dankzij mutualisme verhoogt de overlevingskans van beide partijen.

Hoofdstuk 2

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 is niet beperkt tot een interactie tussen diersoorten, het

Afb. 170 Een horzel slurpt nectar van een bloem.

VOORBEELD SCHIMMELS Zaden van orchideeën bevatten zo weinig reservestoffen dat ze licht genoeg zijn om door de wind te worden verspreid. Eenmaal in de bodem kunnen de zaden wel kiemen, maar ze bevatten te weinig voedingsstoffen

om zich zelfstandig te ontwikkelen. De

komt ook voor tussen dieren en planten.

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

Afb. 171 Orchidee groeit op plek met weinig voedsel, bijvoorbeeld op een boom.

groeien op plaatsen waar weinig nutriënten aanwezig zijn.

Als de orchidee later aan fotosynthese doet, krijgt de schimmel energierijke stoffen van de plant. De schimmeldraden rond de wortels hebben daardoor een betere overlevingskans. Die mutualistische relatie met schimmels is niet beperkt tot orchideeën: naar schatting 90 à 95 % van de vaatplanten houdt er een soortgelijke relatie met schimmels op na. Zo toonde recent onderzoek aan dat bomen in een bos allemaal met elkaar verbonden zijn door een ondergronds netwerk van schimmeldraden.

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

De meeste planten hebben vaatbundels voor het transport van water en zijn dus vaatplanten. Mossen behoren niet tot de vaatplanten: zij hebben geen xyleemen floëemvaten.

wortelhaartje

De term mycorrhiza is de verzamelnaam voor schimmels die in de bodem samenleven met planten via de wortels. De naam is afgeleid van het Griekse mykós (schimmel) en riza (wortel). Letterlijk betekent het dus ‘schimmelwortel’.

zonder mycorrhiza

met mycorrhiza

Afb. 172 Mutualisme tussen schimmeldraden en de plant. Schimmeldraden rond en in de wortels van planten verhogen de opnamecapaciteit heel sterk, maar krijgen later voedingsstoffen terug.

THEMA 03

Hoofdstuk 2

139

1.2

Commensalisme

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. De vogels profiteren van de aanwezigheid van de grazers omdat ze minder energie verbruiken om aan voldoende voedsel te raken. 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.

Afb. 173 Koereigers voeden zich met insecten die opspringen uit de vegetatie als runderen grazen.

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.

Afb. 174 Planten zoals klis maken gebruiken van zoogdieren om hun zaden te verspreiden. De zaden of vruchten zijn van weerhaken voorzien en blijven zo kleven aan de vacht.

140

THEMA 03

Hoofdstuk 2

VOORBEELD 1 BACTERIËN OP DE HUID Op de huid zijn, net zoals in de darmen, de vagina en de bovenste luchtwegen, biljoenen microorganismen aanwezig. Bij zowat iedereen zijn stammen van een bepaalde bacterie aanwezig. Die bacteriën voeden zich met afgestorven cellen en olieachtige secreten, afkomstig van haarfollikels. Ze zetten stoffen uit het zweet om en veroorzaken zo de kenmerkende zweetgeur. De gastheer vormt een gunstig milieu waarop de bacteriën kunnen leven, maar omdat de gastheer er geen nadelen van ondervindt, beschouwt men die vorm van samenwerking doorgaans als commensalisme.

VOORBEELD 2 EPIFYTEN Op de schors van bomen groeien vaak korstmossen, varens, bromelia’s of orchideeën. Ze onttrekken geen water en voedingsstoffen aan de boom en doen zelf aan fotosynthese. Het nodige water halen ze uit de luchtvochtigheid of uit de regen en andere nutriënten verzamelen ze uit stof. Dergelijke organismen worden epifyten

LABO 08

genoemd. De epifyt gebruikt de boomschors alleen als houvast, en kan dankzij de boomschors in een

lichtrijke omgeving groeien en overleven. Hoewel

de massa epifyten in een boom aanzienlijk kan zijn, ondervindt de boom meestal geen last van hun

aanwezigheid. De samenwerking tussen de epifyten

Afb. 175 Korstmossen gebruiken de schors van bomen als houvast, maar berokkenen de boom zelf geen schade.

en bomen is dus een commensale relatie.

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 domeinen en rijken, maar ook tussen organismen die behoren tot verschillende domeinen en rijken, zoals

tussen planten en dieren, planten en schimmels, dieren en micro-organismen.

THEMA 03

Hoofdstuk 2

141

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief?

2.1

Predatie

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 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

een goed overzicht over het

Afb. 176 Een torenvalk kan in de lucht ter plaatse blijven hangen om te speuren naar voedsel op de grond.

muis wordt met de klauwen doodgeknepen, om vervolgens opgegeten te worden. Die vorm van

interactie noemen we predatie. De overlevingskansen van de predator stijgen doordat de prooi sterft.

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

Predatie is wellicht de meest gekende interactie tussen twee verschillende soorten. Predatie is echter 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.

video: lijmval zonnedauw

De relatie waarbij een dierlijk organisme een plant consumeert, wordt herbivorie genoemd. In de meeste gevallen sterft de plant niet af en groeien de verloren delen weer aan.

WEETJE

Afb. 177 Een walrus is een roofdier.

Afb. 178 Een orka is een predator.

Een predator is niet hetzelfde als een roofdier. De roofdieren (de Carnivora) vormen een orde binnen de zoogdieren die zich voornamelijk voeden met dierlijke organismen. Tot die orde behoren onder andere de katachtigen en hondachtigen, maar ook walrussen, zeehonden en beren. Een orka jaagt op vissen, robben en zelfs andere walvissen en is een beduchte predator in de oceanen. Het is geen roofdier, net zomin als een roofvogel die een muis vangt of een egel die een slak verorbert.

142

THEMA 03

Hoofdstuk 2

VOORBEELD LEMMINGEN EN HERMELIJNEN In Arctische gebieden vormen lemmingen de voornaamste prooi voor hermelijnen. Als er in een bepaald jaar heel grote aantallen lemmingen zijn, neemt het voortplantingssucces van de hermelijn toe. Bijgevolg neemt het aantal hermelijnen toe. De sterke toename in predatiedruk zorgt ervoor dat heel veel lemmingen gedood worden, zoveel dat er een voedselschaarste voor de hermelijnen ontstaat. Heel wat hermelijnen sterven dan door een gebrek aan voldoende prooien. De sterke daling in het aantal lemmingen wordt dan gevolgd door een sterke afname in het aantal predatoren. Omdat knaagdieren zoals lemmingen zich heel snel kunnen voortplanten, neemt hun aantal weer flink toe onder de verminderde predatie. De hermelijn profiteert daar op zijn beurt van, zodat het aantal predatoren, zij het met een kleine vertraging, ook opnieuw toeneemt. Zo ontstaat een cyclisch patroon van hoge en lage aantallen prooien

en predatoren.

lemming hermelijn

0,1

0,01

0,00001

1990

1992

1994

1996

1998

2000

1988

0,001

0,1

aantal hermelijnen per 2,5 ha

aantal lemmingen per 2,5 ha

2002

jaar

Grafiek 5 Verloop van de aantallen van hermelijn en lemming over een aantal jaren

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.

WEETJE

In de loop der tijden zijn bij verschillende organismen allerhande wijzigingen opgetreden die de predatiedruk moeten

verlagen. Zo hebben sommige organismen schutkleuren waardoor ze perfect in hun omgeving opgaan en gecamoufleerd zijn. Veel soorten zweefvliegen hebben een opvallend geel-zwart gestreept patroon. Hoewel ze ongevaarlijk zijn, lijken ze op bijen en wespen die kunnen steken. Het verschijnsel dat een ongevaarlijk organisme in gedrag, kleur of vorm andere gevaarlijke of niet-smakelijke

Afb. 179 Wespen kunnen steken en maken dat duidelijk met opvallende geel-zwarte waarschuwingskleuren. Zweefvliegen zijn ongevaarlijk en kunnen niet steken, maar lijken zo hard op wespen dat heel wat belagers ze ook met rust laten.

soorten nabootst, noemt men mimicry.

THEMA 03

Hoofdstuk 2

143

LABO 09

2.2 Parasitisme Een gastheer is in de biologie een organisme dat andere organismen met zich meedraagt. Zo leven op heel wat zoogdieren luizen, vlooien en teken. Door bloed te zuigen, kunnen die organismen overleven en zich vermenigvuldigen. Voor de gastheer is die relatie nadelig omdat hij energie en bouwstoffen moet spenderen om nieuw bloed aan te maken en om de wonde te helen. 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

WEETJE

nadelig voor de gastheer, noemen we parasitisme.

Sluipwespen vormen een grote familie

insecten die hun eieren in andere insecten leggen. Als hun eieren ontluiken, eten de larven hun gastheer langzaam van

binnenuit op. Als uit de larven volwassen

sluipwespen komen, sterft de gastheer in

de meeste gevallen. Parasieten die hun

gastheer uiteindelijk doden, noemen we

parasitoïden. Parasitoïdisme lijkt dus op predatie, maar een parasitoïde doodt

doorgaans maar één gastheer, terwijl een

predator gedurende zijn leven vele prooien

doodt om te overleven.

Afb. 180 Wanneer de larven van sluipwespen uit een rups komen, verpoppen ze zich. In de poppen ontwikkelen ze zich tot volwassen exemplaren.

Veel parasieten hebben een complexe levenscyclus die meerdere gastheren omvat. Slechts als de verschillende levensstadia in de verschillende gastheren werden doorlopen, zal de parasiet zich

kunnen voortplanten.

144

THEMA 03

Hoofdstuk 2

3 De larve van de lintworm ontwikkelt zich in spierweefsel van de koe.

4 De mens (gastheer) krijgt de larven binnen door het eten van rauw of slecht doorbakken geïnfecteerd vlees.

De eitjes worden opgegeten door vee (tussengastheer).

In de darmen van de mens ontwikkelt zich een lintworm.

In de darm legt de lintworm eitjes die via ontlasting in de omgeving terechtkomen.

1 Afb. 181 Levenscyclus van de runderlintworm

eitjes van de lintworm in de omgeving

Wat is hyperparasitisme? Scan de QR-code!

VOORBEELD EUROPESE KOEKOEK

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. Die relatie is een vorm van broedparasitisme: een dier laat zijn eieren uitbroeden of jongen grootbrengen door een andere soort. 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.

Afb. 182 Een koekoeksjong duwt andere eieren uit het nest. Al het voedsel dat zijn pleegouders (hier winterkoning) aanvoeren, belandt in zijn snavel.

THEMA 03

Hoofdstuk 2

145

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 microorganismen 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

Afb. 183 Een haarzakjesmijt

een verstoring van het evenwicht kan

hun aantal echter veel te hoog worden, waardoor ze 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.

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. De plant maretak bezit bladgroen en doet zelf aan fotosynthese, maar maakt gebruik van water en anorganische stoffen die uit het transportstelsel van een boom gestolen worden. Een plant zoals maretak, die zich in stand houdt ten koste van

een andere plant maar zelf aan fotosynthese doet, is een halfparasiet.

Afb. 184 Bremraap is een volledig parasitaire plant die zijn voedingsstoffen uit andere planten haalt.

146

THEMA 03

Hoofdstuk 2

Afb. 185 Maretak is een halfparasiet en haalt enkel water en anorganische stoffen uit de gastheer.

2.3 Amensalisme Runderen die rondlopen, vertrappelen onder hun hoeven grassen en andere kleine planten. De aanwezigheid van die planten heeft geen nadelig effect op de runderen, maar het vertrappelen heeft wel een negatief effect op de groei en overleving van de planten. 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

bacteriën

Schotse arts en bacterioloog Alexander 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 tegen bacteriële infectieziekten. Aan de bacteriën

geremde groei van bacteriën

penicilline

Afb. 186 De bacteriën die zich het dichtst bij de penicilline bevinden, worden in groei geremd of sterven af.

wordt nadeel berokkend, maar de schimmel

Fleming bacteriën in petrischalen. Hij stelde

zelf ondervindt geen voordeel; het is dus een vorm van amensalisme.

Een ander voorbeeld daarvan zie je onder

walnotenbomen. Daar groeien andere planten

meestal slecht. Dat komt omdat de notenboom een stof verspreidt die de groei van andere

planten afremt. Die vorm van amensalisme,

waarbij een soort de overlevingskansen van

een andere soort nadelig beïnvloedt door een welbepaalde stof af te scheiden, noemen we antibiose.

Afb. 187 Onder walnotenbomen groeien heel wat planten slecht, omdat de boom een stof afscheidt die de groei van andere planten afremt.

2.4 Interspecifieke competitie of concurrentie

Koralen lijken op planten, maar het zijn

kolonies van kleine dierlijke organismen die organisch materiaal uit het water filteren. Ze groeien op een harde ondergrond maar komen enkel voor in ondiep water omdat ze samenwerken met fotosynthetische bacteriën. De verschillende soorten koralen concurreren met elkaar voor ruimte, voedsel en zonlicht. Elke soort zou in afwezigheid van andere soorten meer ruimte kunnen innemen en groter worden. Uit dit voorbeeld blijkt dat soorten elkaar negatief beïnvloeden als

Afb. 188 Verschillende soorten koralen leven naast elkaar, maar treden met elkaar in competitie voor licht, voedingsstoffen en ruimte.

ze in eenzelfde gebied wonen en daarbij gebruikmaken van dezelfde hulpbronnen. THEMA 03

Hoofdstuk 2

147

De relatie waarbij twee soorten wederzijds een negatieve invloed uitoefenen op elkaars overlevings- en voortplantingskansen noemen we interspecifieke competitie. De interspecifieke competitie kan leiden tot het samenleven of de co-existentie van de soorten in eenzelfde gebied. Geen van beide soorten kan zich dan maximaal uitbreiden. De interspecifieke competitie kan worden verminderd als beide soorten verschillende delen van de omgeving gebruiken.

VOORBEELD RODE EN GRIJZE EEKHOORN De rode eekhoorn is de enige inheemse eekhoornsoort in Europa; dat wil zeggen dat ze er van nature voorkomt. In het Verenigd Koninkrijk werden aan het einde van de

twintigste eeuw grijze eekhoorns uit Noord-

Amerika losgelaten. De grijze en rode eekhoorn stellen ongeveer dezelfde eisen aan hun

leefgebied op het gebied van vegetatie, voedsel en nestplaats. Omdat de grijze eekhoorn

iets groter is en bovendien ook nog andere

Afb. 189 De grijze eekhoorn (rechts) heeft de rode eekhoorn (links) bijna volledig verdreven.

voedselbronnen kan benutten dan de rode

eekhoorn, heeft de grijze eekhoorn op vele

plaatsen de rode eekhoorn volledig verdrongen.

Afb. 190 Sinds de introductie van de grijze eekhoorn in het Verenigd Koninkrijk in 1876 verdwijnt de rode eekhoorn in steeds meer gebieden.

Interspecifieke competitie kan ervoor zorgen dat een soort verdwijnt zonder dat er fysieke agressie tussen beide soorten is. Als de gemeenschappelijke voedselbron grotendeels of volledig opgebruikt wordt door een van de soorten, leidt dat tot hongersnood bij de andere soort. Hongersnood zorgt voor verminderde voortplantings- en overlevingskansen, waardoor de soort moet uitwijken naar andere gebieden om te overleven of volledig verdwijnt.

148

THEMA 03

Hoofdstuk 2

WEETJE Organismen van verschillende soorten treden met elkaar in competitie voor voedsel, ruimte en beschuttingen, maar individuen van eenzelfde soort treden daarboven nog eens in competitie met elkaar voor partners, nestgelegenheid enz. Omdat individuen van eenzelfde soort in veel sterkere mate dezelfde overeenkomstige eisen stellen, is de competitie tussen individuen van eenzelfde soort (intraspecifieke competitie of concurrentie) meestal heviger dan interspecifieke competitie.

beïnvloed. •

De overlevingskans wordt door meerdere interacties tussen verschillende soorten negatief 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. •

Twee of meer soorten die in een gebied eenzelfde hulpbron nodig hebben, treden met elkaar in competitie. Dat is nadelig voor beide soorten. Competitie kan leiden tot zowel

het samenleven als het verdwijnen van een soort.

De verschillende relaties of interacties komen voor bij planten, dieren, schimmels, micro-

organismen … en beïnvloeden hun overlevingskansen.

THEMA 03

Hoofdstuk 2

149

AAN DE SLAG 1

Welke relaties herken je op de foto?

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. 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

Toon met een voorbeeld aan dat een interactie

schorskever (een parasiet die onder de schors

tussen mensen en micro-organismen voordelig kan

van naaldbomen leeft). In de daaropvolgende

zijn voor de mens.

jaren ging de helft van de broedpopulatie van het

goudhaantje, een van onze kleinste insectenetende

De grote honinggids is een Afrikaanse vogel die zijn

zangvogels, verloren. Welke interactie bestaat er

eieren laat uitbroeden door andere vogelsoorten.

tussen de naaldbomen en het goudhaantje?

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 de bijenwas. a

Welke interacties tref je aan tussen de honinggids en de andere organismen?

b Geef ook aan voor welke soort de interactie voordelig/nadelig is.

Welke interactie of interacties kun je aantreffen tussen vogelsoorten op een voedertafel in de

winter?

Meer oefenen? Ga naar 150

THEMA 03

Hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

HOOFDSTUK 3

Î Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid? In de loop van je leven word je meerdere 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. Gelukkig slaagt het lichaam er meestal in het 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. LEERDOELEN

M Je leert hoe je ziek wordt.

M Je kunt uitleggen dat onevenwichtige interacties tot ziekte kunnen leiden.

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

Hoe word je ziek?

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 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

Gezondheid wordt door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) gedefinieerd als ‘een toestand van volledig lichamelijk, geestelijk en maatschappelijk welzijn’. Omdat welzijn moeilijk op een objectieve manier te omschrijven is, beschouwen we in de biologie gezondheid als ‘lichamelijk vrij zijn van schade en van ziekten’.

gebruiken de term ook voor virussen, hoewel virussen geen organismen zijn.

THEMA 03

Hoofdstuk 3

151

wormen

bacteriën

schimmels

virussen

protozoa

Afb. 191 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

Afb. 192 Een mondmasker dragen op drukke plaatsen helpt om de overdracht van het coronavirus te beperken.

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 in de huid, het eten van besmet voedsel, seksuele contacten of bloed-bloedcontact. 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. Een 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.

152

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; • 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.

Hoe werkt het afweersysteem? Scan de QR-code!

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.

Hoe kunnen interacties leiden tot infecties?

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 niet-levende 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

Afb. 193 Verkoudheid is een veelvoorkomende virale infectie.

openbarsten.

Bij een virale infectie zoals een verkoudheid moet je geduldig wachten tot 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.

THEMA 03

Hoofdstuk 3

153

Bovendien bevinden de virussen zich binnen in de gastheercel. 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. De meeste van die bestrijdingsmiddelen werken, door in te grijpen op de interactie tussen virus en celmembraan. Ze beletten de koppeling tussen beide, of ze zorgen ervoor dat de virussen moeilijker kunnen binnendringen in de gastheercel.

virus

gastheercel

virus

antiviraal middel

membraanreceptor

Afb. 195 Antiviraal geneesmiddel verhindert dat het virus kan binden aan de gastheercel.

Afb. 194 Virus bindt aan membraanreceptoren van de gastheercel.

membraanreceptor gastheercel

2.2 Bacteriële infecties

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

Bacteriën vermeerderen zich door tweedeling: elke bacterie brengt twee nieuwe bacteriën voort, die opnieuw kunnen delen. In optimale omstandigheden kan de tweedeling elke tien minuten gebeuren. Het aantal bacteriën kan zo exponentieel toenemen: uit één bacterie kunnen in tien uur tijd wel een miljard nieuwe ontstaan.

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 sommige bacteriële infecties word je dus ziek door de productie van giftige stoffen door de bacteriën.

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 de lokale bevolking maken

ze deel uit van een evenwichtige darmflora. Bij reizigers verstoren die nieuwe bacteriesoorten het bestaande evenwicht in de darmflora, waardoor ze wel 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.

154

THEMA 03

Hoofdstuk 3

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

De foute bewoners (pathogenen) krijgen de overhand. Afb. 197 De schadelijke bacteriën (pathogenen) zijn in de meerderheid. De darmflora is verstoord.

Afb. 196 De goede bacteriën zijn in de meerderheid. In deze situatie kan de darm optimaal functioneren.

Hetzelfde kan gebeuren met de bacteriële flora op de huid en in de slijmvliezen, bijvoorbeeld

LABO 10

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

Probiotica zijn producten die grote

hoeveelheden nuttige bacteriën bevatten, zoals melkzuurbacteriën. De bacteriën

overleven het maagzuur en bereiken de darm. Door competitie voor voedsel of

ruimte zouden ze de vestiging of uitbreiding

van schadelijke bacteriën bemoeilijken.

Door voedsel te verteren, verlagen ze de

zuurtegraad waardoor de omgeving minder geschikt wordt voor schadelijke bacteriën.

Afb. 198 Kefir is een gefermenteerde drank gemaakt met ‘kefirplantjes’ uit melk.

Men hoopt dat ze zo de natuurlijke darmflora

ondersteunen en de aantallen van de verschillende soorten bacteriën in evenwicht brengen. Voorbeelden van probiotica zijn bepaalde zuivelproducten, zoals yoghurtbereidingen en kefir. Of probiotica daadwerkelijk helpen tegen het bestrijden van bacteriële infectieziekten is wetenschappelijk nog niet aangetoond en blijft daarom omstreden. Prebiotica zijn onverteerbare voedingsbestanddelen die de

groei van nuttige bacteriën stimuleren. Dat zou de gezondheid

Afb. 199 De meest voorkomende soorten probiotica zijn zuivelproducten.

van de gastheer bevorderen omdat de schadelijke bacteriën zich moeilijker kunnen vestigen en in aantal kunnen toenemen omdat ze voor voedsel en ruimte in competitie moeten treden met de nuttige bacteriën. Of ze daadwerkelijk een rol spelen in de strijd tegen ziekteverwekkers is nog niet onomstotelijk bewezen. Dat is moeilijk, omwille van het placebo-effect: veel mensen voelen zich beter, gewoon omdat ze geloven dat iets werkt. Omwille van de talrijke tegenstrijdige resultaten staat de Europese Unie niet toe dat voedingsmiddelen adverteren dat pre- en probiotica gunstig zijn voor de gezondheid.

THEMA 03

Hoofdstuk 3

155

Bestrijding met antibiotica

In hoofdstuk 2 van dit thema leerde 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. De antibacteriële werking van antibiotica berust op het verschijnsel antibiose. 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.

Wat is een antibiogram? Scan de QR-code!

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. 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 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.

Bestrijding met bacteriofagen

Resistentie is vooral in ziekenhuizen een groot

probleem. Daar ontstonden ziekenhuisbacteriën

of superbacteriën, waartegen er geen werkzame antibiotica meer kunnen worden ingezet.

video: bacteriofaag infecteert virus

In een nieuwe techniek proberen wetenschappers het gebruik van antibiotica te omzeilen door

gebruik te maken van hun kennis over virussen die zich vermeerderen in bacteriën, de bacteriofagen of kortweg fagen. Omdat zo’n virus zich enkel aan specifieke bacteriën koppelt, richt een faag zich enkel op welbepaalde bacteriesoorten.

Afb. 200 Bacteriofagen zijn virussen die zich vermeerderen in bacteriën.

Een groot voordeel van die therapie is dat de fagen zichzelf vermeerderen in de bacteriën, zodat

een kleine dosis toedienen voldoende is om een schadelijke bacteriesoort te vermijden. Door de

Men kan hier niet spreken van parasitisme, omdat parasitisme een levend organisme impliceert en virussen niet leven.

156

THEMA 03

specifieke interacties tussen bacterie en bacteriofaag, is het toedienen van bacteriofagen ook ongevaarlijk voor de nuttige bacteriesoorten. Dat betekent anderzijds wel dat voor elke bacteriële infectie een geschikte bacteriofaag gevonden moet worden. Gelukkig is de biodiversiteit aan bacteriofagen in de natuur enorm. De faagtherapie zal in de toekomst hopelijk een alternatief bieden voor het gebruik van antibiotica. Bij faagtherapie maakt men gebruik van de natuurlijke interactie tussen virussen en bacteriën om schadelijke bacteriesoorten te verdrijven.

Hoofdstuk 3

Bestrijding met microbioomtransplantatie

Er zijn aanwijzingen dat bepaalde auto-immuunziekten veroorzaakt worden door een verstoring van het evenwicht in de darmflora. Om het evenwicht tussen verschillende soorten bacteriën te herstellen, zou het inbrengen van darminhoud van een gezonde donor kunnen helpen. De techniek waarbij microflora wordt getransplanteerd, wordt een stoelgangtransplantatie of microbioomtransplantatie genoemd. Nuttige bacteriën die ingebracht worden, concurreren om

stoelgang van gezonde donor

voedsel en ruimte met schadelijke bacteriën, die daardoor worden verdreven.

Een autoimmuunziekte is een aandoening waarbij je lichaam geen correct onderscheid maakt tussen lichaamseigen en lichaamsvreemd materiaal. Het gevolg is dat er afweerreacties optreden tegen lichaamseigen cellen of tegen de eigen microflora.

mengen met steriele zoutoplossing

filteren

vloeistof klaar voor transplantatie

Afb. 201 Bij een stoelgangtransplantatie worden bacteriën gewonnen uit de darminhoud van een gezond persoon. Die worden na scheiding ingebracht bij personen met darmklachten die het gevolg zijn van een onevenwichtige darmflora.

2.3 Schimmelinfecties

De gist Candida albicans 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. Als commensaal vormt ze daar met de aanwezige bacteriën een zeker

biologisch evenwicht. Bij verstoring van

dat 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.

Afb. 202 De schimmel Candida albicans is bij de meeste gezonde mensen aanwezig. Door een verstoring van het evenwicht kan hij snel toenemen en candidose veroorzaken.

THEMA 03

Hoofdstuk 3

157

Infectieziekten ontstaan doordat pathogenen of ziekteverwekkers bestaande evenwichten in het lichaam verstoren. Virussen dringen cellen binnen door een interactie met het celmembraan. Virussen die bacteriën infecteren noemen we bacteriofagen. 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. In sommige gevallen kan een transplantatie van microflora van een gezond persoon zorgen voor herstel.

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.

WEETJE

Wil je meer weten over immunisatie en

vaccinatie? Scan de QR-code!

BEKIJK BIJLAGE

158

THEMA 03

Hoofdstuk 3

Afb. 203

AAN DE SLAG 1

Geef een voorbeeld van een parasiet die geen

pathogeen is.

Sommige mensen hebben een okselgeur. Die ontstaat doordat bacteriën van het geslacht Corynebacterium zweet afbreken tot vetzuren

Leg het verschil uit tussen een besmetting en een

met een onaangename geur. Er bestaan ook

infectie.

Staphylococcus-bacteriën die stoffen in zweet afbreken maar daarbij geen hinderlijke geurstoffen

Waarom wordt niet iedereen na een besmetting

produceren. Hoe zou je die bacteriën kunnen

met een pathogeen ziek?

gebruiken om okselgeur te bestrijden?

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?

Leg uit waarom het belangrijk is om groenten en

vlees goed te koken of te bakken.

Waarom is het nemen van antibiotica bij een ziekte veroorzaakt door een virus niet zinvol?

Mensen die zich maanden of jaren niet hebben

gewassen, worden vaak plots ziek na een wasbeurt. Hoe komt dat?

Meer oefenen? Ga naar THEMA 03

. Hoofdstuk 3 - AAN DE SLAG

159

HOOFDSTUK 4

Î Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskans? 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 strak aan. Of is het jouw hond die de tuin als zijn territorium 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 communicatie? LEERDOELEN M Je weet hoe organismen communiceren.

M Je kunt het gedrag van organismen analyseren.

M Je kent het verschil tussen aangeboren en aangeleerd gedrag.

M Je kunt uitleggen hoe communicatie en gedrag het overleven bevorderen.

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen?

1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren?

OPDRACHT

Bekijk de video.

video: communicatie

Wat is de rol van communicatie?

Welk gemeenschappelijk kenmerk kun je ontdekken in elk van de voorbeelden?

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. Afb. 204 Via trillingen die door de draden van het web worden doorgegeven, weet de spin dat ze een prooi heeft gevangen.

160

THEMA 03

Hoofdstuk 4

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 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.

Afb. 206 Duiven snavelen om de band binnen een koppel aan te halen. Ze vormen vaak koppeltjes voor het leven.

Afb. 205 Door te likken en snuffelen worden wolven vertrouwd met elkaar.

In elk van deze voorbeelden gebruiken dieren trillingen of aanrakingen om te communiceren; we noemen dat tactiele of sensitieve communicatie. De communicatie heeft hier een specifieke functie: het helpt het dier om te overleven.

In ‘tactiel’ herken je het Latijnse woord tactilis, afgeleid van het werkwoord tangere (aanraken).

OPDRACHT

Bekijk de video. 1

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

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

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. Mogelijk is er op die manier ook concurrentie tussen mannetjes.

Afb. 207 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.

THEMA 03

Onderzoek wees uit dat de geluiden van bultruggen tot op een afstand van ongeveer 200 km opgevangen kunnen worden. In koude, diepe wateren zou het geluid wel tot 8 000 km ver kunnen gaan.

Hoofdstuk 4

161

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. Die inkt wordt in speciale klieren geproduceerd en in een inktzak bewaard zodat de octopus dat verdedigingsmechanisme op elk moment kan inzetten. ‘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

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.

Het produceren van licht door organismen noemen we bioluminescentie. In het lichaam van het organisme treedt een exo-energetische reactie op waarbij energie onder de vorm van licht vrijkomt.

duidelijk geschreeuw. De tegenstander druipt hopelijk af.

Een inktwolk spuiten, een hoge rug opzetten

of een lichtsignaal tonen, zijn voorbeelden van visuele communicatie.

Afb. 208 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: het territorium van een mannetje kan dat van meerdere vrouwtjes overlappen, maar 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.

Afb. 209 Door met zijn rug tegen een boom te schuren, laat een beer zijn geur achter. Zo weten beren hoeveel soortgenoten in de omgeving leven.

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 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. 162

THEMA 03

Hoofdstuk 4

1.2

Hoe communiceren planten?

Wanneer een rups van een plant eet, ontstaat er vanuit de beschadigde plantencellen een hele kettingreactie. Eerst gaat de informatie via boodschappermoleculen en een elektrisch signaal doorheen de hele plant. In alle delen van de plant komt de productie op gang van stoffen die de plant minder appetijtelijk maken, om zo de vraat te verminderen. Er worden ook verschillende vluchtige boodschapperstoffen geproduceerd. Ze verspreiden zich doorheen de plant, maar ze kunnen ook verdampen. Dat gebeurt via de huidmondjes. Als ze worden opgenomen door de bladeren van naburige planten, kunnen die hun verdedigingsmechanisme in gereedheid brengen vooraleer de rups ze bereikt. Zo beschermt de plant zichzelf en communiceert hij ook met planten

boodschappermolecule

in de buurt: bij een aanval kunnen ze sneller reageren.

Bah!

Jou laat ik met rust!

NA EEN TIJDJE

EERSTE AANVAL

Afb. 210 Communicatie bij planten door boodschappermoleculen

In het tweede hoofdstuk van dit thema kon je ontdekken dat bomen ondergronds via hun wortels samenwerken met schimmels. Daardoor ontstaan gigantische netwerken. Onderzoekers hebben recent aangetoond dat bomen langs die netwerken chemische signalen versturen en zo informatie delen. Dat kan gaan over andere planten of dieren die schade berokkenen, zoals ziekteverwekkers. Na het ontvangen van dergelijke signalen kunnen bomen stoffen aanmaken en daarmee indringers afschrikken. Via de netwerken kunnen bomen zelfs een stresssignaal doorsturen bij andere gevaren, zoals ontbossing en brand. Er is nog heel veel onderzoek nodig om de communicatie tussen planten beter te leren begrijpen, maar het staat vast dat er communicatie is

én dat die een belangrijke rol speelt in het overleven van de soort.

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 soort of populatie.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

163

LABO 11

Hoe bestudeer je gedrag?

Organismen communiceren met elkaar om boodschappen over te brengen. Het sturen van die boodschappen gebeurt onder meer met behulp van gedrag. 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

De term ethogram is afgeleid van ethologie, de vroegere benaming van gedragsbiologie.

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.

Antropomorfisme is het toeschrijven van menselijke eigenschappen aan dieren.

Om het gedrag van een dier objectief te bestuderen, wordt een ethogram opgesteld. Dat 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. Het is belangrijk goed te verwoorden wat je precies bedoelt. Hieronder zie je een voorbeeld van zo’n ethogram van een kip. Handeling

Afkorting

kip stapt kakelend rond

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

stappen

video: gedrag kip

kakelend stappen

Omschrijving

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 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. Als je een dier gedurende een langere periode wilt observeren, kun je een video maken en nadien

de resultaten verwerken. Hieronder vind je een voorbeeld van zo’n protocol.

Tijdsinterval [0,5[ betekent van 0 tot 5 seconden. Bij de start van de vijfde seconde wordt een nieuw interval begonnen.

0-30 s

THEMA 03

60-90 s

[0,5[

[5,10[

[10,15[

[15,20[

[20,25[

[25,30[

Kakelende kip: protocol met waarnemingen

164

30-60 s

Hoofdstuk 4

Vanuit de waarnemingen kun je de resultaten verwerken in een staafdiagram waarbij je op de horizontale as de verschillende handelingen noteert en op de verticale as uitzet hoe vaak die handelingen voorkwamen.

aantal keer handeling

Frequentieanalyse kakelende kip

6 5 4 3

1 0

SP VS type handeling

Grafiek 6 Frequentieanalyse kakelende kip

communicatie.

Gedrag is een actie waarmee een boodschap kan worden verstuurd. Dat kan leiden tot

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.

WEETJE

De gedragsbiologie kwam pas goed op gang rond 1950. Er

zijn drie grondleggers: 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 1973

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

Afb. 211 Nikolaas Tinbergen, een van de grondleggers van de gedragsbiologie

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)?

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?

THEMA 03

Hoofdstuk 4

165

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan?

3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit? In het derde jaar kon je leren dat reacties van organismen door prikkels worden veroorzaakt. Zal de vos op afbeelding 212 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.

Bij mensen is het heel moeilijk om bij een bepaald gedrag de uitlokkende prikkels te identificeren. Dat komt omdat het onduidelijk is wanneer mensen hun gedrag bijsturen of onderdrukken. Bij dieren is dat veel minder het geval.

Afb. 212 Een vos merkt een haas op.

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 op te vliegen en op zoek te gaan naar het

Afb. 213 De antennen van de plakker zijn veervormig om goed feromonen op te vangen.

vrouwtje om te paren.

Als je al eens een roodborst in de tuin ziet, dan zal het er meestal maar eentje zijn. De roodborst, goed herkenbaar aan de oranje 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 spiegelbeeld.

Uit het voorbeeld van de roodborst leren we dat sommige prikkels een specifiek

Afb. 214 Jonge roodborsten hebben nog geen oranje kleur en worden dan ook niet aangevallen door hun eigen ouders.

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.

166

THEMA 03

Hoofdstuk 4

Afb. 215 Zilvermeeuw met jong in nest

OPDRACHT

Welke factoren veroorzaken het pikgedrag bij een jonge, hongerige meeuw? Bestudeer de tekening en bepaal welke van de onderstaande factoren het pikgedrag uitlokken. beweging van de kop – aanwezigheid van de rode vlek – vorm kop – vorm snavel

standaard model

pikintensiteit

beweging

kop zonder snavel

rode vlek

snavel model

staafje met contrastkleuren

vlek ontbreekt

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.

standaard model

werkelijke snavel

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 meeuwen lokt een extra grote rode vlek of zelfs een rood voorwerp nog meer pikgedrag uit. Die versterkte prikkels noemen we supranormale prikkels.

Bij de roodborst is de sleutelprikkel de oranje borst. Ze lokt 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.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

167

3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd?

Afb. 217 Een volwassen hond heeft geleerd dat hij een koekje krijgt als hij zit.

Afb. 216 Puppy’s gaan vanaf de geboorte op zoek naar melk bij de moeder.

Alle jonge meeuwen reageren op dezelfde manier op een sleutelprikkel: ze vertonen allemaal

hetzelfde gedrag. 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 dieren 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?

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 wanneer de moeder

hem bij het nekvel grijpt om hem naar een veilige plek te brengen.

Afb. 218 Een moeder draagt haar jong bij zijn nekvel. De kleine poes weet dat ze zich stil moet houden.

Alle organismen van dezelfde soort reageren op dezelfde eenvoudige manier. Dergelijke automatische handelingen noemen we reflexen. Ze ontstaan door een snelle wisselwerking tussen de receptor, het zenuwstelsel en de effectoren.

video: voetzoolreflex

168

THEMA 03

Ook mensen vertonen dergelijke aangeboren reflexen. Een pasgeboren baby beschikt naast de zuigreflex over heel wat andere reflexen zoals de loopreflex, grijpreflex, voetzoolreflex … Veel van die aangeboren reflexen verdwijnen geleidelijk tijdens de motorische ontwikkeling van het kind.

Hoofdstuk 4

Gedragspatronen

Baltsen

Baltsgedrag is een combinatie van verschillende aangeboren handelingen zoals voortplantingsgedrag en vlucht- en aanvalsgedrag.

Baltsen is aangeboren gedrag bij dieren om een partner aan te trekken en zich voort te planten. De gebruikte gedragspatronen zijn specifiek voor 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 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

video: baltsgedrag futen

Afb. 219 Baltsende futen

er op het water worden gepaard.

tegen elkaar uit het water en duiken

Combinatie van gedragspatronen

Een groep wolven die samenleeft, noemt men een roedel. Een roedel ontstaat wanneer een koppel een nieuw territorium inneemt. Gemiddeld krijgt een koppel vijf à zes welpen. Die welpen blijven één tot twee jaar bij het ouderpaar; samen vormen ze dan de roedel of familiegroep.

Een roedel wolven functioneert

dankzij een reeks van aangeboren gedragingen en gedragspatronen.

Binnen de roedel heerst er een strikte

hiërarchie. Enkel het ouderpaar, ook wel alfamannetje en alfavrouwtje

genoemd, zal zich voortplanten. De andere wolven hebben elk hun rol,

zoals jagen of voor de jongen zorgen. Door snuffelen en likken herkennen

wolven elkaar en wordt de groepsband in stand gehouden. Het territorium

Afb. 220 Wolven werken samen met hun roedel om op prooien te jagen.

wordt door de dominantste dieren

afgebakend met urine, keutels en krabgedrag. Bij de jacht werken de wolven samen en zullen de oudere dieren de belangrijkste rol opnemen. Een prooi wordt gedood met een keelbeet en daarna

wordt de borstkas doormidden gebeten.

Wolven versterken hun groepsband door samen te huilen. Ze gebruiken dat gedrag ook om te communiceren en groepsgenoten te alarmeren. Het blijkt dat leiderschap, ervaring en inzicht, goed samenwerken en conflicten oplossen belangrijker zijn dan agressie om een roedel goed te laten functioneren. Elk van die aangeboren gedragspatronen versterkt de overlevingskansen van de dieren uit de roedel.

THEMA 03

Wolven jagen in principe op wilde dieren zoals herten, hazen, konijnen … maar als landbouwdieren zoals schapen slecht beschermd zijn, vormen ze een gemakkelijke prooi. Je kunt die dieren met schrikdraad beschermen. Zo leren wolven om geen landbouwdieren aan te vallen.

Hoofdstuk 4

169

Bijen leven ook 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 video: kwispeldans

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. 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

voldoende voedsel te vinden.

aangeboden informatie. Op die manier kan een bijenstaat zich snel en goed organiseren om

Afb. 222 Patroon van de kwispeldans

Afb. 221 Patroon van de cirkeldans

Wanneer dieren samenleven, zal gedrag dat goed op elkaar is afgestemd bijdragen tot het overleven van de hele groep. Fixed action pattern

Soms wordt een opeenvolging van handelingen altijd op precies dezelfde manier doorlopen. Dat heet dan 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, ook als de uitlokkende prikkel zou wegvallen.

Als spinnen een web bouwen, doen ze dat volgens een duidelijk patroon dat 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

video: spinnenweb

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.

Afb. 223 Bouw van een spinnenweb

170

THEMA 03

Hoofdstuk 4 4

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.

Afb. 224 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.

WEETJE

video: fixed action pattern gans

Instinct of instinctief gedrag wordt in verschillende contexten gebruikt. Instincten zijn aangeboren gedragspatronen die genetisch vastgelegd zijn; ze worden van generatie op generatie doorgegeven.

Het vast actiepatroon of FAP, zoals de spin die een web bouwt of de gans die haar eieren in het nest rolt, is een eenvoudig voorbeeld van instinctief gedrag.

Bij mensen herkennen we ook instincten zoals een baby die huilt om verzorgd te worden en

het zorggevoel dat een huilende baby bij volwassenen opwekt.

Het begrip ‘instinct’ wordt soms ook gebruikt bij het aanvoelen van bepaalde situaties, maar dan gaat het eigenlijk om intuïtie.

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.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

171

B B1 In de Nederlandse taal gebruiken we ‘papegaaien’ zelfs als werkwoord; het betekent iemand napraten.

Aangeleerd gedrag 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 huisgenoten.

Herhalen en oefenen

dat een manier om te ‘communiceren’ met hun

Afb. 225 Niet enkel papegaaien observeren en imiteren; denk maar aan een klein meisje dat de hoge hakken van haar moeder aantrekt. Door belangrijke personen uit hun leven te imiteren, leren kinderen om een zelfbeeld te creëren.

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 woord en het verkrijgen van het fruit. Door te herhalen en te oefenen

leert het dier om associaties te maken. 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.

Afb. 226 Kuikens volgen wetenschapper Konrad Lor enz.

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 een specifieke leeftijd. Bij mensen is er bijvoorbeeld een gepaste tijd om te leren praten, lezen en schrijven.

172

THEMA 03

Hoofdstuk 4

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

bel

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, 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.

bel

Afb. 227 Klassieke conditionering: experiment van Pavlov

Klassieke conditionering gebeurt vaak onbewust. Heb je bijvoorbeeld 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.

Ook reclame maakt handig gebruik van klassieke conditionering. Een product, bijvoorbeeld een parfum, wordt in een reclamespot gekoppeld aan een warme sfeer, knappe mensen, gezelligheid. Het goede gevoel dat je krijgt als je je klaarmaakt om uit te gaan, wordt opgewekt door het gebruiken van het parfum.

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

Afb. 228 Duif in Skinnerbox

beestjes. Als de duif eerder per toeval op het drukplaatje tikt, volgt er een beloning.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

173

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

Trial-and-error

wordt afgepakt.

De duif in de Skinnerbox ontdekte per toeval hoe ze aan voedsel kon geraken. Dat is trial-anderror; 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 noten hebben video: eksters

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.

Bij sommige dieren wordt succesvol gedrag

VA Technieken nabootsen werd onder andere vastgesteld bij apen, mezen, eksters en kraaien.

vrij snel nagebootst door soortgenoten en kan het uiteindelijk evolueren naar een

verworven techniek, die dan door een groep samenlevende dieren wordt toegepast.

Trial-and-error gebeurt meestal spontaan, maar kan bij mensen ook bewust als

Afb. 229 Een ekster probeert een walnoot te openen door er met zijn snavel in te pikken.

oplossingsstrategie worden gebruikt.

WEETJE

Het succes en de vooruitgang in de wetenschappen is voor een groot stuk te danken aan trial-and-error. Wanneer zich een probleem stelt, probeert men op basis van achtergrondinformatie een hypothese op te stellen. De hypothese wordt getest en afhankelijk van het resultaat wordt ze aanvaard of verworpen. Als de hypothese niet klopt, moet men opnieuw beginnen en een andere verklaring/oplossing voor het probleem zoeken. Het zoeken naar nieuwe medicijnen (antibiotica) gebeurt meestal ook op basis van trial-and-error. Chemici proberen willekeurig verschillende antibiotica uit om er een te vinden met een gewenst effect op bepaalde bacteriën.

174

THEMA 03

Hoofdstuk 4

Gewenning

Autoverkeer, geluiden van machines,

Prikkelgewenning, zoals een geur niet meer ruiken na een bepaalde tijd, is niet hetzelfde als gedragsgewenning. Bij gedragsgewenning komt de reactie op de prikkel niet meer terug. Het paard zal niet meer snel schrikken, het ruiken van een geur komt wel terug.

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 prikkels wel waar, maar in het zenuwstelsel worden ze genegeerd. We spreken dan van gewenning. B8

zonder te schrikken. De paarden nemen de

Afb. 230 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 probleem werden gebruikt. Leren

door inzicht komt niet bij elke diersoort voor; het vereist een betere ontwikkeling van sommige hersencentra.

WEETJE

video: inzicht aap versus mens

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 aanleren 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 hun kooi op en neer. Sommige gaan bij stress dwangmatig hun vacht likken en krijgen daardoor kale plekken. We noemen dat stereotiepe handelingen. Bij mensen kun je nagelbijten, meermaals terug naar de voordeur lopen om te controleren of je ze wel hebt gesloten, telkens weer je handen ontsmetten na het aanraken van een deurklink … ook

Afb. 231 Wanneer een kat dwangmatig aan haar pels likt tot ze kale plekken krijgt, spreken we van stereotiep gedrag.

video: stereotiep gedrag

beschouwen als stereotiepe handelingen.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

175

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. 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

oefenen

om tot een gewenst resultaat te komen.

inprenting

Gedrag waarbij jonge dieren in een heel korte periode bepaalde

imitatie

kenmerken van hun soortgenoten of andere elementen van hun milieu in zich opnemen.

klassiek

Een bestaande prikkel wordt vervangen door een andere prikkel,

conditioneren

met hetzelfde gedrag als gevolg.

operant

Door de associatie tussen het gedrag en het gevolg ervan past

conditioneren

het individu zijn gedrag aan. Daardoor leidt een beloning tot het versterken van bepaalde gedragingen; een straf voor het vermijden ervan.

trial-and-error

gewenning

inzicht

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 genegeerd. Leerervaringen worden gebruikt in nieuwe situaties, andere combinaties of manieren.

176

THEMA 03

stereotiep

Dwangmatig gedrag dat geen functie heeft, maar een uiting van

gedrag

stress, angst of andere emoties is.

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 voedsel, maar het onderzoek toont aan dat gedrag over de generaties heen kan wijzigen. Onderzoeken of voorouders van de huidige organismen hetzelfde gedrag vertoonden, is niet

zo evident. Wanneer we willen vergelijken hoe de voorouders van bijvoorbeeld paarden, ezels

en zebra’s er hebben uitgezien dan kunnen we een beroep doen op fossiele beenderen die we kunnen vergelijken qua grootte, dikte, vorm … Op die manier kunnen we ons een voorstelling

maken van hoe die voorouder er zou hebben uitgezien. Maar beenderen vertellen ons niets over het gedrag van die dieren. Hoe kunnen we dan evolutie in gedrag onderzoeken?

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 staan.

Ook de fysieke kenmerken van de ‘tamme’ muizen veranderden. Ze kregen een kortere snuit en witte plekken in hun vacht. Dat kan worden verklaard doordat de bijnieren die adrenaline produceren bij stress ontstaan uit hetzelfde stukje embryo als de snuit en de kleur van de vacht. Door het ontbreken van stress en angst is er een wijziging in de erfelijke kenmerken ontstaan.

Zo kunnen we de zang van verwante vogels onderzoeken. 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.

video: alarmgeluid merel en zanglijster

Afb. 232 Moederzorg is gedrag dat zowel chimpansees als mensen stellen.

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 overlevingskansen van die dieren. Wanneer dat gedrag ontstond en of het hetzelfde bleef, kunnen we niet controleren.

THEMA 03

Hoofdstuk 4

177

Onderzoek naar het erfelijke materiaal van deze muggen toonde aan dat er heel wat verschillen ontstaan zijn in een korte periode.

Een tweede manier is kijken naar de evolutie in gedrag van soorten die nu leven. 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. 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. Dat is hoe evolutie werkt. Nederlandse onderzoekers ontdekten dan weer dat koolmezen steeds hoger gaan zingen in steden. Normaal om een vrouwtje aan te trekken,

gezien zingen mannetjes heel laag

maar daarmee komen ze niet meer boven het stadslawaai uit. Door

een zangpatroon met hogere tonen te kiezen, lukt dat wel en hebben ze meer kans om zich voort te

planten in een stedelijke omgeving

dan lager zingende dieren. Over

meerdere generaties heen leidde

dat uiteindelijk tot hoger zingende koolmezen in de stad.

Er kunnen meerdere mechanismen

Afb. 233 De mannelijke koolmees verhoogt zijn zang in de stad om boven het stadslawaai uit te komen. Hij is dan wel iets minder aantrekkelijk voor vrouwtjes, een moeilijk evenwicht.

aan de basis liggen van dat

veranderde gedrag bij nieuwe

generaties:

• het gedrag kan worden veroorzaakt omdat de mannetjes in de stad anders niet hoorbaar zijn voor de vrouwtjes; ze gaan dan hoger zingen;

• vogels zingen met een hogere frequentie of hogere toon als er lawaai is; • als het hoger zingen erfelijk bepaald is, zullen de mannetjes die hoger zingen succesvoller zijn en dus meer nakomelingen krijgen.

De nieuwe generaties zullen overwegend bestaan uit hoger zingende koolmezen. In dat geval kan het veranderde gedrag tot evolutie leiden.

Uit beide voorbeelden (muggen en koolmezen) blijkt dat de aanpassing van gedrag aan de

omstandigheden de overlevingskansen van een organisme kan doen toenemen. Daardoor ontstaan er ook meer nakomelingen. Als dat gedrag erfelijk is, hebben de nakomelingen doorgaans gelijkaardige eigenschappen en zullen ook zij een betere overlevingskans hebben. Dat is natuurlijke selectie; het leidt tot het ontstaan van nieuwe soorten en dus tot evolutie.

Gedrag dat succesvol is, leidt tot een betere overlevingskans door natuurlijke selectie. Als het gedrag erfelijk overdraagbaar is, kan het leiden tot evolutie.

178

THEMA 03

Hoofdstuk 4

AAN DE SLAG 1

Benoem het type communicatie in elk van de

De dagen die korter worden en de temperaturen

voorbeelden. Bespreek voor elk van de voorbeelden

die afkoelen zorgen voor hormonale veranderingen

hoe de communicatie de overlevingskansen

bij de edelherten. Mannetjes vechten en burlen (het

bevordert.

typische ‘brullen’ van edelherten) om vrouwtjes

Honden en wolven zakken wat door hun

voor zich te winnen en te kunnen paren. Je kunt dat

voorpoten en buigen hun rug om aan

gedrag enkel in de herfst waarnemen, de rest van

soortgenoten aan te geven dat wat volgt een

het jaar lokt de aanwezigheid van andere herten

spel is. Zo wordt bijvoorbeeld aanvalsgedrag

dat gedrag niet uit. Verklaar.

b Hagedissen gebruiken feromonen om aan soortgenoten hun aanwezigheid duidelijk te maken en een partner aan te trekken. c

Vissen hebben een zijlijnorgaan waarmee ze

geoefend.

bewegingen in het water kunnen waarnemen. Op die manier krijgen ze informatie over grootte, positie en beweging van andere organismen in hun buurt.

d De dominante mannetjes in een groep bavianen

grommen dreigend naar de minder dominante dieren om die op hun plaats te zetten.

Wat is een sleutelprikkel en wat is het belang ervan?

Welke communicatievormen kun je onderscheiden bij de volgende vormen van aangeboren gedrag? a

de bijendans

Welke vormen van aangeboren gedrag ontdek je in de volgende voorbeelden?

b het baltsen van vogels

Hoe bestudeer je het gedrag van een dier objectief? Leg elke stap kort uit.

b Volwassen mensen trekken bij het herkennen

Zijn de volgende vormen van gedrag aangeboren

of aangeleerd? Beschrijf telkens hoe het gedrag de

van bekend persoon heel kort hun wenkbrauwen even omhoog. Wanneer een sprinkhaan in het web van een

overlevingskansen bevordert.

tijgerspin belandt, wordt die volgens een

Een koekoek legt zijn ei in het nest van een

vast patroon in een cocon van spindraden

andere vogel. Zodra het jong uit het ei komt,

ingewikkeld. Daarna dient de spin de prooi een

duwt het de andere eieren uit het nest.

gifbeet toe.

b Meeuwen vliegen achter een tractor aan terwijl c

d Vossen markeren hun leefgebied met een

een boer het veld omploegt.

afscheiding uit hun geurklieren; die bevinden

Een lieveheersbeestje trekt zijn pootjes en

zich op de kop, staart en poten.

Een pauw maakt een vrouwtje het hof door met zijn staart te pronken.

antennen in en doet alsof het dood is als het een predator ziet.

d Katten snuffelen aan elkaar om elkaars lichaamsgeur te leren kennen.

Een pasgeboren zeeschildpad kruipt vanop het strand richting de zee.

THEMA 03

HOOFDSTUK 4 - AAN DE SLAG

179

AAN DE SLAG 8

Welke vormen van aangeleerd gedrag ontdek je in de volgende voorbeelden? a

Een onderzoeker vangt mezen in een bos en

d Een kind in het eerste leerjaar schrijft de nieuwe

biedt ze een voedselkastje aan dat ze moeten

woordjes van die dag tien keer in zijn schrift, daarna

openen met een hendeltje. Na enkele pogingen

leest het de woordjes nog eens voor.

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.

Vrachtwagenchauffeurs merken het lawaai van de

snelweg niet meer op.

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.

Een hond draagt een halsband die een

onaangename trilling geeft als hij zijn terrein verlaat. Uiteindelijk zal de hond het terrein niet

meer verlaten.

Meer oefenen? Ga naar 180

THEMA 03

HOOFDSTUK 4 - AAN DE SLAG

THEMA 03

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

beide partijen

competitie: nadelig voor

interspecifieke

andere partij

één partij, nadelig voor

antibiose: neutraal voor

amensalisme en

(sterft doorgaans niet)

voor andere partij

parasitisme: voordelig

voor één partij, nadelig

andere partij

voedsel)

partij, neutraal voor

voordelig voor één

bacteriën

microflora

door transplantatie

nuttige bacteriën

• concurrentie met

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

IN antimycotica

bestrijding met

vermenigvuldigt zich.

Schimmel

schimmels

besmetting met

van antivirale middelen

bestrijding door gebruik

virussen binnen.

gastheercel dringen

Na interactie met

virussen

besmetting door

interacties met pathogenen

besmetting door

andere partij (dierlijk

partijen

commensalisme:

één partij, nadelig voor

organisme gedood voor

predatie: voordelig voor

mutualisme:

negatieve invloed

voordelig voor beide

positieve invloed

interacties tussen individuen van verschillende soorten

INTERACTIES

themasynthese

181

THEMASYNTHESE

kennisclip gedrag en communicatie

GEDRAG EN COMMUNICATIE

GEDRAG

het sturen van boodschappen

= reactie op prikkel,

veroorzaakt door

motivatie/sleutelprikkel

= COMMUNICATIE • sensitief • auditief • visueel

AANGEBOREN • reflex • FAP

AANGELEERD

in functie van:

• voortplanting • voedsel

• baltsen

• chemisch

• bijendans

• andere: jacht, territorium,

• veiligheid

• samenleven

groepsband

182

THEMA 03

themasynthese

VERHOOGT OVERLEVINGSKANSEN

• imitatie • herhalen en oefenen

• inprenting • klassiek/operant conditioneren • trial-and-error • gewenning • inzicht • stereotiep gedrag

THEMA 04

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

Deze boomkikker vindt alles wat hij nodig heeft nabij een zoetwaterpoel. Hij vindt er bescherming tussen de doornen van een naburige braamstruik, een plek aan de oever om zijn eitjes af te zetten, de insecten die op zijn menu staan en een holte om te overwinteren tussen takken van de houtkant. De poel, met alle levende wezens, vormt zijn ideale leefruimte. Ook voor andere soorten vormt de poel jaar in jaar uit een bron van voedsel, bescherming en goede voortplantingsomstandigheden. Kamsalamanders, geelgerande

van die organismen zorgt.

watertorren, maar ook orchideeën voelen zich er thuis. Het lijkt wel of zo’n poel als vanzelf voor alle noden

` ` ` ` `

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!

183

VERKEN

• uitleggen dat heel wat soorten met elkaar in interactie gaan;

• uitleggen dat organismen afhankelijk zijn van elkaar en van hun omgeving om te kunnen

• uitleggen dat stofomzettingen, stofuitwisselingen en energieomzettingen nodig zijn voor het overleven van mens en dieren; • de rol van enkele biotische en abiotische

overleven;

• met voorbeelden het belang van biodiversiteit voor de mens toelichten.

factoren tijdens een terreinstudie onderzoeken;

JE KUNT AL ...

• uitleggen wat de rol is van producenten, consumenten en reducenten in

voedselrelaties.

JE LEERT NU ...

• de begrippen habitat, biotoop,

levensgemeenschap en ecosysteem

herkennen en gebruiken;

• positieve en negatieve biotische en abiotische factoren in een ecosysteem herkennen;

• aantonen dat levende en niet-levende omgevingsfactoren zowel positieve als negatieve invloeden hebben op het overleven van organismen;

• verduidelijken dat materiekringlopen en energiestroom samen met biodiversiteit bijdragen aan het goed functioneren van een ecosysteem; • illustreren dat ook de mens afhankelijk is van ecosystemen om te overleven.

184

THEMA 04

verken

• hoe natuurlijke veranderingen en menselijke acties het evenwicht binnen een ecosysteem kunnen beïnvloeden;

• uitleggen welke nadelen een verstoring heeft voor mens en natuur; • toelichten hoe de mens een verstoord ecosysteem kan herstellen; • betrouwbare informatie opzoeken over de invloed van klimaatopwarming op ecosystemen en duurzame oplossingen voorstellen.

HOOFDSTUK 1

Î Wat is een ecosysteem? Ecosystemen hebben nog nooit zo onder druk gestaan als nu. Ze worden overal bedreigd door menselijke activiteiten: vervuilde rivieren, rooien van bossen en microplastics in zee zijn daar enkele voorbeelden van. Nochtans zijn wij afhankelijk van die ecosystemen om te overleven. In dit hoofdstuk definiëren we een gezond

LEERDOELEN

ecosysteem en onderzoeken we welke factoren de duurzaamheid van een ecosysteem mee bepalen.

M Je kunt de begrippen habitat, biotoop, levensgemeenschap en ecosysteem omschrijven.

M Je kunt aantonen dat biotische en abiotische factoren in een ecosysteem het overleven van zijn bewoners positief en negatief beïnvloeden.

M Je kunt verduidelijken hoe materiekringlopen en energiestroom bijdragen aan het goed functioneren van een ecosysteem.

M Je kunt het belang van biodiversiteit als bijdrage tot een duurzaam ecosysteem toelichten. M Je kunt illustreren dat de mens afhankelijk is van ecosystemen om te overleven.

M Je kunt voor meerdere stoffen uitleggen welke cyclus ze afleggen in een kringloop en welke energetische

processen daarmee gepaard gaan.

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

De Europese boomkikker (Hyla

arborea L.) is een van de weinige

kikkersoorten die meer dan negentig procent van zijn tijd op het land

doorbrengt. Soms kruipen ze in bomen

video: boomkikker

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 hechtschijfjes bestaan uit vele fijne kanaaltjes waaruit een kleverig vocht komt.

De grasgroene boomkikker leeft vooral in de overgang van struweel naar bos, vlak bij een poel. Voor

Afb. 234 De lange tenen van de boomkikker monden uit in hechtschijfjes waarmee ze aan plantoppervlakken kunnen kleven.

Struweel is een vegetatievorm die vooral uit struiken bestaat.

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.

THEMA 04

hoofdstuk 1

185

Een poel is een geïsoleerde, stilstaande en ondiepe waterpartij die niet met een naburige beek of rivier in verbinding staat. Poelen ontstaan wanneer hemelwater zich in een laagte verzamelt.

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. 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

Afb. 235 De struiken van de houtwal aan de rand van de poel vormen de habitat van de volwassen boomkikkers. Voor de kikkervisjes is het poelwater met waterplanten de habitat.

omgevingstemperatuur) groeien de bevruchte eitjes uit tot kikkervisjes en later tot kleine boomkikkers. De kikkervisjes leven van video: geluid boomkikker

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.

Het overleven van elke aparte boomkikker, dus van een individu, maar ook het overleven van

de gehele soort op één plek hangt af van biotische factoren en abiotische factoren. In de

onderstaande tabel zie je welke levende en niet-levende invloeden de boomkikker ondervindt.

Afb. 236 Libellennimfen eten boomkikkervisjes en beïnvloeden daarmee het aantal boomkikkers rond de poel. Omgekeerd eten volwassen boomkikkers ook volwassen libellen. Ze beïnvloeden op hun beurt het aantal libellen bij de poel.

Biotische factoren die de overlevingskans van de boomkikker beïnvloeden FACTOR

positief

goed ontwikkelde oevervegetatie met houtwallen, strooisellagen, waterkant

negatief

aanwezigheid van muggen, wantsen,

voedsel voor de volwassen boomkikker

kevers, vliegen, libellen, regenwormen … dikke algenlaag op de poel

licht moet kunnen invallen om de poel op te warmen voor de kikkervisjes; kikkervisjes verstikken onder de algen

aanwezigheid van vis en libellennimfen

kikkervisjes worden opgegeten

in de poel aanwezigheid van parasitaire schimmels

infectie van de bek van de kikkervisjes

zoals Batrachochytrium dendrobatidis aanwezigheid van de groene kikker

THEMA 04

overwinterplekken bij een poel

konijnenholen, boomholten aan de

Een strooisellaag is het deel van de bodem waarin je gevallen bladeren of naalden nog kunt herkennen.

186

bescherming tegen roofdieren

struiken en bomen, bv. braamstruiken

Een houtwal is een door de mens aangelegde aarden wal (rond een poel, vijver of weide) met struiken en ook bomen die samen meer dan één bomenrij dik zijn.

VERKLARING

hoofdstuk 1

concurrentie om voedsel

Abiotische factoren die de overlevingskans van de boomkikker beïnvloeden FACTOR positief

VERKLARING

ondiepe, open poelen met veel zonlicht

water warmt goed op en zorgt voor een goede ontwikkeling van de kikkervisjes

glooiende helling naar de poel toe

warm, windvrij microklimaat: onder de 15 °C ontwikkelen de kikkervisjes zich niet in het water, vanaf 20 °C ontwikkelen ze op zeven weken tijd overwinterplekken voor boomkikkers

rondom de poel, bv. tussen lichte kiezel

(van oktober tot maart-april)

geïsoleerde poel die niet met naburige

omdat er geen verbinding is met

beken of rivieren verbonden is

naburig water, blijft de poel visvrij en

ondergrond met vorstvrije holten

worden de kikkervisjes niet opgegeten

negatief

turbulent, troebel, zanderig poelwater

troebel water warmt niet goed

op waardoor de ontwikkeling van kikkervisjes uitblijft

Positieve en negatieve biotische en abiotische factoren voor het leven van een boomkikker

Een boomkikker leeft natuurlijk niet alleen bij en in een poel. 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 goed ontwikkelen wanneer de instroom van karpers of snoek via beken en riviertjes beperkt is. Ook algen in het water en de doornige

Afb. 237 Kamsalamander

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. Alle samenlevende organismen die rechtstreeks of onrechtstreeks een positieve

Afb. 238 Blauwe reiger

of negatieve invloed op elkaar uitoefenen vormen een levensgemeenschap. Terwijl een habitat alle mogelijke leefplaatsen van één welbepaalde soort omschrijft, is een biotoop de leefplek van de gehele levensgemeenschap. Zo vormt het wateroppervlak van de poel de habitat van een bootsmannetje en het doornige struweel naast de poel de habitat van een volwassen boomkikker. De biotoop is dan weer het geheel van poel en oever samen.

THEMA 04

hoofdstuk 1

187

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. Die wantsensoort heeft een stevige steeksnuit waarmee hij een gat kan maken in zijn prooi om hem vervolgens leeg te zuigen. Ook bootsmannetjes leven aan het

Afb. 239 Schaatsenrijder

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 habitat bewonen, zijn het geen

voedselconcurrenten: schaatsenrijders ruimen de in het water gevallen insecten op, terwijl bootsmannetjes geheel andere soorten

Afb. 240 Bootsmannetje

in aantal beperken. Ze hebben dus een

verschillende rol of niche. Daardoor kunnen beide soorten perfect in dezelfde habitat

wonen zonder elkaar weg te concurreren. 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 niche kunnen onmogelijk samenleven in

Afb. 241 Gewone vijverloper

dezelfde habitat.

•

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 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.

188

THEMA 04

hoofdstuk 1

WEETJE Rond de eeuwwisseling stond de boomkikker op de Rode Lijst met de vermelding ‘met

De Rode Lijst is een jaarlijks gepubliceerde lijst waarin naast bedreigde soorten ook beschermingsmaatregelen staan om die soorten weer in aantal te laten toenemen. Overheden en natuurorganisaties baseren zich bij hun beleid en beheer op die lijsten. De lijst wordt opgemaakt door de International Union for Conservation of Nature (IUCN), waarvan tal van landen en natuurorganisaties lid zijn.

uitsterven bedreigd’. Ook in de jaren daarna slonk het aantal roepende mannetjes zorgwekkend tot slechts een honderdtal exemplaren in Vlaanderen. Natuurverenigingen zoals Natuurpunt en tal van lokale overheden merkten dat de boomkikker te lijden had onder predatie door vissen, die poelen toch konden bereiken bij overstromingen: vissen verslinden immers erg veel eieren en kikkervisjes. Ook insijpelend kunstmest, afkomstig van naburige landbouw, leidde tot overdreven algengroei op het poelwater, waardoor kikkervisjes verstikten en beschimmelden onder de algen aan het wateroppervlak. Om de boomkikker te redden, startte poelen. Zo liet men de plassen af en toe droogvallen, waardoor ze weer visloos werden en kikkervisjes meer kans op overleven kregen. Daarbij werden ook het mestrijke bodemslib en vervuild water verwijderd. Oevers werden opgehoogd, wat de poelen windvrij en dus warmer maakte, en braamstruiken werden

Afb. 242 Doelgerichte beheerswerken: om de overlevingskans van de kikkervisjes te verhogen, verwijdert men de vissen door de plas met een pomp droog te trekken.

niet langer gerooid, zodat er meer

men met beheerswerken bij tal van

beschuttingsplekken kwamen. In een

tijdspanne van iets meer dan tien jaar telden de Vlaamse voortplantingsplaatsen weer enkele duizenden exemplaren. Sindsdien doet de boomkikker het weer goed. Zijn aantal

blijft min of meer gelijk: de populatiegrootte schommelt nu rond een evenwichtswaarde.

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.

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.

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 levensgemeenschap zichzelf onderhouden.

THEMA 04

hoofdstuk 1

189

Welke factoren zijn noodzakelijk om een ecosysteem in evenwicht te houden?

2.1

Wat is het belang van voedsel voor het evenwicht in een ecosysteem?

Functies van organismen in een voedselketen

Afb. 243 De koolmees eet in de broedtijd rupsen en insectenlarven.

Afb. 244 Rupsen eten bomen kaal.

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. 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.

rups

koolmees

boomvalk

eikenblad

Afb. 245 Voedselketen

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

Energiearm betekent dat de verbindingen slechts een kleine hoeveelheid energie bevatten.

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. 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.

190

THEMA 04

hoofdstuk 1

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 soorten consumenten. In de voedselketen in afb. 246 eten de rupsen bladeren; het zijn planteneters of herbivoren. De boomvalk voedt zich met dierlijke organismen; het is een vleeseter of carnivoor. Een koolmees eet in het broedseizoen rupsen en larven maar in het najaar en in de winter eet hij vooral zaden. De koolmees is dus een alleseter of omnivoor. 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. Dat is ook het geval bij de mestkever die van dierlijke onverteerde resten in de mest leeft. De hyena en de aasgier zijn eveneens detrivoren die we ook aaseters noemen, omdat ze resten van prooien eten die door carnivoren zijn gedood.

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

eekhoorn

planten

Afb. 246 Voedselketens zijn een onderdeel van een voedselweb.

THEMA 04

hoofdstuk 1

191

Je leerde al dat er in elke gezonde voedselrelatie een evenwicht moet zijn tussen de populaties van de verschillende schakels. Bekijk opnieuw de voedselketen in afb. 245. Als het aantal rupsen daalt, dan hebben de koolmezen te weinig eten en zal ook het aantal koolmezen dalen. Wanneer de rupsen in aantal toenemen, dan zal het aantal koolmezen opnieuw stijgen. Tussen het aantal rupsen en het aantal koolmezen is er een slingerbeweging waardoor het aantal organismen zichzelf in evenwicht houdt. Dat is een ecologisch evenwicht of biologisch evenwicht. In dat evenwicht zijn de aantallen organismen niet constant: het is dus een dynamisch evenwicht. 45 40

aantal

30 25 20 15

5 0

jaren

Grafiek 7 Dynamisch evenwicht in de voedselrelatie tussen rupsen en koolmezen

Verlies van biomassa per trofisch niveau

Uit die fluctuaties in aantal soorten kun je afleiden dat het aantal organismen, en dus ook de hoeveelheid voedsel,

binnen een voedselrelatie kan wijzigen. Dat heeft gevolgen voor de volgende schakels in de voedselketen. Die

consument van de 3e orde heterotroof carnivoor

effecten zijn niet duidelijk af te leiden uit de figuur van een voedselketen of het voedselweb. Daarvoor is er

een andere voorstelling nodig: de

voedselpiramide.

De voedselpiramide is een kwantitatieve voorstelling van voedselrelaties in een ecosysteem. Elke verdieping van de piramide komt overeen met één schakel uit

consument van de 2e orde heterotroof carnivoor

consument van de 1e orde heterotroof herbivoor

de voedselketen of met een bepaald Trofisch is afgeleid van het Griekse woord trofein wat ‘voeden’ betekent.

192

THEMA 04

voedselniveau of trofisch niveau van de piramide. Zo geeft de voedselpiramide

autotrofe producent

het aantal vertegenwoordigers weer dat per schakel in de voedselketens aanwezig is.

hoofdstuk 1

Afb. 247 Voedselpiramide van aantallen

Als je dat voor een bos bekijkt, zie je dat de weergave van de aantallen per 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. In een gezond ecosysteem daalt de biomassa bij de overgang naar een hoger trofisch niveau. Je kunt dan meteen ook zien hoeveel biomassa doorstroomt naar

consument van de 3e orde

consument van de 2e orde

producenten

consument van de 1e orde

een volgend trofisch niveau. Afb. 248 stelt een piramide van biomassa voor.

Afb. 248 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.

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. Dat verlies van biomassa in de voedselpiramide kan men verklaren door: • de verbranding van een deel van de biomassa voor het op gang houden van de eigen levensprocessen, bijvoorbeeld voor het warm houden van je lichaam, voor het transport

van stoffen, voor het doorgeven van impulsen ... Dat deel wordt omgezet in energie, CO2 en

H2O. Dat deel van de opgenomen biomassa kan niet meer als voeding worden gebruikt door

organismen van het volgende trofisch niveau;

• niet opgegeten materiaal: — organismen die sterven zonder dat ze worden gegeten; — prooien die niet volledig worden opgegeten; — de aanwezigheid van onverteerd materiaal in de uitwerpselen.

THEMA 04

hoofdstuk 1

193

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

afgestorven organismen

Afb. 249 Bij de overgang naar een volgend trofisch niveau gaat er biomassa verloren.

Dat betekent 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. 250 (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.

194

THEMA 04

hoofdstuk 1

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

afgestorven organismen

biomassa voor reducenten

Afb. 250 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

lichtenergie

consumenten van de eerste orde

organische stoffen organische stoffen

het ecosysteem. De verloren biomassa wordt door de

consumenten

reducenten uit het ecosysteem

van de tweede orde

gebruikt als energiebron en

omgezet in stoffen die door

producenten worden gebruikt om nieuwe organische stoffen op te

producenten

bouwen. Dankzij de reducenten

organische (afval)stoffen

wordt de voedselketen gesloten en ontstaat er een kringloop van

organische (afval)stoffen

anorganische stoffen

materie of materiekringloop. Dankzij het voortdurende

reducenten

hergebruik van materie kan een ecosysteem gezond blijven.

Afb. 251 Kringloop van materie

THEMA 04

hoofdstuk 1

195

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

organische stoffen

biomassa die niet doorstroomt

naar een volgend trofisch niveau

consumenten

als voedselbron. Zij zetten dat

energierijk organisch materiaal

producenten

organische (afval)stoffen

om in energiearme anorganische stoffen die opnieuw bruikbaar

organische (afval)stoffen

zijn voor de producenten.

Dankzij de reducenten wordt de voedselketen gesloten en

anorganische stoffen

reducenten

ontstaat er een kringloop van materie of materiekringloop.

Die materiekringloop vormt

de basis voor een evenwichtig

ecosysteem; zonder die kringloop kan een ecosysteem zichzelf niet onderhouden.

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.

196

THEMA 04

hoofdstuk 1

transport condensatie

neerslag ademhaling transpiratie

afvoer via oppervlakte ademhaling

verdamping

opname door planten

transport

doorsijpeling in grondwater

Afb. 252 De waterkringloop

producenten

consumenten

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.

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.

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.

THEMA 04

hoofdstuk 1

197

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. 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 ammonium-

ionen (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.

vastleggen van stikstof

producenten

consumenten

De lucht die we inademen, bevat ongeveer 79 % stikstofgas, net zoveel als de uitgeademde lucht. Daaruit kun je afleiden dat onze cellen geen N2 verbruiken.

vrijzetten van stikstof uit anorganische verbindingen

organische stikstofverbindingen

anorganische stikstofverbindingen

stikstoffixerende bacteriën Afb. 253 De stikstofkringloop

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.

De relatie tussen wortelknolbacteriën en de vlinderbloemige is een voorbeeld van mutualisme. Wortelknolbacteriën zetten stikstofgas uit de lucht om in een vorm die bruikbaar is door de vlinderbloemigen. De bacteriën krijgen in ruil van de plant energierijke fotosyntheseproducten. In dat samenlevingsverband hebben zowel de plant als de bacteriën een voordeel.

reducenten

stikstof in organische (afval)stoffen

198

THEMA 04

Stikstoffixatie kan gebeuren via verschillende processen: • tijdens onweer kan atmosferische stikstof (N2) worden omgezet naar nitraat (NO3-) met energie van bliksem. Het gevormde nitraat komt via regen in de bodem terecht;

• stikstoffixerende bacteriën die vrij in de bodem voorkomen, kunnen stikstofgas (N2) uit de lucht vastleggen in ammonium- en nitraationen (NH4+ en NO3-);

• wortelknolbacteriën nemen stikstofgas (N2) op en zetten het gas om in ammonium- en

nitraationen (NH4+ en NO3-). Wortelknolbacteriën zijn stikstoffixerende bacteriën die leven in

wortelknolletjes. Die knolletjes worden gevormd in de wortels van vlinderbloemige planten, zoals klaver.

hoofdstuk 1

Door fixatie van N2 uit de lucht kunnen dus ammonium en nitraat worden gevormd. 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: • tijdens de rotting of ammonificatie wordt stikstof in eiwitten door bacteriën vrijgezet onder de vorm van ammoniumionen (NH4+). Dat is de ammonificatie;

• daarna worden die ammoniumionen (NH4+) door nitrificerende bacteriën in meerdere

stappen omgezet tot nitraationen (NO3-). Dat is de nitrificatie.

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.

voedsel

nitrietbacteriën

ammonium NH4+

organische stof

anorganische stof

nitriet NO2-

anorganische stof

nitrificatie

ammonificatie

nitraatbacteriën

rottingsbacteriën

nitraat NO3-

anorganische stof

nitrificatie

Afb. 254 Rol van bacteriën in ammonificatie en nitrificatie: eerst wordt NH4+ door nitrietbacteriën omgezet tot NO2-. NO2- wordt op zijn beurt door nitraatbacteriën omgezet tot nitraat (NO3-).

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.

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 leven te blijven.

THEMA 04

hoofdstuk 1

199

WEETJE Waarom zijn nitraten schadelijk voor dieren? Als nitraten worden omgezet in nitrieten kunnen ze de werking van hemoglobine grondig verstoren. Hemoglobine zal dan minder goed binden met zuurstofgas, wat tot een zuurstoftekort kan leiden in meerdere weefsels. De huid kan daardoor blauw verkleuren, vandaar de naam blauwziekte of cyanose. Vooral voor zuigelingen kan dat

Afb. 255 Blauwziekte bij een baby

gevaarlijk zijn (blauwziekte bij baby’s).

WATERKRINGLOOP

STIKSTOFKRINGLOOP

transport

condensatie

neerslag

denitrificatie

fixatie

consumenten

ademhaling transpiratie verdamping

producenten

organische N-verbindingen

N in organische (afval)stoffen

consumenten

infiltratie grondwater

anorganische N-verbindingen

•

De waterkringloop is het circuleren van water tussen zee, wolken en neerslag.

•

De stikstofkringloop geeft de weg weer van het stikstofatoom in een ecosysteem.

VA LABO 12

bacteriën reducenten

De belangrijke functies van micro-organismen

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. In de stikstofkringloop zorgen bacteriën en andere micro-organismen er enerzijds voor dat N vrijgemaakt wordt uit afgestorven of onverteerd organisch materiaal, of ze fixeren N2 uit de lucht. Anderzijds verpakken ze N in een vorm die

bruikbaar is voor de stikstofassimilatie in planten.

Afb. 256 Naast riet worden ook andere planten in natuurlijke waterzuiveringssystemen gebruikt..

200

THEMA 04

hoofdstuk 1

Afb. 257 Zuiver stromend water

Ook op andere manieren hebben micro-organismen een belangrijke functie in ecosystemen. Als reducenten zijn micro-organismen belangrijk voor het zelfreinigende vermogen van water. Natuurlijke waterzuiveringssystemen worden meer en meer toegepast om regenwater te zuiveren voor privégebruik. Ook in zwemvijvers is dat een belangrijk systeem. Daarbij wordt vaak riet gebruikt. 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 planten of dieren, naar de bodem zakt, breken de micro-organismen dat af tot anorganische stoffen. Het zuurstofgas 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 organische stoffen. De reducenten sluiten op die manier ook de voedselketen in een aquatisch milieu.

Omdat de reducenten zuurstofgas nodig hebben voor de afbraak van organisch materiaal, is

Aquatisch is het bijvoeglijk naamwoord van het Latijnse woord aqua wat ‘water’ betekent.

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 micro-organismen 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.

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.

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. THEMA 04

hoofdstuk 1

201

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.

nodig voor de groei

bouwstenen

nodig voor herstel van beschadigde weefsels

voedsel energierijke

organische stoffen

nodig voor levensprocessen

of biomassa

nodig om arbeid te leveren

energie

warmte

Afb. 258 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.

voedselniveau 4 consument derde orde

10 J

100 J

1000 J

voedselniveau 3 consumenten tweede orde

voedselniveau 2 consumenten eerste orde

10 000 J

voedselniveau 1 producenten

1 000 000 J

zonne-energie Afb. 259 Piramide van energie in het ecosysteem ‘grasland’

202

THEMA 04

hoofdstuk 1

Uit afbeelding 259 kun je afleiden dat slechts ongeveer 10 % van de chemische energie, die aanwezig is in een bepaald voedselniveau, beschikbaar is voor het volgende voedselniveau. Als er bij elke overgang van het ene naar het andere trofisch niveau energie verloren gaat, bevat de doorgegeven biomassa telkens minder energie. Na het doorlopen van een aantal trofische niveaus bevat de biomassa te weinig energie voor de consumenten; ze bestaat nu uit energiearme organische afvalstoffen. Reducenten kunnen die afvalstoffen wel nog als energiebron gebruiken. Zij zetten dat afval om in anorganische stoffen. In het fotosyntheseproces nemen de producenten die anorganische stoffen op en leggen lichtenergie vast in chemische energie, die wordt ingebouwd in energierijke organische stoffen. Die verbindingen worden dan via de biomassa aan de volgende schakel doorgegeven. In tegenstelling tot materie verdwijnt er dus voortdurend energie uit een ecosysteem. Via de fotosynthese wordt er voortdurend energie toegevoegd. Opdat alle organismen voldoende

energierijk voedsel zouden vinden, is het nodig dat het energieverlies voortdurend wordt

aangevuld. Enkel dan kunnen alle organismen overleven en kan een ecosysteem blijven bestaan.

warmte

energiebron

celademhaling

verlies biomassa

Afb. 260 De energie die per trofisch niveau verloren gaat, kan deels door reducenten worden gebruikt.

THEMA 04

hoofdstuk 1

203

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. Men spreekt daarom van een energiestroom. 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 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.

CO2 atmosfeer

ademhaling

fotosynthese

ademhaling

producenten

organische koolstofverbindingen

consumenten

koolstof in organische (afval)stoffen

koolstofhoudende anorganische stoffen

reducenten

koolstof in organische (afval)stoffen

Afb. 261 De koolstofkringloop

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. Samen met anorganische stoffen of mineralen, zoals nitraten (NO3-) en fosfaten (PO43-), bouwen planten

ook andere organische stoffen op. Vandaar dat we de energierijke organische stoffen ook koolstofverbindingen noemen.

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.

204

THEMA 04

hoofdstuk 1

Je ziet dat celademhaling en fotosynthese het CO2-gehalte in de atmosfeer in evenwicht houden. 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

O2 atmosfeer

O2-opname ademhaling

opname water en CO2 in de fotosynthese

is O2 onmisbaar.

producenten

zuurstof in organische stoffen

consumenten

zuurstof in organische (afval)stoffen

zuurstofhoudende anorganische stoffen

reducenten

zuurstof in organische (afval)stoffen

Afb. 262 De zuurstofkringloop

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.

THEMA 04

hoofdstuk 1

205

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.

2.3 Waarom is biodiversiteit noodzakelijk voor een evenwichtig ecosysteem?

Net zoals de hoeveelheid CO2 en O2 binnen een ecosysteem op peil wordt gehouden, moet

er voor alle stoffen binnen een gezond ecosysteem een evenwicht zijn tussen productie en

verbruik. De aanmaak van energierijke organische stoffen of biomassa door de producenten

moet in balans zijn met het verbruik ervan door de consumenten. Continue materiekringlopen en energiedoorstroming zijn twee drijvende krachten voor het succesvol behouden van evenwicht in een gezond ecosysteem.

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 en sneller herstellen als eenzelfde functie

binnen een ecosysteem door meerdere soorten wordt uitgeoefend. Ecosystemen waarin verschillende soorten eenzelfde rol delen, zijn minder kwetsbaar; ze hebben een hogere weerstand. Wanneer de functie van één soort uitvalt, kan die immers worden overgenomen door een andere soort. Tijdens de broedperiode eten koolmezen

Afb. 263 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.

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. De grote diversiteit aan soorten is dus een goede verzekering voor het behoud van het ecosysteem. Ecosystemen met een lage diversiteit, zoals bij monoculturen in de landbouw gebruikelijk is, zijn daardoor veel gevoeliger voor ziekten dan natuurlijke systemen.

206

THEMA 04

hoofdstuk 1

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. 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. 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 bronnen 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 daarop een invloed.

• 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 aanwezigheid van bepaalde schimmels of van vissen het uitsterven van 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.

• De afwezigheid van licht of water, te lage temperaturen of troebel water zijn abiotische factoren die het overleven van de boomkikker bedreigen. Die abiotische factoren zijn essentieel voor heel wat organismen. Ook andere abiotische factoren kunnen een rol spelen: ze kunnen de groei van planten beïnvloeden, bepalen waar planten en dieren aangetroffen

worden en waarom vogels migreren. Abiotische factoren zoals temperatuur, windsnelheid, vochtigheid, zonlicht en schaduw zijn verbonden met het klimaat.

• Ook de input van energie heeft een invloed. Zo is licht noodzakelijk voor fotosynthese, een proces dat zorgt voor de blijvende instroom van energie in een ecosysteem én voor de productie van biomassa.

• De productie van biomassa of van energierijke organische stoffen is dan weer rechtstreeks verbonden met materiekringlopen. De aanwezigheid van koolstofdioxide (CO2) en water (H2O)

is noodzakelijk voor fotosynthese, planten hebben nitraten (NO3-) nodig voor de opbouw van

eiwitten en dieren moeten dan weer andere organismen eten om aan de nodige stikstof te

geraken.

licht

materiekringloop

fotosynthese

= abiotische

→ planten

factor

= biotische factor

biomassa energiestroom

Afb. 264 Biotische en abiotische factoren, materiekringlopen en energiestroom in een ecosysteem zijn met elkaar verbonden.

Andere abiotische factoren hebben betrekking op de bodem, bijvoorbeeld de zuurtegraad (pH) en het mineraalgehalte. De invloed van abiotische factoren is vaak indirect. Zo kan de pH van de bodem bepalen of de kringloop van voedingsstoffen kan plaatsvinden of kan de windsnelheid bepalen hoe (ver) zaden worden verspreid. Op die manier beïnvloeden abiotische factoren het overleven van planten en dieren. De abiotische factoren zijn bepalend voor de biotoop van de levensgemeenschap. THEMA 04

hoofdstuk 1

207

Verandering van de abiotische factoren in een ecosysteem leiden tot (extreme) problemen voor het overleven van sommige organismen. Planten die aangepast zijn en maar kunnen overleven bij relatief lage temperaturen worden bedreigd door stijgende temperaturen die het gevolg zijn van de klimaatverandering.

koolstof water stikstof zuurstof

MATERIEKRINGLOOP

biotisch • planten • dieren • bacteriën • schimmels

abiotisch • water • bodem • lucht • zonne-energie

koolstof water stikstof zuurstof

Afb. 265 Materiekringloop, een wisselwerking tussen biotische en abiotische factoren

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.

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.

208

THEMA 04

hoofdstuk 1

Ecosysteemdiensten worden in vier groepen ondergebracht, nl. de producende, regulerende,

culturele en ondersteunende diensten.

Afb. 266 Ecosysteemdiensten: een waaier van voordelen die ecosystemen aan mensen leveren.

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.

Afb. 267 Fruit is een bron van vitaminen, mineralen en voedingsvezels

Afb. 268 Katoen is een belangrijke natuurlijke vezel in de textielindustrie.

THEMA 04

hoofdstuk 1

209

• Daarnaast zorgen ecosystemen ook voor indirecte producten zoals 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.

In Westerse landen wordt ongeveer 25 % van alle geneesmiddelen vanuit moleculen van planten bereid.

Afb. 269 Bronwater dat natuurlijke filtering onderging doorheen de bodem van een loofbos.

Afb. 270 Uit de naalden van sommige taxussoorten wordt de grondstof gewonnen voor een kankermedicijn.

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. • Zo vormen bossen als ecosysteem een belangrijke buffer tegen de opwarming van het klimaat.

— De producenten zorgen er via de fotosynthese voor dat de grote hoeveelheden CO2, die

vrijkomen bij verbrandingsprocessen, opnieuw in biomassa vastgelegd worden. CO2 is een broeikasgas; het houdt de warmte op aarde vast. Door die omzetting naar

biomassa stijgt de temperatuur minder snel.

— Bomen hebben ook een sterk afkoelend

effect, omdat ze via hun bladeren water verdampen. In dat verdampingsproces wordt immers heel wat warmte aan de omgeving onttrokken.

— Bovendien spelen bossen een

belangrijke rol in het verbeteren van de luchtkwaliteit door de filtering van fijn

Afb. 271 Bossen leveren regulerende ecosystemen: ze bufferen tegen klimaatopwarming, zuiveren de lucht en houden water vast.

stof uit de lucht.

— Daarnaast zijn bossen nuttig bij overvloedige regens: ze reageren als een spons. Daardoor

210

THEMA 04

houden ze grote hoeveelheden water vast in de bodem en beschermen ze tegen overstromingen. Dat is bij droogte een voordeel: de bodem droogt immers minder snel uit.

hoofdstuk 1

• Andere grote ecosystemen zoals waterstromen, meren en zoetwaterplassen hebben dan weer een zelfreinigend vermogen en kunnen vervuiling (gedeeltelijk) wegnemen. Vervuild water kan via biologische processen door micro-organismen immers gezuiverd worden: vele soorten heterotrofe bacteriën en bacterie-etende eukaryoten helpen om het water te zuiveren. De mens kopieerde zelfs die regulerende ecosysteemdienst om het rioolafvalwater te zuiveren. Dat zelfreinigende vermogen is belangrijk. Daardoor wordt de kwaliteit van het water geregeld, wat dan weer essentieel is voor het behoud van bijvoorbeeld het visbestand, of voor de

Afb. 273 Bacteriën en eukaryote eencelligen verwerken het afval in afvalwater.

Afb. 272 In een rioolwaterzuiveringsinstallatie verwerken heterotrofe bacteriën en eukaryote eencelligen hoopjes (organisch) afval. Daardoor zinkt het geheel naar de bodem (als slib) en blijft er gezuiverd water bovenop staan, dat vanuit een overloopvat weer de natuur in kan.

beschikbaarheid van water voor het bevloeien van landbouwgronden.

Soms zijn het specifieke organismen die vanuit een ecosysteem een heel belangrijke regulerende bijdrage leveren aan de naburige ecosystemen of aan de mens.

• Hommels en bijen bestuiven vanuit

een grasland of heide de bloemen van andere ecosystemen of de fruitbomen

op plantages. Op die manier starten ze

de ontwikkeling van zaden en vruchten

op. Die organismen zijn cruciaal. Zo weet men dat meer dan 75 % van de planten die bestuivers nodig hebben voor hun

voortplanting en schat men dat minimaal 35 % van de wereldvoedselproductie

volledig afhankelijk is van de bestuiving

door dieren.

Afb. 274 Een bijenwerkster beschikt over stuifmeelkorfjes om stuifmeel te transporteren. Dat stuifmeel dient als (eiwitrijk) voedsel voor de bijenlarven, maar bestuift bij dat transport ook aangeraakte bloemen die daarna zaad en vruchten kunnen vormen.

• Er bestaan ook planten, zoals zinkboerenkers, die zware metalen, zoals zink of cadmium, uit de bodem opnemen, waardoor de mens, maar ook tal van andere organismen, geen vergiftiging meer kunnen oplopen. Zonder die organismen zou het opruimen van afval en gifstoffen veel duurder zijn.

Afb. 275 Zinkboerenkers is een plant die zware metalen zoals zink of cadmium uit de bodem kan opnemen.

THEMA 04

hoofdstuk 1

211

• Ook plagenbestrijders als de roofwantsen en oorwurmen die de perenbladvlo onder controle houden, laten een tuinbouwer besparen op chemische bestrijdingsmiddelen. Verlies van ecosystemen als een heide of grasland zou die predatorinsecten snel doen verdwijnen en daardoor leiden tot verlies van opbrengst door plagen. Bossen vangen dus veranderingen in temperatuur en vochtigheid op. Dankzij die

Afb. 276 De perenbladvlo laat een zoete vloeistof achter op peren, waardoor een laagje zwarte schimmel de peren moeilijk verkoopbaar maakt. Tuinbouwers experimenteren daarom volop met het uitzetten van oorwurmen. Die natuurlijke vijand eet de eitjes van de perenbladvlo.

regulerende dienst blijft het bijvoorbeeld

mogelijk om voldoende voedsel te telen. Zo blijft die productiedienst, het leveren van voedsel, gevrijwaard. Ook de regulerende werking van een waterpartij is belangrijk om bepaalde

productiediensten, zoals het leveren van vis of voeding, te behouden. Daarnaast kunnen

regulerende ecosysteemdiensten ook de nadelige invloeden van een verstoring op bepaalde productiediensten beperken.

WEETJE

Afb. 277 Spreiding en voorkomen aantal hittegolfgraaddagen in de zomer van 2020 (Vlaanderen)

Uit afb. 277 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.

212

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 welbevinden, die ecosystemen kunnen bieden.

Afb. 278 De esthetische waarde van de natuur

indirecte niet-materiële voordelen, zoals je

Het belang van ecosystemen voor het geestelijk welzijn werd ook al in oude beschavingen

aangetroffen. Al meer dan 20 000 jaar geleden tekenden 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 als

geestelijke ontspanning. Contact met groen

zorgt bovendien voor een betere ontwikkeling van kinderen.

Afb. 279 Wandelen in een groene omgeving

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.

Afb. 280 Fotosynthese is noodzakelijk voor alle levende organismen. Zonder dat proces zou er onvoldoende zuurstof zijn.

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 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. THEMA 04

hoofdstuk 1

213

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.

214

THEMA 04

hoofdstuk 1

AAN DE SLAG 1

In een grote vijver zonder vervuiling en verstoring

houdt de snoek de brasempopulatie in toom.

Op welke micro-organismen wordt gerekend voor de stikstofbemesting van de bodem?

Wanneer er – om welke reden dan ook – een forse

b Welke stofomzetting voeren die organismen

toename van het aantal brasems optreedt, dan

door?

zorgen die voor het opwoelen van bodemslib

Wat is de naam van dat proces?

tijdens het zoeken van voedsel. Dat vertroebelt het water, waardoor er minder licht bij de

De aarde heeft ongeveer 10 miljard hectare nuttige aardoppervlakte die over een populatie

niet alleen de groei van planten, maar ook de jacht

van 7 miljard mensen moet worden verdeeld.

van snoeken.

Een eenvoudige berekening toont aan dat elke

onderwaterplanten kan. Troebel water belemmert

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?

Waarom kun je een meer als een voorbeeld van

een ecosysteem beschouwen?

b Welke biotische factor wordt in de tekst vermeld? c 2

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. 1

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.

Raapzaad is een gewas dat als biobrandstof belangrijk is. Daarnaast kan het als groenbemester worden ingezet en zal het

Veel tuinders verwarmen hun serres met aardgas.

daardoor tegen bodemerosie bescherming

Sommigen leiden de verbrandingsgassen van de

bieden. De bloemen zijn bovendien een bron

verwarmingsketels door de serres.

van nectar voor honingproductie. Noteer bij de

verschillende functies van raapzaad de passende

Waarom doen tuinders dat?

ecosysteemdienst.

b Van welke materiekringloop is dat een illustratie?

Sommige gemeenten noemen zich graag

Voor groenbemesting op akkers wordt vaak voor

bloemengemeente. Welke ecosysteemdienst is

vlinderbloemigen gekozen.

hieraan gekoppeld?

Meer oefenen? Ga naar THEMA 04

. hoofdstuk 1 - AAN DE SLAG

215

HOOFDSTUK 2

Î Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht? 66 miljoen jaar geleden kwam er abrupt een einde aan het tijdperk van de dinosauriërs. Wellicht zorgde de enorme impact van een meteorietinslag voor een lange tijd voor een donkere atmosfeer rond de aarde: er

kon tijdelijk veel minder licht het aardoppervlak bereiken. Hoewel er nog altijd genoeg materie beschikbaar was om de kringlopen te laten draaien, kon er niet genoeg zonne-energie invallen om via de fotosynthese

voldoende energierijke stoffen aan te maken. Mogelijk werd er daardoor te weinig biomassa aangemaakt om erg grote organismen, zoals de dinosauriërs, van voldoende energierijk voedsel te voorzien. Het wegvallen

van een grote hoeveelheid biomassa veroorzaakte de verstoring van tal van ecosystemen, wat de toenmalige biodiversiteit niet ten goede kwam. LEERDOELEN

M Je kunt duiden hoe natuurlijke veranderingen het evenwicht binnen een ecosysteem beïnvloeden. M Je kunt uitleggen hoe de mens het evenwicht binnen een ecosysteem kan verstoren. M Je kunt de nadelige gevolgen van een verstoring toelichten en daarbij het wegvallen van ecosysteemdiensten beschrijven.

M Je kunt toelichten hoe de mens in een verstoord ecosysteem voor herstel kan zorgen.

Welke veranderingen kunnen ecosystemen beïnvloeden?

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;

• 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.

216

THEMA 04

Hoofdstuk 2

Afb. 281 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

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.

Het is verbazingwekkend hoe snel verschillende ecosystemen elkaar opvolgen: 1

Op een constructiesite ligt een braakliggend stuk grond.

Klaprozen, wilgenroosjes en vingerhoedskruid zijn pionierplanten: zij zijn de eerste plantensoorten die zich op de grond vestigen en vormen de pioniervegetatie. Welke plantensoorten deel zullen uitmaken van de pioniervegetatie hangt grotendeels af van welke zaden door de wind op die plaats komen aangewaaid, en welke planten kiemkrachtige zaden (met voldoende reservevoedsel) in de bodem hebben achtergelaten. Soms kunnen die zaden daar al vele jaren liggen alvorens te ontkiemen.

Vrij snel volgen de vlinderbloemige planten. Een voorbeeld daarvan is brem. Omdat die plant wortelknolbacteriën heeft die in mutualisme leven en de plant voorzien van energiearme anorganische meststoffen (ammonium, nitraat) kunnen zij op de weinig vruchtbare bodem leven.

THEMA 04

Hoofdstuk 2

217

Omdat de vlinderbloemige soorten de bodem met stikstofverbindingen verrijken, zullen vanaf nu ook meer stikstofminnende planten beginnen groeien. Daaruit kun je afleiden dat de extra instroom aan stikstofverbindingen – een invloed op de materiekringloop – een verandering van het ecosysteem veroorzaakt. Een dicht struweel van vlier, braam en andere struiken overgroeit na een paar jaar de eenjarige pionierplanten. Meerjarige plantensoorten kunnen immers groeien op een bodem die veel energiearme anorganische voedingstoffen bevat. 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. 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. Uit dit voorbeeld kun je afleiden dat de extra instroom aan stikstofverbindingen, een invloed op

de materiekringloop, dus een verandering van het ecosysteem veroorzaakt. Afhankelijk van de aanwezige planten die het gebied achtereenvolgens komen innemen, 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.

De samenstelling van levensgemeenschap, biotoop en relaties wijzigt niet langer.

Ontdek de successie van een zoetwaterplas. Scan de QR-code!

Uiteindelijk ontstaat er een bos: dat vormt dan een finaal ecosysteem in evenwicht of een climax.

Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

Afb. 282 Van successie tot climax

Natuurlijke klimaatverandering

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.

218

THEMA 04

Hoofdstuk 2

Op het einde van de jongste ijstijd bijvoorbeeld steeg de gemiddelde temperatuur plots zo snel dat ecosystemen als toendra en (zomerse) 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

Afb. 283 Ongeveer 4000 jaar geleden stierven mammoeten uit in NoordSiberië.

te voeren op een veranderende zonneintensiteit, vulkanische activiteit, natuurlijke

veranderingen in broeikasgasconcentraties in de atmosfeer, fluctuerende aardbewegingen rond

de zon enz. Op afbeelding 284 zie je hoe vulkanische activiteit voor zure gaswolken en daardoor voor een minder transparante atmosfeer zorgt. De zonne-energiestroom naar de aarde neemt af en het wordt kouder op aarde. De vulkanische deeltjes in de lucht zijn zo klein dat

zonnestraling geraakt minder goed door dikkere atmosfeer

ze meerdere jaren aanwezig

kunnen blijven.

gaswolk

afkoeling

Afb. 284 Afkoeling door gebrek aan zonlicht dat het aardoppervlak bereikt

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

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. THEMA 04

Hoofdstuk 2

219

Omdat vaak niet alle meststoffen

zonlicht

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

NH4+ en NO3–

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. De extra instroom van bijvoorbeeld

Eutrofiëring komt van het Griekse eu (goed) en trofein (voeden).

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

Afb. 285 Eutrofiëring kan zorgen voor het sterven van de gehele levensgemeenschap, en dus voor het verdwijnen van een ecosysteem.

een zoetwaterplas, waardoor onderwaterplanten zullen afsterven. De aanmaak van zuurstofgas

daalt.

Afb. 286 Draadalgen

Afb. 287 Eutrofiëring zorgt voor een woekering van draadalgen die nagenoeg het volledige wateroppervlak van het zonlicht afsluiten.

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.

Afb. 288 Massale vissterfte door hypoxie

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: de plas sterft. 220

THEMA 04

Hoofdstuk 2

Er zijn ook andere ecosystemen, zoals heide en graslanden, die onder stikstofverrijking kunnen

LABO 13

lijden. Denk maar aan het verdwijnen van soorten zoals de struikhei op de heide of bloeiende kruiden in graslanden. Ze worden overwoekerd door stikstofminnende planten als brandnetel, kleefkruid en hondsdraf. Daardoor verdwijnen ook bestuivers en daarna ook de predatoren van die bestuivers. Minder bestuivers betekent ook minder ecosysteemdiensten: landbouwers zien hun opbrengsten afnemen op akkers in de buurt. De stikstofverrijking heeft dus verregaande gevolgen: de biodiversiteit neemt af, de

materiedoorstroming verandert en de ecosysteemdiensten nemen af.

Afb. 289 Braam (links), kleefkruid (midden) en hondsdraf (rechts) zijn dominante planten in een stikstofrijke bodem.

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).

WEETJE

Het Mestactieplan omvat de volgende maatregelen:

• in mestverwerkingsinstallaties worden ammonium en ammoniak achtereenvolgens omgezet tot nitraat (nitrificatie) en het onschadelijke stikstofgas (N2). Daardoor kunnen ammonium en nitraat niet instromen in naburige ecosystemen;

• landbouwers worden gestimuleerd om groenbemesters te gebruiken. Groenbemesting is het natuurlijk bemesten van de grond via het extra telen van planten om die vervolgens onder te ploegen. Daarbij worden vlinderbloemigen gezaaid in de periode voor of na het telen van een landbouwgewas. Dankzij stikstoffixatie worden zo lokaal extra voedingstoffen in de bodem gebracht, zonder dat er een overmaat ontstaat. Bovendien zal de ondergeploegde groenbemester meer organisch materiaal in de bodem brengen,

wat de bodemstructuur verbetert.

Daarnaast worden huishoudens gestimuleerd om hun organisch afval zelf te composteren en niet naar het containerpark te brengen. Door in eigen tuin detrivoren en reducenten aan het werk te zetten in de composthoop, wordt de eventuele stikstofverrijking vanuit het huishoudelijke afval verspreid over een groter oppervlak. Bovendien moet het niet meer worden getransporteerd, wat ook voor een uitstootvermindering zorgt. Door compost in de eigen moestuin op te vangen en te

Afb. 290 Composteren in eigen tuin

gebruiken, kun je zelf gezonde groenten en fruit kweken.

THEMA 04

Hoofdstuk 2

221

Ook door het actief beheren van ecosystemen die onder druk staan van een te hoge stikstofhoeveelheid, kan men de stikstofverrijking ongedaan maken. Heideplanten groeien vooral op arme, zure zandgronden en zijn gevoelig voor stikstofverrijking. Door de begroeiing, de strooisellaag en het humuslaagje van de bodem te verwijderen, worden de stikstofrijke lagen en de stikstofminnende planten weggeschraapt. Dat noemen we plaggen. Daardoor blijft een kale, stikstofarme bodem

Afb. 291 Tijdens het plaggen wordt uitsluitend de bovenste bodemlaag verwijderd, zelden dieper dan de eerste 10-20 cm van de bodem.

achter. Minder ingrijpende manieren zijn begrazing door schapen, geiten en runderen, of maaien. Na het begrazen en plaggen is de bodem weer stikstofarm en los. Dat verhoogt de biodiversiteit meteen: graafbijen, die hun nestholtes in een warme, zanderige bodem willen bouwen, kunnen

zich weer voortplanten en dus later weer meer gewassen bestuiven. Zo leveren ze een bijdrage aan hun ecosysteemdienst. Ook komen er weer meer rupsendoders voor. Zij begraven hun

prooien, de rupsen, in een gangetje in het zand en leggen hun eitjes erin. Het overleven van de

graafwesp behoedt naburige landbouwers voor een volgende rupsenplaag.

Afb. 292 Een graafbij nestelt in het zand.

Afb. 293 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.

222

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. Dat is economisch voordelig, want je kunt als boer je machines afstemmen op je gewas, gericht bemesten enz. Dat maakt het productieproces goedkoper en de prijs voor de consument lager. Tegelijk is monocultuur 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.

• 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

Slechts enkele soorten zullen de monocultuur dus als leefplek uitkiezen.

gewenste gewas weghouden, ze

belanden ook in de omliggende

ecosystemen en doden daar andere

Afb. 294 Het gebruik van pesticiden heeft schadelijke gevolgen.v

bloeiende planten. Bijen en hommels

worden zo het slachtoffer van een tekort aan voedsel;

— 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.

bloem

bij

libel

valk

Afb. 295 Ophoping van giftige stoffen uit pesticiden in een voedselketen

THEMA 04

Hoofdstuk 2

223

LABO 14

• 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.

indringen van lucht en warmte

warme bovenlaag

koele bovenlaag

kruimelige stuctuur

terugkaatsing van de warmte

zeer langzame bodemopwarming

warmte lucht

Afb. 297 Koele bovenlaag van de bodem door bodemverdichting

Afb. 296 Opwarming van de bovenste bodemlaag door een goede bodemstructuur

Dat heeft meerdere gevolgen:

— zaden kunnen minder makkelijk kiemen en jonge plantjes zullen minder makkelijk wortel vormen;

— regenwater zal makkelijker afstromen;

— door de bodemverdichting ontstaat er een gebrek aan zuurstofgas rond de haarwortels

van planten. Die nemen daardoor moeilijker water en voedsel op. De planten groeien dan trager en de opbrengst vermindert, zelfs bij bemesting. Ook reducenten die de planten van voedsel moeten voorzien, zullen moeilijker kunnen overleven. Bovendien zal een dichte

structuur de bodem gevoeliger maken voor parasitaire schimmelinfecties.

Dat alles leidt ertoe dat de materiekringloop stokt.

WEETJE

Toen landbouwers in de jaren vijftig van de

vorige eeuw grote hoeveelheden pesticiden

(zoals DDT) begonnen te gebruiken, zakten de populaties slechtvalken in elkaar. De slechtvalk kreeg als toppredator heel veel gif binnen. DDT zorgde er immers voor dat kalk onvoldoende werd afgezet in de eierschaal. De dikte van de schaal nam daardoor zo sterk af dat de broze eieren kapotgingen. De voortplanting van de

Afb. 298 Een slechtvalk voedt zich meestal met vogels die hij vangt tijdens een razendsnelle (tot 300 km/h) duikvlucht.

slechtvalk viel praktisch volledig stil. In de jaren zestig verdween de soort volledig uit België. Door het verbod op pesticiden, en dankzij beschermingsprogramma’s in heel Europa, is de slechtvalkpopulatie de jongste decennia aan een langzaam herstel begonnen.

224

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.

Wisselteelt wordt ook wel eens teeltrotatie of vruchtwisseling genoemd.

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

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

Afb. 299 Agroforestry is een alternatief voor monocultuur.

ruimte voor insijpeling van regenwater.

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 schuilen overwinteringsplekken voor die insecten.

THEMA 04

Hoofdstuk 2

225

VOORBEELD BIOLOGISCHE PLAAGBESTRIJDERS predatorinsecten

prooien

lieveheers-

bladluizen, spintmijten

beestjelarven

(bv. bij sperziebonenteelt)

perenbladvlo

oorwurmen

roofwantsen

(bv. bij perenteelt)

sluipwesplarven

zweefvlieglarven

Afb. 300 Biologische plaagbestrijders en hun prooien die gewasschade veroorzaken.

226

THEMA 04

Hoofdstuk 2

rupsen, bladluizen, perenbladvlo

bladluizen, witte vlieg (bv. bij katoenteelt)

bladluizen (bv. bij paprikateelt)

WEETJE Als natuurlijke plaagbestrijding onvoldoende blijkt, kan men ook selectieve pesticiden inzetten. Die bestrijdingsmiddelen doden enkel de plaagorganismen en niet andere samenlevende soorten. Wetenschappers ontwikkelden die selectieve bestrijdingsmiddelen door moleculen te creëren die enkel voor één specifieke soort dodelijk zijn.

een korte 'halfwaardetijd'. Dat is de tijd waarna van een oorspronkelijke hoeveelheid stof nog precies de helft over is. Ze worden een korte tijd na het inbrengen in het plaagorganisme vanzelf afgebroken. Daardoor gebeurt ook accumulatie van

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

die stoffen in de hogerliggende trofische niveaus niet meer en verkrijgt men een bijkomende

bestrijdingsmiddel 1 t1/2 = 4 uur bestrijdingsmiddel 2 t1/2 = 20 uur

Mannelijke schadelijke insecten worden dan naar feromoonvallen gelokt

32 40 tijd (uren)

met bepaalde vrouwelijke

neveneffecten.

plaagbestrijding ingezet.

Grafiek 8 De halfwaardetijd van twee bestrijdingsmiddelen: bestrijdingsmiddel 1 is selectief en heeft een veel kortere halfwaardetijd.

veiligheid tegen onbedoelde

Ook feromonen worden bij

moleculen hebben bovendien

actief percentage van initiële besproeiing

De selectieve pesticide-

geurstoffen. De mannetjes

worden daardoor aangetrokken en blijven kleven op een

Afb. 301 Feromoonval

lijmplaat of worden gevangen in

een pot en sterven. Op die manier kunnen de mannelijke plaaginsecten de wijfjes niet meer bevruchten en zijn er minder nakomelingen.

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

Inheemse soorten zijn soorten die eigen zijn aan het lokale ecosysteem.

larven van andere soorten lieveheersbeestjes waardoor ze een bedreiging vormen voor de inheemse soorten. De ecosysteemdiensten van lieveheersbeestjes komen daardoor in gevaar. Afb. 302 Aziatisch lieveheersbeestje

THEMA 04

Hoofdstuk 2

227

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. Hieronder ontdek je verschillende invasieve soorten in België en hun herkomst.

exoot: halsbandparkiet origine

Centraal-Afrika, Zuid-Azië

introductie

Sommige halsbandparkieten ontsnapten per

ongeluk bij vogelverzamelaars.

invasieve

invloed op inheemse

soorten

Afb. 303 Boomkruiper

Afb. 304 Grote bonte specht

Ze nemen nestplaatsen in van de boomkruiper en de grote bonte specht. Die soorten kunnen zich daardoor niet meer voortplanten. Die

schakels in de voedselketen verdwijnen, waardoor de biodiversiteit afneemt. Sommige schadelijke insecten worden niet langer opgegeten.

exoot: Amerikaanse stierkikker origine

Noord-Amerika

introductie

Vanaf 1932 werd de Amerikaanse stierkikker in Europa ingevoerd voor de productie van kikkerbillen.

invasieve

Ze eten watersalamanders, kleine kikkers

invloed op

waaronder de boomkikker, kleine vogels

inheemse

(kuikens van waterhoenen en wilde eenden),

soorten

insecten en reptielen …

bestrijding

De kikkers worden actief gevangen met sleepnetten en fuiken.

228

THEMA 04

Hoofdstuk 2

exoot: Amerikaanse vogelkers origine

Amerika

introductie

In de 17e eeuw werd de soort naar Europa gebracht als sierboom voor in parken en arboreta. Tweehonderd jaar later plantte men de boom aan voor de houtproductie.

invasieve

Jonge inheemse planten worden door

invloed op

Amerikaanse vogelkers overschaduwd, waardoor

inheemse

hun overlevingskansen sterk verminderen.

soorten

Daarnaast zorgt de bladafval voor een

bestrijding

verminderde bodemkwaliteit.

Natuurverenigingen rooien actief de Amerikaanse vogelkers.

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 dezelfde 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 …

THEMA 04

Hoofdstuk 2

229

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.

1 3

Bladverliezende bomen zoals wintereik, zomereik, beuk en es vormen sleutelsoorten in het ecosysteem van een loofbos. Door de

klimaatopwarming vertonen die soorten hun

knopbreuk (bladontvouwing) elk jaar vroeger

en dat beïnvloedt de bloeiende ondergroei, met bv. bosanemonen, heel erg. Tegelijk zorgt de

klimaatverandering ervoor dat het langer warm

blijft, waardoor ook de verkleuring en de val van het blad wordt uitgesteld.

In een serre valt zonlicht doorheen het glas op de

donkere bodem. Op die plek wordt het zonlicht

omgezet in twee andere energievormen: warmte

en infraroodstraling. Door de warmte die ontstaat, zal de temperatuur van de bodem toenemen.

Onder warmte verstaan wetenschappers immers

het sneller gaan trillen en bewegen van (bodem)

moleculen: dat maakt ook dat de met de bodem

botsende luchtmoleculen sneller gaan trillen en bewegen, waardoor ook de ruimte in de serre

opwarmt. Die warme luchtmoleculen kunnen niet

Leg uit waarom de vroege knopbreuk in de

lente de biodiversiteit van een loofbos kan veranderen. Leg aan de hand van deze sleutelsoorten uit

weg uit de serre. De energie onder de vorm van

hoe de regulerende ecosysteemdienst van

infraroodstraling verlaat de serre voor het grootste

bestuiving komt te vervallen.

deel: glas laat een groot deel van het infrarode licht door. Klimaatopwarming wordt op dit moment voor een groot deel veroorzaakt door broeikasgassen

De zee en de atmosfeer wisselen voortdurend CO2 uit. Door de grote hoeveelheid in de lucht neemt

zoals CO2, CH4 en andere gassen.

het water steeds meer CO2 op. Dat heeft geleid tot

door broeikasgassen met het serre-effect te

In een zuur milieu kunnen bepaalde organismen

Raadpleeg betrouwbare bronnen om de opwarming

niet langer voldoende calciumcarbonaat (CaCO3)

vergelijken.

een verzuring van de oceaan (daling van de pH).

opbouwen ter bescherming. Bovendien leidt Door de

de verhoogde CO2-concentratie tot een grotere

klimaatverandering

hoeveelheid aan algen. Die zijn vaak giftig omdat

ontstond de

ze toxinen maken. De klimaatopwarming zorgt

bezorgdheid of

daarnaast nog eens voor een verlengd groeiseizoen

koolmezen wel zullen

van de algen.

overleven als soort.

om zich te beschermen.

Zoek op en leg uit: a

waarom men dat denkt;

b Zoek ook de chemische reactie op die duidelijk maakt hoe CaCO3 in een zure omgeving

b welke ecosysteemdienst daarmee zou

afgebroken wordt.

wegvallen; c

of de bezorgdheid terecht is.

Zoek op welke organismen CaCO3 nodig hebben

Zoek de namen van enkele giftige algen uit de zee op.

230

THEMA 04

Hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

Sommige invasieve soorten doen het bij ons bijzonder goed. De klimaatopwarming maakte van

onze regio een ideale leefplek voor die soorten.

Zoek uit welke biotoop een reuzenbalsemien

graag bewoont. Benoem daarbij drie abiotische factoren.

b Leg uit waarom de reuzenbalsemien een exoot is. 6

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 THEMA 04

. Hoofdstuk 2 - AAN DE SLAG

231

THEMASYNTHESE

kennisclip

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

organische stoffen

gesloten en ontstaat er een kringloop van materie of materiekringloop. Voor een ecosysteem zijn de vier belangrijkste materiekringlopen: • de waterkringloop, • de stikstofkringloop, • de koolstofkringloop,

consumenten

producenten

organische (afval)stoffen

anorganische stoffen

reducenten

• de zuurstofkringloop.

organische (afval)stoffen

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

celademhaling

232

THEMA 04

THEMASYNTHESE

verlies biomassa

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 zijn invloeden van de niet-

Biotische factoren

Abiotische factoren

Biotische factoren zijn invloeden van andere

levende wezens op het overleven en voorkomen

van een soort.

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

levende omgeving op het overleven en voorkomen

Een ecosysteem is het geheel van abiotische en biotische interacties binnen een

levensgemeenschap en haar biotoop dat ervoor zorgt

ECOSYSTEEMDIENSTEN

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.

THEMA 04

THEMASYNTHESE

233

THEMASYNTHESE natuurlijke invloeden

• successie

Ecosysteem bij climax

Ecosysteem bij start successie

• 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

234

THEMA 04

THEMASYNTHESE