GENIE Biologie KathOndVla - Leerschrift 4.2 by VAN IN

4.2

Biologie

LEER SCHRIFT

GENIE 4.2

Biologie

INHOUD INHOUD THEMA 01: VOORTPLANTING

CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1:

Wat betekent 'geslachtsgemeenschap'?

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

` HOOFDSTUK 1:

Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar? 1

18 18 23

30 30 31 33

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

34 34 36 38 40 42

` HOOFDSTUK 2:

Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed? 1

45 46 48 51 52

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

54 54 56 59

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

71 72

82 91 95 104

Waar passen de virussen in de tree of life?

105

Wat is het belang van biodiversiteit?

108

Welk belang hebben microorganismen voor de mens? 1

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

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

` HOOFDSTUK 2:

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

VERKEN

CHECK IN

Hoe leidt geslachtsgemeenschap tot een nieuwe mens?

THEMA 02: VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT 67

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? 2.3 Infecties 2.4 Hoe verspreiden virussen zich van mens tot mens? 2.5 Hoe een virale infectie voorkomen en/of bestrijden? Welke eigenschappen hebben protisten en wat is hun belang? 3.1 Het pantoffeldiertje 3.2 Euglena: het oogdiertje of oogwiertje 3.3 Amoebe 3.4 Wat is de betekenis van protozoa voor de mens? 3.5 Algen

110 111 111 116 121 125 128 128 131 133 134 135 136 136 139 140 142 144

Welke eigenschappen hebben schimmels en gisten, en wat is hun belang? 4.1 Schimmels 4.2 Gisten 4.3 Wat betekenen schimmels en gisten voor de mens?

145 145 148

` HOOFDSTUK 3:

Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid?

194

150

Hoe word je ziek?

194

THEMASYNTHESE

153

CHECKLIST

157

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

198 198 199 204

PORTFOLIO 158

AAN DE SLAG

159

` HOOFDSTUK 1:

167 168

169

170

170 171 172 174

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

175

` HOOFDSTUK 2:

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

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief? 1.1 Mutualisme 1.2 Commensalisme

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief? 2.1 Predatie 2.2 Parasitisme 2.3 Amensalisme 2.4 Interspecifieke competitie of concurrentie

178

178 178 181 183 183 186 190 191

206 206 210

Hoe bestudeer je gedrag?

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan? 214 3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit? 214 3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd? 217 3.3 Wijzigt gedrag over de generaties heen? 227

CHECKLIST

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

206

THEMASYNTHESE

Welke invloeden hebben interacties tussen soortgenoten op hun overlevingskans? 1

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen? 1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren? 1.2 Hoe communiceren planten?

THEMA 03: INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS VERKEN

` HOOFDSTUK 4:

Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskans?

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

CHECK IT OUT

211

230 232

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

233

AAN DE SLAG

234

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 04: ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT 241 CHECK IN

242

VERKEN

243

` HOOFDSTUK 1: 1

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

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

` HOOFDSTUK 2:

Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht?

250 250 267 273

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

276

282

245

Wat is een ecosysteem?

284 288

THEMASYNTHESE

300

CHECKLIST

303

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

304

AAN DE SLAG

305

OEFEN OP DIDDIT

LABO'S

STEM-VAARDIGHEDEN

STARTEN MET GENIE 1

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

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

VERKEN

In de verkenfase zul je

merken dat je al wat kennis hebt over het onderwerp

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

wordt hier geactiveerd.

DE HOOFDSTUKKEN

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

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

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

GENIE Biologie 4.2 starten met genie

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

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

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

` Per thema vind je op

adaptieve

oefenreeksen om te leerstof

LABO Naam:

klas:

nummer:

LABO’S

ONDERZOEK

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen. 1

Ga zelf op onderzoek! Op

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

verder in te oefenen.

VA Materiaal

Stoffen

bekerglas (100 ml)

50 ml water

twee pipetten (10 ml)

10 ml olie

potlood

10 ml ethanol

TIP

Scan de QR-code om de

labomaterialen te ontdekken.

veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen. Ethanol

H 225, P 210

H- en P-ZINNEN

Werkwijze

Neem het bekerglas en zet er een potlood in.

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

2 3

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Check steeds goed de

LABOMATERIAAL

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

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

Verwerking

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

Beoordeel zelf jouw uitvoering van de proef.

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

Stappenplan gevolgd?

Alles goed opgeruimd?

onDerZoek 1

155

LaBo

LEREN LEREN •

In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf

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

vind je per themasynthese een kennisclip

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

GENIE Biologie 4.2

staan een aantal labo’s

om verder experimenten uit te voeren.

Benodigdheden

starten met genie

Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

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

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

WEETJE

TIP

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of

OPDRACHT 11

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

illustreert de leerstof met een extra voorbeeld.

DOORDENKER

Nood aan meer uitdaging? Doorheen een thema

zijn er verschillende doordenkers.

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

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum.

Dat vademecum 'GENIE in STEM-vaardigheden' omvat:

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

•

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

•

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

•

een overzicht van grootheden en eenheden;

•

een overzicht van labomateriaal en labotechnieken;

•

…

•

GENIE Biologie 4.2 starten met genie

GENIE EN DIDDIT Het onlineleerplatform bij GENIE Biologie 4.2 Materiaal Hier vind je het lesmateriaal en de online-oefeningen. Gebruik de om snel je materiaal te vinden. Lesmateriaal

filters bovenaan, de indeling aan de linkerkant of de zoekfunctie

Hier vind je het extra lesmateriaal bij GENIE Biologie 4.2, zoals video’s, pdf’s en ontdekplaten. Oefeningen

De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

•

Je kunt hier vrij oefenen.

Opdrachten

•

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

Hier kan de leerkracht toetsen voor jou klaarzetten. Resultaten

Meer info over diddit vind je op

Wil je weten hoever je al staat met oefenen, opdrachten

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

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

Hier kun je je eigen vaardigheden en kennis inschatten.

Je leerkracht geeft vervolgens feedback op jouw zelfevaluatie –

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

E-book

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

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

GENIE Biologie 4.2

GENIE EN DIDDIT

DOWNLOAD 3D-APP

VOORTPLANTING

THEMA 01

CHECK IN

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

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

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

Naar: www.ad.nl

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

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

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

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

Naar: www.hln.be

Naar: www.nieuwsblad.be

video: zware baby

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

check in

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

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

Artikel

Omschrijving

Wanneer zijn er vruchtbare eicellen aanwezig?

Hoe raakt een zaadcel tot bij een eicel?

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

Wanneer is een baby levensvatbaar?

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

We zoeken het uit!

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

check in

VERKEN

OPDRACHT 1

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

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

verken

7 9 10

OPDRACHT 2

Op de afbeelding staan de primaire mannelijke geslachtskenmerken aangegeven. 1

Noteer naast de beschrijving het juiste nummer van de afbeelding.

Vul de functie in de tabel aan.

1 2

5 6 7 8

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

Beschrijving

ovaalvormige organen in de balzak

teelbal

Functie

bijbal

urinebuis

buisjes die op de teelballen liggen

verbinding tussen de urineblaas en de buitenwereld

holtes in de penis

zaadleider

buisje van bijbal naar urinebuis

zaadblaasje

opslagplaats voor zaadvocht

prostaatklier

klier waar de zaadleider doorheen loopt

eikel

het uiteinde van de penis

zwellichaam

voorhuid

balzak

rekbaar stukje huid dat over het topje van de penis zit bevat de teelballen, houdt die buiten het lichaam

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

verken

OPDRACHT 3

Wat zijn de belangrijke organen van het vrouwelijke voorplantingsstelsel? 1

Noteer de cijfers op de juiste plaats bij de afbeelding.

Combineer de benaming met de correcte beschrijving.

1 2 3 4

5 6 7

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

Beschrijving

Benaming

verbinding met de buitenwereld

Hierin worden de eicellen en vrouwelijke hormonen aangemaakt.

Dit orgaan vervoert de eicel naar de baarmoeder.

peervorming gespierd orgaan

baarmoederhals

In dit orgaan worden rijpe eicellen opgevangen.

eileidertrechter

Twee paar van dit orgaan beschermen de vagina.

schaamlippen

opening onderaan de baarmoeder

vagina of schede

baarmoeder

eileider

eierstok

OPDRACHT 4

Jongens en meisjes worden geslachtsrijp wanneer ze in de puberteit komen. Dat is een voorbeeld van een secundair geslachtskenmerk. 1

Waar worden de geslachtshormonen geproduceerd bij een jongen

en een meisje? • jongen: • meisje:

Geef nog een drietal andere uitwendig waarneembare secundaire geslachtskenmerken.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

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

voortplantingsstelsel in het menselijk lichaam situeren en benoemen;

M de functie van de belangrijkste organen van het

voortplantingsstelsel van de vrouw en de man toelichten;

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

M op een tijdlijn van de menstruatiecyclus de eicelrijping, de

eisprong, de vruchtbare periode en de menstruatie aanduiden;

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

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

M de bevruchting bij de mens uitleggen;

worden actief en secundaire

M uitleggen hoe een embryo zich tot een nieuwe mens ontwikkelt;

geslachtskenmerken komen tot ontwikkeling. Het lichaam wordt in

M dat een seksuele relatie gepaard gaat met verantwoordelijk en

gereedheid gebracht om zich voort te

respectvol gedrag.

planten.

Wat betekent ‘geslachtsgemeenschap’?

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

mannelijke organen organen

zaadcel zaadcel

vrouwelijke

vrouwelijke organen organen

bevruchting

embryo embryo

eicel eicel

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

Als voortplantingscellen evenveel erfelijk materiaal zouden hebben als

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

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

normale lichaamscel.

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

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

2.1 De mannelijke geslachtsorganen A

Bouw en functie

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

bloedvaten zaadleider

bijbal

teelbal

balzak

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

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

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

blaas

zaadleider

prostaat zwellichamen urinebuis

zaadblaasjes

eikel

bijbal balzak

S Afb. 6 Bouw van het mannelijke geslachtsorgaan

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

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

OPDRACHT 5

Beantwoord de vragen. 1

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

teelbal 2

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

geslachtsopening

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

Noteer die organen in chronologische volgorde.

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

Wat voegt orgaan toe?

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

bloedvaten zwellichamen

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

urinebuis bloedvaten

bloedvaten zwellichamen zwellichamen

urinebuis

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

De groottetoename en de stijfheid zijn te danken aan het vullen van de twee zwellichamen aan de bovenzijde. Het zwellichaam rond de urinebuis zorgt ervoor dat de urinebuis niet wordt dichtgedrukt en het sperma nog altijd door de urinebuis kan. Dat zwellichaam vormt vooraan, aan het uiteinde urinebuis

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.

WEETJE

eikel

De voorhuid van een penis wordt soms verwijderd: dat

heet een besnijdenis. Meestal gebeurt dat om religieuze

voorschriften. Soms wordt de voorhuid verwijderd omwille

voorhuid

van hygiënische 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 verwijderd is, ligt

de eikel altijd bloot en wordt de huid ervan iets dikker. De

eikel is dan iets minder gevoelig.

onbesneden penis

besneden penis

S Afb. 8 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. `

Maak oefening 1 op p. 64.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

Vorming van de zaadcellen

De vorming van zaadcellen wordt hormonaal geregeld. Vanaf de puberteit sturen de hypothalamus en de hypofyse de teelballen aan om het hormoon testosteron te produceren. De productie van testosteron 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 400 tot 800 van die buisjes zodat dagelijks

honderden miljoenen zaadcellen worden aangemaakt.

bijbal

teelbal

zaadleider

zaadbuisje

balzak

OPDRACHT 6

W Afb. 9 Doorsnede van een teelbal. In een teelbal bevinden zich honderden zaadbuisjes waarin zaadcellen worden gemaakt.

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

middenstuk

kern blaasje

kop

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

video: zweepstaart

mitochondriën

Welk celonderdeel is extra goed ontwikkeld om de cel van voldoende kinetische energie te voorzien?

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. 22

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 7 DOORDENKER

Welke eigenschappen van het mannelijke voortplantingsstelsel helpen om de zaadcel tijdig en gezond tot bij de eicel te brengen?

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

eierstok baarmoederhals

vagina

S Afb. 10 De vrouwelijke voortplantingsorganen bevinden zich vooral inwendig. Ze bestaan uit de vagina, baarmoeder, eileiders en eierstokken.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

beschermt. De vagina vormt de verbinding tussen de baarmoeder en de buitenwereld. Ze is gespierd, maar ook soepel en rekbaar zodat er een penis naar binnen kan. Bij de bevalling kan er zelfs een baby doorheen! De wanden zijn opgebouwd uit slijmvliezen en liggen normaal gezien tegen elkaar. De slijmvliezen

produceren vocht en slijm. De wanden scheiden ook een voedingsstof

(glycogeen) af, die door miljoenen melkzuurbacteriën wordt afgebroken tot melkzuur. Daardoor wordt de vagina een zure omgeving waarin de meeste andere bacteriën of micro-organismen niet kunnen overleven. Zo wordt

de baarmoeder beschermd tegen infecties. 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.

S Afb. 11 Intact maagdenvlies (links) en maagdenvlies na scheuring (rechts)

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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. 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.

clitorishoed clitoriseikel

zwellichamen

anus

clitoriseikel

urinebuis

binnenste schaamlip

maagdenvlies

vagina

buitenste schaamlip

S Afb. 12 Het uitwendige deel van het vrouwelijke voortplantingsorgaan wordt de vulva genoemd.

S Afb. 13 De clitoris ligt grotendeels inwendig. Enkel de clitoriseikel is uitwendig zichtbaar.

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

de clitoriseikel.

zwellichamen van de penis

zwellichamen van de clitoris

W Afb. 14 De clitoriseikel (rechts) is het uitwendig zichtbare deel van de clitoris. De clitoris kent een gelijkaardige bouw als de zwellichamen in een penis (links).

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 8

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

eikel

voorhuid

balzak

Vrouwelijk

WEETJE

Over de clitoris vind je doorgaans weinig in anatomie- of schoolboeken. Hoewel de structuur gekend is sinds de tweede eeuw, werd pas in de zeventiende eeuw duidelijk dat het een normaal onderdeel

van het vrouwelijke lichaam was. Een wereld gedomineerd door mannen en weinig aandacht voor het seksuele genot van de vrouw zorgden ervoor dat de structuur niet werd afgebeeld en grondig onderzocht. Met een toenemende emancipatie van de vrouw kwam daar pas aan het eind van de twintigste eeuw verandering in. Zelfs nu zijn er nog steeds veel mensen die de volledige clitoris herleiden tot de clitoriseikel. Onderzoeksinspanningen met moderne beeldvormingstechnieken brachten aan het licht dat het volume van

de zwellichamen wel tien keer zo groot is als voorheen werd aangenomen.

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

de seksuele genotservaring van de vrouw. Het uitwendig zichtbare deel is de clitoriseikel. `

Maak oefening 2 en 3 op p. 64.

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 video: eisprong

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

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

hoofdstuk 1

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. 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.

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.

OPDRACHT 9

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

eicel

baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies wordt dikker

baarmoederslijmvlies wordt afgebroken

baarmoederslijmvlies krijgt meer bloedvaten

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

dagen

eicel

bloedvaten sluiten

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

Markeer de volgende perioden met een verschillende kleur op de figuur. Let op: sommige dagen kunnen twee kleuren bevatten. a

de ontwikkeling van het baarmoederslijmvlies: blauw

b de eisprong: groen c 2

de menstruatie: geel

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

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

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

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

Om het slijmvlies en het bloed op te vangen, is er maandverband, een tampon of een menstruatiecup (zie afbeelding 16). Maandverband kleef je in je onderbroek, waardoor de bovenkant tegen de opening van de vagina

zit. Een tampon breng je 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. Ook maandverband en tampons moet je enkele keren per dag

vervangen.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

S Afb. 16 Maandverband, tampons en de menstruatiecup kunnen worden gebruikt om menstruatiebloed op te vangen.

hoofdstuk 1

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. Maak oefening 4 op p. 65.

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

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

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

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

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

video: zaadlozing

W Afb. 17 Bij de zaadlozing komt 3 tot 5 mL sperma in de vagina terecht.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

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

zaadlozing. Daardoor komt een hoeveelheid sperma vrij in de buurt

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

een orgasme leiden, waardoor de zaadcellen geholpen worden bij hun

transport naar de eileiders.

3.2 De weg van de voorplantingscellen OPDRACHT 10

Gebruik de onderstaande figuur om de vragen te beantwoorden.

eicel

zaadcellen

Welke voortplantingsorganen in het lichaam van de vrouw moeten de zaadcellen achtereenvolgens

voorbij zwemmen om de eicel te bereiken? 1

eicel

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

Welke barrières binnen het vrouwelijke voortplantingsstelsel moeten de zaadcellen trotseren om tijdig en gezond tot bij de eicel te geraken? -

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.

Van de honderden miljoenen zaadcellen die bij een zaadlozing in de buurt van de baarmoederhals zijn vrijgekomen, zullen er slechts enkele honderden de eicel bereiken. De andere zaadcellen worden, samen met het zaadvocht, afgebroken en opgenomen. Zaadcellen kunnen tot 5 dagen overleven in het lichaam van de vrouw. Dat betekent dat een eicel ook bevrucht kan worden

als de zaadlozing vijf dagen voor de eisprong heeft plaatsgevonden. Een eicel die bij de eisprong vrijkomt, wordt opgevangen door de eileider. De eicel is dan nog omgeven door een laag eiwitten en voedingscellen. Een bevruchting gebeurt in het eerste deel van de eileider, in de buurt van de

video: eicel

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

De zaadcellen die bij een zaadlozing ter hoogte van de baarmoederhals

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

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. `

hoofdstuk 1

Maak oefening 5 op p. 65.

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 video: zaadcel en eicel

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 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.

celmembraan

Bevruchtingsmembraan verhindert dat meerdere zaadcellen versmelten met de eicel.

versmelting eicel met zaadcel

eicelkern

eicel

kop met zaadcelkern

achtergebleven staart van zaadcel

S 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

Hoe verloopt de ontwikkeling van zygote tot boreling?

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

zich geleidelijk aan ontwikkelen tot een baby.

OPDRACHT 11

Bekijk de video.

Wat gebeurt er met de zygote na de bevruchting?

video: deling dochtercellen

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

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

doorsnede bloedvaten

DAG 2

eierstok

eileider

DAG 1

DAG 3

DAG 4 bevruchte eicel of zygote

blastula

kiemknop

opengebarsten follikel

DAG 5

bevruchting eisprong innesteling

DAG 6-8 kiemschijf

DAG 15 baarmoeder- baarmoederslijmvlies spier 34

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

W 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

OPDRACHT 12

vruchtvliezen.

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

kiemschijf

amnionholte

2 3

Stadium

blaasje met holte

hoopje cellen in de blastula waaruit het embryo zich zal 4

ontwikkelen

stamcel

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

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

Maak oefening 6 op p. 65.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

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

baarmoederspier

moederkoek

baarmoederslijmvlies

navelstreng

zuurstofarm bloed

bloedruimte met bloed moeder bloedvaten baby zuurstofrijk bloed

zuurstofrijk bloed

vruchtvliezen

zuurstofarm bloed

moederkoek/placenta

baarmoederholte

binnenste vruchtvlies

baarmoederslijmvlies

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

OPDRACHT 13

Beantwoord de onderstaande vragen. 1

Welke van de volgende uitspraken over de navelstreng is/zijn correct? Duid aan. In de navelstrengslagaders wordt zuurstofrijk bloed vervoerd van moeder naar kind. In de navelstrengslagaders wordt zuurstofrijk bloed vervoerd van kind naar moeder. In de navelstrengslagaders wordt zuurstofarm bloed vervoerd van moeder naar kind. Leg uit dat de placenta tegelijkertijd als ‘poort’ en als ‘barrière’ functioneert.

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

De moederkoek of placenta wordt gevormd uit cellen die voornamelijk afkomstig zijn van het ingenestelde embryo. De bloedvaten van het kind hangen er vrij in het bloed van de moeder. Voor sommige stoffen vormt

de moederkoek een barrière, voor andere stoffen is het een plaats waar een snelle uitwisseling van stoffen tussen moeder en kind mogelijk is. Bloedvaten in de navelstreng vervoeren het bloed tussen het kind en de moederkoek. Door de productie van hormonen speelt de moederkoek een belangrijke rol in de hormonale regeling van de zwangerschap. Maak oefening 7 op p. 65.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

4.3 De ontwikkeling van de foetus Het embryo begint steeds meer op een minimensje te lijken. Hoewel na negen weken het embryo nog maar twee à drie cm meet, is de aanleg van de meeste organen een feit. De embryonale fase is dan achter de rug, men

video: ontwikkeling foetus

spreekt van een foetus.

OPDRACHT 14

Bestudeer de onderstaande figuur en beantwoord de vragen. WEKEN

FOETALE PERIODE

EMBRYONALE PERIODE MAANDEN MAAND

MAANDEN

TRIMESTER

MAANDEN

TRIMESTER

WEKEN TOT GEBOORTE

TOT

MAANDEN

TRIMESTER

CENTRAAL ZENUWSTELSEL HART

OREN OGEN

LEDEMATEN

TANDEN

GEHEMELTE

UITWENDIGE GENITALIËN

PERIODE VAN GROTE KWETSBAARHEID

PERIODE VAN KLEINERE KWETSBAARHEID

Waarom wordt de eerste echografie ingepland rond 8 weken?

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

Vanaf hoeveel weken is het geslacht uitwendig zichtbaar?

Wat is het verschil tussen een embryo en een foetus?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

Tijdens de foetale fase zullen de aangelegde organen groeien, verfijnen en in werking treden. De foetus begint nu ook te bewegen. Omdat de embryonale aanleg hetzelfde is bij jongens en meisjes, zie je in het begin geen verschil. Pas na 9 weken ontwikkelen de geslachtsorganen zich verschillend naargelang je genetisch een jongen of een meisje bent. Het hormoon testosteron leidt tot de vorming van de mannelijke geslachtsorganen. Zonder dat hormoon ontwikkelen zich vrouwelijke voorplantingsorganen. Vanaf week 14 is het geslacht uitwendig meestal goed zichtbaar.

urinebuis vrouwelijk

buitenste schaamlip binnenste schaamlip 12 weken

9 weken mannelijk of vrouwelijk

14 weken

34 weken

vaginale opening

urinebuis penis

mannelijk

balzak

12 weken

14 weken

34 weken

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

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

1 embryo, zes weken oud

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

2 foetus, acht weken oud

weken later is de foetus voldragen en zal de baby wellicht het levenslicht

zien.

3 foetus, twaalf weken oud

4 foetus, achttien weken oud

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

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

GENIE Biologie 4.2

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

indaling

en maakt het kind een draaibeweging die we de spildraai noemen.

ontsluiting

navelstreng placenta baarmoeder

uitdrijving

endeldarm

baarmoederhals

opening van de baarmoederhals wordt breder

nageboorte baarmoeder

moederkoek navelstreng

S 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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

de navelstreng dat aan de baby vastzit, zal opdrogen en ongeveer een week later afvallen. Zo ontstaat een litteken op de buik: de navel. Ongeveer tien minuten tot een half uur na de geboorte zorgen enkele naweeën voor het loskomen en het uitdrijven van de moederkoek. Die gebeurtenis heet de nageboorte.

hoofdstuk 1

OPDRACHT 15

Beantwoord de onderstaande vragen. 1

Voordat een baby geboren wordt, vindt er een opeenvolging van gebeurtenissen plaats. Kruis de correcte volgorde aan. eerste weeën – indaling – ontsluiting – longademhaling – uitdrijving – nageboorte ontsluiting – eerste weeën – indaling – uitdrijving – longademhaling – nageboorte eerste weeën – ontsluiting – indaling – longademhaling – uitdrijving – nageboorte indaling – eerste weeën – ontsluiting – uitdrijving – longademhaling – nageboorte

Omschrijf wat er kenmerkend is aan de volgende fasen. Stadium

Omschrijving ontsluiting

persweeën

nageboorte

weeën

uitdrijving

Vanaf de geboorte moet de baby zijn longen gebruiken om te ademen. Hoe gebeurt de uitwisseling van

zuurstofgas en koolstofdioxide daarvoor?

Uit welke onderdelen bestaat de 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.

GENIE Biologie 4.2

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 nietvolgroeide penis en een vagina-ingang of een clitoris die zo groot is dat ze op een penis lijkt. Dat wordt een intersekse persoon genoemd. Soms komt dat

verschijnsel pas in een latere levensfase, zoals tijdens de puberteit, tot uiting

WEETJE

en is dat uitwendig helemaal niet zichtbaar: een perfect uitziende jongen

Elke dag wordt in België

kan dan eierstokken blijken te hebben of een meisje kan geen baarmoeder

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

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

geslachtskenmerken. Dat is

hebben. Een hormoonhuishouding die afwijkt van de norm kan ervoor zorgen

een man of vrouw, komen ze vaker voor dan je zou denken. Naar schatting 1 op de 200 mensen heeft intersekse geslachtskenmerken.

Geslacht vs. gender

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

Hoe kan dat?

Bij een chirurg denken we onmiddellijk aan een man, maar een chirurg kan ook een vrouw zijn. Het voorbeeld toont aan hoe bepaalde patronen in ons denken ingebakken zitten. Verschillen tussen mannen en vrouwen zijn niet altijd terug te voeren op hun biologische geslacht. Veel verschillen zijn maatschappelijk of sociologisch bepaald en zorgen voor je gedrag, voor de job die je kiest, voor de kleding die je draagt. Daardoor is man- of vrouw-zijn meer dan een biologisch kenmerk. Het wordt ook bepaald door de rol die je op je neemt, door je gevoel een man of een vrouw te zijn, door je genderidentiteit. Je genderidentiteit is dan je psychologische geslacht.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

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.

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.

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. `

Maak oefening 8 op p. 65.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 1

www.gsanetwerk.nl

IN N

S 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.

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Waardoor kan de ontwikkeling van je kind worden beïnvloed?

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

om je lichaam goed te verzorgen door te kiezen voor

M de invloed van gezondheidsgedrag en het

M de effecten van ziekteverwekkers op de

ontwikkeling van embryo en foetus toelichten.

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

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

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

een gezonde voeding en levensstijl. Dat bevordert

leefmilieu op de ontwikkeling van embryo en foetus uitleggen;

Als je graag zwanger wilt worden, is het raadzaam

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

ontwikkelen, kan dat de oorzaak zijn van gezondheidsproblemen op latere

WEETJE

Zwangerschapsdiabetes is een tijdelijke soort diabetes, die na de

bevalling verdwijnt. Bij

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 16

Schadelijke externe factoren die een invloed hebben op de zwangerschap kunnen worden ingedeeld volgens gezondheidsgedrag en factoren uit het leefmilieu. Plaats de volgende voorbeelden bij de juiste onderverdeling. röntgenstraling tijdens de zwangerschap – blootstelling aan radioactieve straling – roken – drugs (zoals heroïne, methadon enz.) – alcohol – overdreven sporten – hoeveelheid stress – slaappatroon – eetpatroon Factoren uit het leefmilieu

Gezondheidsgedrag

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

S 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

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 negatieve invloed op de vorming van de zaadcellen en de eicellen.

hoofdstuk 2

OPDRACHT 17

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

zaadcellen roker

zaadcellen niet-roker

aantal zaadcellen

beweeglijkheid zaadcellen

vorm zaadcellen

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

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

1.2 Voeding

Het ongeboren kind heeft veel verschillende bouwstoffen nodig om alle

noodzakelijke cellen, weefsels en organen te kunnen vormen. Die stoffen

worden uit het bloed van de moeder gehaald. Een gezond en evenwichtig voedingspatroon met voldoende variatie biedt het kind de kans om alle

nodige voedingsstoffen op te nemen. Zwangere vrouwen wordt aangeraden om eenmaal per week vis te eten, omdat daar veel essentiële vetzuren in zitten. Dat zijn belangrijke bouwstoffen voor de ontwikkeling van de babyhersenen.

VOEDINGSDRIEHOEK DRINK VOORAL

WATER

MEER

ZO WEINIG MOGELIJK

MINDER

S Afb. 27 De voedingsdriehoek geeft een idee van wat je zou moeten eten om een gezonde en evenwichtige voeding te hebben.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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. OPDRACHT 18

Bestudeer de grafiek en beantwoord de vragen.

BMI <25, risico voor vrouwen met normaal gewicht BMI ≥25, risico voor vrouwen met overgewicht

algemeen risico

zwangerschaps- problemen diabetes met bloeddruk

keizersnede

vroeggeboorte

risico op complicaties

neonatale intensieve zorg

baby met afwijkingen

Welke risico’s zijn er verbonden aan een zwangerschap wanneer de moeder obees is?

Welke risico’s zijn er voor de baby wanneer de moeder obees is?

WEETJE

De BMI (body mass index) wordt gebruikt om de gezondheidsrisico’s verbonden aan overgewicht en obesitas te voorspellen. Maar de BMI zegt niet alles en is niet altijd bruikbaar. Om de beperkingen van de BMI op te vangen, is er een nieuwe index ontwikkeld: de ABSI (a body

Omdat een tekort aan bepaalde stoffen verregaande gevolgen kan hebben voor de ongeboren baby wordt diëten tijdens de zwangerschap sterk afgeraden. Wie gezond en gevarieerd eet, krijgt normaal gezien voldoende vitaminen binnen. Toch heeft onderzoek aangetoond dat een inname van een extra hoeveelheid foliumzuur gedurende de eerste tien weken van de zwangerschap de kans op enkele aandoeningen sterk vermindert.

shape index). Die houdt rekening met verschillende parameters zoals de lengte, de tailleomtrek en de BMI. GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 19

Bekijk de video en beantwoord de vragen. 1

Wat is foliumzuur?

video: foliumzuur

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

aandoening. Welke?

ruggenwervel

ruggenmergvocht

ruggengraat

hard hersenvlies

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

S Afb. 28 Zelfs kleine hoeveelheden alcohol kunnen schadelijk zijn voor de ongeboren baby. Zwangere vrouwen consumeren daarom beter geen alcohol.

WEETJE

lage neusbrug

smal hoofd

minder groeven

korte, afgeplatte neus

dunne bovenlip

smalle kin

smalle oogspleten vouw binnenste oogplooi plat middengezicht

afgeplat neusgootje

S Afb. 29 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.

Het spreekt voor zich dat ook andere stoffen, zoals drugs en medicijnen, via de placenta in het bloed van de baby kunnen terechtkomen. Daar kunnen ze ernstige afwijkingen veroorzaken. Het is dus belangrijk dat je geen medicatie zonder doktersadvies neemt als je zwanger bent.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 20

Lees het artikel en beantwoord de vraag. Verschillende medicijnen hebben een negatieve invloed op de zwangerschap en het ongeboren kind. Zo kregen in de jaren 50-60 van de vorige eeuw heel wat zwangere vrouwen softenon voorgeschreven. Waarom kregen ze dat medicijn en wat bleek later artikel: softenon

het gevolg?

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

S Afb. 30 Bij een echografie worden de baby, de vruchtzak met het vruchtwater en de moederkoek zichtbaar gemaakt.

onderzocht, wat informatie over een eventuele groeiachterstand kan opleveren.

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

info: echografie

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

WEETJE

syndroom van Down

erfelijk materiaal moeder

syndroom van Edwards

erfelijk materiaal kind

syndroom van Patau

bloedstaal moeder

S Afb. 31 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.

Een gezonde levensstijl is belangrijk voor een goed verloop van de zwangerschap zodat het ongeboren kind optimale ontwikkelingskansen krijgt. Met behulp van een evenwichtige voeding kan de moeder

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

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

Maak oefening 9 t/m 11 op p. 66.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

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

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

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

een besmetting en het ziekteverloop van de moeder kunnen verhinderen of

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

gevallen moet de moeder preventieve maatregelen in acht nemen. OPDRACHT 21

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

bacterie

parasiet

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

•

virus

toxoplasmose

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

bacterie

parasiet

•

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind? -

vroeg in de zwangerschap:

laat in de zwangerschap:

hoofdstuk 2

virus

cytomegalovirus (CMV) bacterie

parasiet

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

virus

•

rubella (rode hond)

bacterie

parasiet

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

•

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

•

virus

zikavirus

Overdragen door

•

Waar tref je die aan?

bacterie

parasiet

virus

•

Gevolgen voor zwangerschap/ongeboren kind?

Als een zwangere vrouw een infectie doormaakt, is dat in vele gevallen niet schadelijk voor het kind. In sommige gevallen kan een besmetting gedurende de zwangerschap de ontwikkeling van het kind nadelig beïnvloeden. Voorbeelden daarvan zijn toxoplasmose, het cytomegalovirus en rubella. 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. `

Maak oefening 12 en 13 op p. 66.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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.

Microplastics

Sinds de uitvinding van plastic worden elk jaar grotere hoeveelheden

kunststoffen geproduceerd. Slijtage van voorwerpen in kunststof en plastic afval levert minuscuul kleine, biologisch niet-afbreekbare deeltjes op:

microplastics. Die deeltjes worden in steeds grotere hoeveelheden, en in

alle uithoeken van de planeet, aangetroffen en komen zo via de lucht, de

voedselketen en het drinkwater ook in ons lichaam. Een onderzoek in 2020 bracht de aanwezigheid van microplastics in de placenta aan het licht.

Wellicht worden die deeltjes ook door de foetus opgenomen. De impact van

die microplastics is nog niet meteen duidelijk, maar wetenschappers gaan ervan uit dat ze schade op korte of lange termijn kunnen veroorzaken.

S Afb. 32 Via plastic flessen krijgen baby’s dagelijks heel wat microplastics binnen.

S Afb. 33 Door plastic afval komen microplastics in de natuur en in ons lichaam terecht.

WEETJE

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.

Pesticiden

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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. 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

elektronisch afval

Mensen worden aan zware metalen blootgesteld.

bronnen van zware metalen

ZWARE METALEN

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

• • • •

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.

S Afb. 34 Kleine deeltjes van zware metalen sijpelen in de bodem en het grondwater en kunnen zo in ons voedsel terechtkomen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

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.

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.

OPDRACHT 22

De laatste jaren is veel te doen over pfos. Lees het artikel en beantwoord de vragen. 1

Wat betekent pfos? artikel: pfos

Aan welke negatieve invloeden met betrekking tot zwangerschap wordt pfos gelinkt?

GENIE Biologie 4.2

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. 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.

W Afb. 35 Verhoogde stressniveaus hebben een negatief effect op de zwangerschap.

OPDRACHT 23

Cortisol heeft niet alleen invloed op vrouwen met een kinderwens maar ook tijdens en na de zwangerschap. Welke invloed heeft het stresshormoon cortisol op het ongeboren kind? Gebruik de

website: zwangerschap en stress

website achter de QR-code.

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

hoofdstuk 2

THEMASYNTHESE

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

mannelijke organen

vrouwelijke organen

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

de zaadcellen de eicel bereiken door bewegingen

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

zaadcel

eicel

baarmoederslijmvlies afgestoten en ontstaan er

menstruele bloedingen.

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

foetus

kennisclip

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

THEMASYNTHESE

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

THEMASYNTHESE

rubella

toxoplasmose

CMV

omgeving

stoffen

hormoonverstorende

maatregelen

preventieve

voorkomen

infecties

positief

N ONTWIKKELING VAN HET KIND

gynaecoloog

bezoek aan

extra foliumzuur

vitamine D

voldoende

bloedonderzoek

zwangerschapscontrole

vaccinatie

gezonde levensstijl

voeding

evenwichtige en gevarieerde

voeding

pesticiden

stress

negatief

ongezonde levensstijl

overgewicht

ongezonde

zware metalen

microplastics

COVID-19

infectieziekten

listeria

medicijnen

alcohol, drugs,

roken

CHECKLIST

NOG OEFENEN

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

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

foetus toelichten.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

checklist

CHECK IT OUT

Bij de CHECK IN kreeg je via enkele recente krantenartikels inzicht in bizarre wonderen op het vlak van voortplanting. Herneem de artikels en beantwoord met je nu opgedane kennis de volgende vragen. 1

Hoe verklaar je dat een prematuur van 21 weken echt een wonderbaby is?

Hoe verklaar je dat een baby met een geboortegewicht van 6,7 kg de kans op complicaties bij de geboorte

aanzienlijk vergroot?

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

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

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

worden genoemd.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

check it out

AAN DE SLAG

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

maakt, maar geen invloed heeft op de hoeveelheid sperma.

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

Functie

Gespierd orgaan waarin de penis wordt aangebracht tijdens

de geslachtsgemeenschap. Ze maakt verbinding tussen de

buitenwereld en de baarmoeder. De wand van dit orgaan bevat

een slijmvlies dat vocht en slijm afscheidt. De omgeving is

heel zuur waardoor veel ziekteverwekkers hier niet kunnen overleven.

De versmalde opening onderaan de baarmoeder waarin zich

een slijmprop bevindt die tijdens de vruchtbare perioden

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

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

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

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

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

opvangt. Dit orgaan produceert vrouwelijke geslachtshormonen en hier

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

Wat is de functie van de clitorishoed?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

aan de slag

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

Waar gebeurt een bevruchting? in de baarmoederhals in de baarmoeder in de eileider

in de eierstokken

Plaats de volgende processen in de juiste volgorde.

embryo – zygote – kiemschijf – eisprong/ovulatie – foetus – kiemknop

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

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

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

van het kind, meer bepaald van de navelstreng

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

Intersekse geslachtskenmerken zijn altijd uitwendig zichtbaar.

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

Een intersekse persoon is een transgender.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

aan de slag

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

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

Welke informatie haalt de gynaecoloog uit de echografie?

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

Waarom is het doormaken van een infectieziekte tijdens de zwangerschap gewoonlijk veel gevaarlijker dan

het doormaken van de infectieziekte voor de zwangerschap?

Meer oefenen? Ga naar 66

GENIE Biologie 4.2

THEMA 01

. aan de slag

VERSCHEIDENHEID AAN LEVEN EN BIODIVERSITEIT

THEMA 02

CHECK IN

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

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

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

S Afb. 36 Beerdiertje in een vochtige omgeving

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

zoals Macrobiotus hufelandi, Batillipes africanus, Milnesium tardigradum …

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

Welke typische kenmerken van een dier herken je?

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

aarde voorkomt?

S Afb. 37 Beerdiertje in een droge omgeving

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

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

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

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

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

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

Waar komt de diversiteit aan organismen vandaan?

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

Wat is het belang van biodiversiteit?

We zoeken het uit!

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

check in

S Afb. 38 Oogdiertje

VERKEN

OPDRACHT 1

Bestudeer het voedselweb.

jakhals

slangenarend

leeuw

geit

wilde kat

uil

slang

konijn

groene planten

muis

Wat verduidelijkt deze afbeelding?

Welke rol spelen de groene planten?

Hoe noemen we dieren die zich voeden met andere organismen?

De uil kan zijn kop bijna 360° draaien en heeft een uitstekend dieptezicht dankzij zijn naar voor staande ogen. Welk voordeel levert dat op?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

verken

OPDRACHT 2

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

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

celonderdeel

celwand 1

OPDRACHT 3

celmembraan

cytoplasma

celkern

Yoghurt kun je heel eenvoudig zelf maken. Warm een liter melk op tot ongeveer 45 °C en voeg een lepel suiker toe. Roer daarna enkele lepels verse of levende yoghurt onder de melk en plaats alles op een warme plek gedurende een zevental uur. 1

Waarom moet je verse yoghurt nemen?

Waarom voeg je suiker toe?

Verklaar waarom je de yoghurt na bereiding in de koelkast moet bewaren.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

vacuole

naam

verken

bladgroenkorrel 6

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Hoe onderscheiden verschillende organismen zich van elkaar?

M de onderlinge afhankelijkheid van organismen in een biotoop toelichten;

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

voortplantingskans hebben in een welbepaalde omgeving;

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

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

Wanneer je naar een tropisch eiland op

M wat een soort en een populatie is;

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

M wat het vijfrijkensysteem is;

M wat prokaryoten en eukaryoten zijn;

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

M organismen in het driedomeinensysteem indelen;

genoemd, is immens en indrukwekkend

M wat de tree of life is;

mooi. Welke mechanismen gaan er schuil

M waar de virussen thuishoren;

onderscheid je al die levende wezens van

M verklaren hoe biodiversiteit ontstaat en het belang ervan

uitleggen.

expeditie gaat, je aan een spoorwegberm

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

Welke verschillen kun je waarnemen tussen organismen?

OPDRACHT 4

ONDERZOEK

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.1 Wat is een soort? A

Soort, ras en geslacht

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

dezelfde soort die samen voorkomt, is een populatie.

OPDRACHT 5

Lees de tekst en beantwoord de vraag.

Muildieren worden gekweekt door elke keer opnieuw

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

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

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

Behoren ezels en paarden tot dezelfde soort? Verklaar.

S Afb. 39 Wanneer je een paardenmerrie (links) en een ezelhengst (midden) met elkaar kruist, krijg je een muildier (rechts). De nakomeling van een paardenhengst en een ezelin noemen we dan weer een muilezel. Zowel de muilezel als het muildier is onvruchtbaar.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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.

S Afb. 40 In 1955 werd geprobeerd een sterke waaken legerhond te creëren. Zo ontstond de vruchtbare Tsjech uit een Duitse herder en een wilde Oost-Europese wolf.

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. Zo’n verschillen binnen eenzelfde

soort noemen we variatie. 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

S Afb. 41 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.

Kinderen lijken op hun ouders. Dat komt omdat kenmerken

modificatie.

worden doorgegeven

door omgevingsinvloeden is ontstaan, is niet overerfbaar en noemt men een

WEETJE

voedselaanbod of de omgevingstemperatuur. Een dergelijke variatie die

via het erfelijke materiaal in de

zaadcel en de eicel. In de afbeelding

hiernaast kun je zien

Canis familiaris ‘ras’ = ‘poedel’

Canis familiaris ‘ras’ = ‘golden retriever’

1 2

Canis familiaris ‘ras’ = ‘gouden doedel’

1 2

dat de poedel en

de golden retriever

elk eenzelfde hoeveelheid

erfelijk materiaal doorgeven aan

hun zaad- en eicel (in werkelijkheid

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

1 van zijn vader afkomstig 2 van zijn moeder afkomstig helft erfelijk materiaal moeder meegeven in eicel

1 2

geven ze elke keer

39 stukjes erfelijk materiaal door).

Omdat een ezel

lichaamscel gouden doedel na versmelten van zaadcel en eicel

en een paard elk

een verschillende hoeveelheid erfelijk

zaadcel poedel bevat ½ erfelijk materiaal van lichaamscel vader

eicel golden retriever bevat ½ erfelijk materiaal van lichaamscel moeder

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. GENIE Biologie 4.2

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

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

geslacht: Honden

soort: hond

poedel

de Tsjech

soort: jakhals

Aziatische jakhals

Europese jakhals

golden retriever

Afb. 42 Het geslacht ‘Honden’ met de soorten ‘hond’, ‘jakhals’ en ‘coyote’

chihuahua

soort: coyote

wolf

coyote

In afb. 42 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. 74

GENIE Biologie 4.2

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

vertonen. Maak oefening 1 en 2 op p. 159.

Wetenschappelijke naam voor een soort

OPDRACHT 6

Vergelijk de wetenschappelijke naam van de onderstaande dieren.

steppezebra

ezel

paard

Equus quagga

Equus asinus

Equus callabus

‘quagga’ verwijst naar het

‘asinus’ verwijst naar het

blaffende geluid dat zebra’s

(onverzetbare) achterwerk van

maken (‘kwa-ha-ha’).

de ezel.

'callabus' betekent in het Latijn 'paard'; je herkent het ook in het woord cavalerie

(stoet met paarden).

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

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

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

Vul het onderstaande besluit aan. Uit de wetenschappelijke naam kun je afleiden in welke mate organismen

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

omdat de Zweed Carolus Linnaeus het systeem van naamgeving ontwikkelde en als eerste een naam gegeven heeft aan heel wat organismen.

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 als soortkenmerk. Zo werd de soort Homo neanderthalensis K. teruggevonden in het Neanderdal in Duitsland.

S Afb. 43 De schedels van de Homo sapiens (links) en de Homo neanderthalensis (rechts). Die laatste soort stierf zo’n 40 000 jaar geleden uit.

Nederlandse

Wetenschappelijke

soortnaam

een mensensoort

mens

neanderthaler

Homo sp.

Homo sapiens L.

Homo neander-

Geslachtsnaam

Homo (Mensen)

thalensis K.

Homo erectus D.

sp. (niet nader

Auteur /

bepaalde soort) sapiens (wetende/

Linnaeus

wijs) neanderthalensis

King

(van het Neanderthal afkomstig) erectus (rechtop

Dubois

lopend)

zebra

Equus quagga L.

Equus (Paarden)

quagga (balkgeluid)

Linnaeus

ezel

Equus asinus L.

Equus (Paarden)

asinus (achterwerk)

Linnaeus

S Nederlandse en wetenschappelijke namen van enkele soorten

Homo (Mensen)

Soortkenmerk

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

De binomiale naam bestaat uit twee delen: • de geslachtsnaam (startend met een hoofdletter) verwijst naar het geslacht waartoe gelijkende soorten behoren; • de soortnaam (met een kleine letter) verwijst naar een gemeenschappelijk kenmerk van de soort. Beide namen worden in gedrukte tekst cursief geschreven. Achter die dubbele naam volgt vaak nog een hoofdletter die verwijst naar de auteur die het organisme voor het eerst beschreef. Maak oefening 3 en 4 op p. 159.

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

video: ObsIdentify

steentje bij aan natuurbescherming of natuuronderzoek. Wanneer je een account aanmaakt, kun je immers jouw herkenningen opslaan en aan databanken van meerdere gebruikers toevoegen. Met jouw waarnemingen kunnen beheerders, beleidsmakers en onderzoekers aan de slag. Zo help je in één keer ook natuurgroeperingen zoals Natuurpunt om nog meer gegevens te verzamelen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

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

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

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

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

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

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

om andere soorten overlevingskansen op lange termijn te bieden.

S Afb. 44 De aanwezigheid van brandnetels bij water duidt op een stikstofrijke omgeving.

OPDRACHT 7

S Afb. 45 Eendagsvlieglarven geven aan dat het vijverwater zuurstofgasrijk is.

ONDERZOEK

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 8

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

kiezelwier

trompetdiertje

zoetwatervlo

HOOIRIJSTAARDECULTUUR

groenwier

raderdiertje

video: zoetwatervlo

amoebe

video: trompetdiertje

pantoffeldiertje

video: pantoffeldiertje

rondworm

bacteriën

video: amoebe

video: rondworm

video: raderdiertje

video: bacterien

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

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

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

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

herkennen?

OPDRACHT 9

Kan men baars uitzetten in een vijver bij een dennenbos?

3,5

libellennimf

In het kader van een kweekprogramma

wil men baars uitzetten in een vijver bij

een dennenbos. Heeft de baars kans op

overleven? Afgevallen dennennaalden

bootsmannetje aal

zuur

zorgen voor verzuring van de bodem (lage pH); misschien is de naburige

4,5

zoetwaterplas daardoor te zuur voor de

beekforel

baars om te kunnen overleven.

De meeste waterorganismen verdragen geen al te grote schommelingen in zuurgraad. Zo

baars

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

5,5

gevoeliger voor schommelingen. Een

snoek

zwanenmossel zal sterven bij een

haftelarve

watervlo

pH-waarde van minder dan 6. De kalkschelp van dat weekdier, bestaande uit CaCO3, lost dan op. Daarmee is de zwanenmossel een

posthoornslak neutraal

bio-indicator voor de zuurgraad. zalmforel

Uit de afbeelding hiernaast kun je afleiden bij welke zuurgraad organismen niet meer

zwanenmossel 6,5

kunnen overleven.

zoetwaterkreeft

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

= sterven

Gedurende één uur worden waterorganismen uit het open water en aan de oever in het bodemslib verzameld. Men determineerde onder andere de volgende soorten: B

geelgerande watertor (4 cm)

zwanenmossel (15 cm)

posthoornslak (3 cm)

Wat kun je op basis van die organismen zeggen over de pH-waarde van de vijver?

Heeft de aanwezigheid van het dennenbos voor een verzuring gezorgd?

Wat zijn de laagste pH-waarden waarbij de baars kan overleven?

Kan er in deze zoetwaterplas baars worden uitgezet? Verklaar.

Vaak wordt een biotoopstudie gestart met het zoeken, determineren en oplijsten van soorten. Daarmee wordt dus ook de biodiversiteit onderzocht. Biodiversiteit is een term om de rijkdom aan soorten in de natuur aan te geven. De aangetroffen soorten zijn vaak erg divers. Bio-indicatoren zijn soorten waarvan het voorkomen (en dus overleven) wordt bepaald door de waarde van een bepaalde abiotische of biotische factor. Dankzij die bio-indicatoren kun je: • bepalen welke abiotische of biotische factoren een biotoop beïnvloeden; • aangeven in welke mate de leefomgeving geschikt is voor het overleven van andere soorten. `

Maak oefening 5 en 6 op p. 160.

GENIE Biologie 4.2

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.

S Afb. 46 Uit de schors van de witte wilg kan men grote hoeveelheden salicine extraheren. Vanuit salicine werd aspirine ontwikkeld.

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.

S Afb. 47 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 10

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

groenwier

100 μm

raderdiertje

bacteriën

1 mm

50 μm

1 mm

amoebe

200 μm

rondworm

1 mm

pantoffeldiertje

50 μm

zoetwatervlo

100 μm

50 μm

trompetdiertje

TIP

1 millimeter (mm) = 1.000 micrometer (μm)

Criteria

Organisme

grootte

• minimaal 1 mm groot • kleiner dan 1 mm

inwendige organen, skelet, weefsels: bv. bloedvatenstelsel

• met bloedvatenstelsel

• zonder bloedvatenstelsel

gedrag, bv. kunnen bewegen in water

• bewegen dankzij trilhaartjes

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

manier van voedsel verzamelen

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

Bij de manieren van indelen in opdracht 10 stel je meteen vast dat, afhankelijk van het gekozen criterium, de indeling telkens anders gebeurt. Het is dus niet gemakkelijk om de juiste criteria te vinden om organismen in soorten te groeperen. Daardoor is het niet makkelijk aan te stippen welke soort nu bij welke andere soort hoort. Daarom startte men in de jaren 70 met het groeperen van organismen in grotere groepen, waarin dan meerdere soorten samen werden ondergebracht. De groepen werden gevormd op basis van het celtype en de celkenmerken. Met de vijf onderstaande criteria op niveau van de celstructuur kon men vele noemde:

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

• het een- of meercellig zijn van een organisme;

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

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

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

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

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

OPDRACHT 12

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

Omcirkel de gepaste antwoorden in de tabel.

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

celwand

heterotroof

autotroof/

in cytoplasma

bladgroenkorrels

celwand van

cellulose/chitine/geen van beide

celwand van

cellulose/chitine/geen van beide

50 µm

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

cellulose/chitine/geen van beide

celwand van

aanwezig/afwezig

autotroof/heterotroof

aanwezig/afwezig

eencellig/meercellig

ja/nee

celkern met erfelijk materiaal

celmembraan

Schimmels

vacuole

celwand

IN aanwezig/afwezig

autotroof/heterotroof

aanwezig/afwezig

eencellig/meercellig

ja/nee

celkern met erfelijk materiaal

celmembraan

50 µm

aanwezig/afwezig

autotroof/heterotroof

aanwezig/afwezig

eencellig/meercellig

een- of meercellig

celkern met erfelijk materiaal

ja/nee

cytoplasma met bladgroenkorrels

celwand celmembraan

Dieren

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

vacuole

50 µm

Planten

celkern

voorstelling cel

Organismen die thuishoren in de groep van de planten vertonen een duidelijk aanwezige celkern in elke cel. Dat wil zeggen dat ze met een inwendig membraan het erfelijke materiaal samenhouden binnen de cel. Alle planten zijn meercellig en hun cellen bevatten bladgroenkorrels in hun cytoplasma. Daarmee kunnen ze aan fotosynthese doen: planten zijn dus autotroof. Naast een celmembraan hebben ze ook een dikke celwand rond hun cellen. Die zorgt voor extra S Afb. 48 Omdat de cellen uit de stengel van een paprikaplant (Capsicum annuum) stevige celwanden hebben, kan de plant de zware paprika’s dragen.

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

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

dieren zijn daarom heterotroof. Ze moeten hun voedsel in de

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

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

meercellig en gistcellen eencellig (bv. gisten waarmee je brood

S Afb. 49 Omdat cellen van dieren geen celwand bevatten, zijn dieren zoals Kiwa hirsuta (ook wel ‘yetikrab’ genoemd) vaak erg beweeglijk. Ze kunnen makkelijk op zoek naar voedsel. Dat is nodig, want ze zijn heterotroof.

kunt laten rijzen).

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

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

S Afb. 50 Gistcellen zijn eencellige schimmels die erg goed energierijke suikers tot ethanol en koolstofdioxide kunnen afbreken. Dat is handig voor het brouwen van bier of het bakken van brood.

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

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

S Afb. 51 Om je champignonsaus niet te waterachtig te laten worden, snijd je je champignons best in drie delen en bak je ze meteen goed dicht. Zo vermijd je dat je vele vacuolen opensnijdt en er veel vocht vrijkomt.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 13

amoebe

bacterie

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

groenwier

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

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

Welke organismen zijn autotroof?

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

De moneren vertonen onderling allemaal dezelfde celopbouw: • kleine organismen tussen 0,1 en 10 μm; • erfelijk materiaal los in het cytoplasma: er zit geen inwendig

cytoplasma

membraan rond;

erfelijk materiaal celmembraan

• stevige celwand die bescherming biedt tegen veranderende • omgevingsfactoren. Op die manier ontstond het vijfrijkensysteem, waarbij alle organismen werden ondergebracht bij de moneren, de protisten, de planten, de dieren of de schimmels.

celwand met eventueel kapsel of slijmlaagje

Naargelang er meer geavanceerde technieken ontstonden, kon men

organismen nauwkeuriger bestuderen en bleken de bovenstaande vijf

criteria op niveau van de celstructuur niet voldoende om de organismen

0,1-10 µm

op die manier in te delen.

S Afb. 52 Bouw en structurele kenmerken van een bacterie

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

onderstaande tabel kunt zien, bleek dat ook voor de protisten het geval.

Er is dus nood aan meer doeltreffende indelingscriteria.

Verschillen tussen de moneren

•

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

autotroof

heterotroof

Een keelontsteking met roodkleuring aan de

Cyanobacteriën bevatten geen bladgroenkorrels maar

keelamandelen wordt door streptokokken veroorzaakt.

wel fotosynthesepigment in hun cel. Cyanobacteriën worden vaak in 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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. Maak oefening 7 en 8 op p. 160-161.

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

WEETJE

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

er in ons lichaam gemaakt moet worden. Die informatie 01001001001000000 10011000110111101 bepaalt dus ook hoe ons lichaam werkt en eruitziet. Je 11011001100101001

kunt de code het makkelijkst00000010110010110 vergelijken met de binaire 111101110101

01001001001000000 10011000110111101 11011001100101001 00000010110010110 111101110101 I LOV E Y OU

code van de software uit een computer: ook daar zit I LOVE YOU

informatie verstopt in een opeenvolging van ééntjes en nulletjes. In je DNA bepaalt een erg lange opeenvolging van chemische stoffen de informatie.

guanine thymine adenine

G T A

W Afb. 53 C Net zoals een binaire code gebruikt wordt cytosine voor het opslaan van informatie in je computer, bevat het erfelijke materiaal een code die je kenmerken bepaalt.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 14

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

coyote

vos

poolvos

wolf

Welke dieren vertonen weinig verschillen in erfelijk materiaal?

Welke dieren vertonen heel veel verschillen?

Bekijk afbeelding 42 op p. 74. Wat weet je over de coyote en de wolf?

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

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

Uit de opdracht blijkt dat we na onderzoek van de verschillen en overeenkomsten in erfelijk materiaal de wolf, de coyote, de gewone vos en de poolvos in duidelijke groepen kunnen onderbrengen. Dieren met heel wat gelijke stukjes erfelijk materiaal worden in één groep ondergebracht: zo behoren de vos en de poolvos tot het geslacht ‘Vossen'. De wolf en de coyote groepeer je in het geslacht 'Honden' om dezelfde reden.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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. Een nakomeling met eigenschappen waardoor die een veranderend klimaat kan weerstaan, of aan de predator kan ontsnappen, zal een grotere kans hebben om in die nieuwe situatie te overleven. Die nakomeling kan volwassen worden en zal zich kunnen voortplanten. Daardoor zal die nakomeling op zijn beurt die erfelijke kenmerken aan zijn kinderen kunnen doorgeven. Zijn soortgenoten zonder die eigenschap kunnen dat niet. Die gaan immers dood of worden opgegeten. Op die manier ontstaan er op een plaats waar de omstandigheden wijzigen steeds meer nakomelingen met de voordelige eigenschap die hen in staat stelt om te overleven in de veranderde omgeving. De kenmerken van die nakomelingen zullen dus anders zijn dan de kenmerken van soortgenoten die op plaatsen leven waar de omstandigheden niet gewijzigd zijn. Op het ogenblik dat de verschillen zo groot zijn dat onderling voortplanten niet meer mogelijk is, ontstaan er twee aparte soorten.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE Hoe zijn giraffen ontstaan? 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.

S Afb. 54 Binnen de soort van herkauwende voorouders van giraffen bestond al heel wat variatie: kleurschakeringen, een diversiteit aan beharing, maar ook neklengteverschillen.

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. 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.

aantal dieren

generatie 1 na 1000 generaties

S Afb. 55 Na vele generaties ontstonden giraffen uit hun herkauwende voorouders.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

neklengte

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

lang geleden twee organismen een gemeenschappelijke voorouder hadden. 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

S Afb. 56 Uit overeenkomsten in het erfelijke materiaal kun je afleiden hoe lang geleden een gemeenschappelijke voorouder leefde.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

Op dezelfde manier kon men door het vergelijken van het erfelijke materiaal van heel wat overblijfselen van giraffenvoorouders de stamboom en dus ook het ontstaan van de soort van de giraf in kaart brengen. De stamboom van afbeelding 57 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 lijn ook een voorouder. Elke aftakking stelt een nieuwe soort voor.

okapi

giraf

herkauwende voorouder S Afb. 57 Deze stamboom geeft weer hoe uit een herkauwende voorouder heel wat uitgestorven soorten, maar ook de hedendaagse okapi en giraf zijn ontstaan.

OPDRACHT 15

Wat betekent het als twee dieren in de stamboom in afbeelding 57 dicht bij elkaar staan?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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. Maak oefening 9 op p. 161.

1.5 Wat is de tree of life? A

Diversiteit aan verwante soorten: tree of life

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

slijmzwammen steeltjeszwammen

SCHIMMELS

amoeben

varens en paardenstaarten

lagere schimmels

zakjeszwammen

wolfsklauwen

PLANTEN

naaktzadigen

mossen levermossen

DIEREN

bedektzadigen

nematoden neteldieren groenwieren

platwormen

geleedpotigen

sponzen

Homo sapiens

ringwormen weekdieren

roodwieren

dinoflagellaten

ciliaten

stekelhuidigen

chordadieren

kiezelwieren (diatomeeën)

Euglena

Trypanosoma

groene niet-zwavelbacteriën

Sulfolobus

(mitochondria)

thermofiele archaea

spirocheten

Chlamydia

halofiele archaea

methanogene archaea

meest primitieve voorloper (oercel)

Escherichia

groene zwavelbacteriën cyanobacteriën (chloroplasten)

S Afb. 58 De tree of life

OPDRACHT 16

Bekijk aandachtig afbeelding 58.

Waaruit zijn alle levende wezens geëvolueerd?

Wat betekent een kleine afstand tussen twee takken in de tree of life?

Zoek de stekelhuidigen en de ringwormen op de tree of life. Wat kun je zeggen over hun verwantschap?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

Drie domeinen

OPDRACHT 17

Hieronder zie je beelden van drie micro-organismen die in de menselijke darm aanwezig zijn. C

Welke micro-organismen zou jij in één groep samen zetten? Verklaar je antwoord.

In welk rijk werden organismen zoals A en B vroeger ondergebracht?

In 1977 ontdekte de microbioloog Carl Woese dat de celwand van A een andere chemische

samenstelling had dan de celwand van B. Ze verschillen dus in moleculaire samenstelling en zijn minder verwant dan verwacht op basis van hun bouw. Hoe zou jij het toenmalige rijk van de moneren

indelen na die ontdekking?

WEETJE

Prokaryoot komt van

het Griekse pro (voor/

voorafgaand aan) en karyos (kern). Eukaryoot komt van eu (goed (zichtbaar)) en karyos (kern).

Op basis van 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 moleculaire eigenschappen kon men die groep in twee nieuwe groepen onderverdelen: het domein van de bacteriën en van de archaea. Alle andere organismen hebben een kernmembraan rond hun kern; ze zijn eukaryoot. Zij vormen een derde domein: de eukaryoten. In dat laatste domein horen planten en dieren thuis, en dus ook de mens. We bespreken hieronder de gemeenschappelijke kenmerken van organismen voor elk van de drie domeinen. GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

B.1

Domein van de bacteriën

Bacteriën zijn allemaal prokaryoot. Ze hebben dus geen celkern en dragen hun erfelijke materiaal los in het cytoplasma. De groeperingscriteria om tot het domein van bacteriën te behoren, zijn: • er is geen celkern; • een celcompartimentering ontbreekt; • het zijn eencellige organismen; • ze zijn autotroof of heterotroof; • er is een celwand aanwezig; • het zijn kleine organismen (1-10 μm).

SCHIMMELS

PLANTEN DIEREN

WEETJE

Wil je meer weten over bacteriën?

Scan de QR-code!

meest primitieve cel (oercel)

BACTERIËN

info: bacteriën

S Afb. 60 Een elektronenmicroscopische foto van een naaldpunt toont in welke aantallen bacteriën voorkomen en hoe klein ze zijn.

S Afb. 59 Bacteriën in de tree of life

Homo sapiens

B.2

Domein van archaea

Ook de archaea zijn prokaryoot. Een archaeon beschikt niet over een celkern en heeft geen inwendige membraanstructuren in het

SCHIMMELS

cytoplasma. De groeperingscriteria om tot het domein van archaea te behoren, zijn heel erg gelijkend aan die van bacteriën:

PLANTEN

DIEREN

• er is geen celkern aanwezig; • een celcompartimentering ontbreekt; • het zijn eencellige organismen; • ze zijn autotroof of heterotroof: sommige archaea bevatten een

Homo sapiens

pigment (kleurstof) om aan fotosynthese te doen. Dat komt niet

voor onder de vorm van bladgroenkorrels;

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

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

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

S Afb. 61 Archaea in de tree of life

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE Archaea werden voor het eerst ontdekt in uiterst onherbergzame omgevingen, zoals zure heetwaterbronnen en heel zoute poelen. Onderzoekers dachten toen dat ze alleen op zulke extreme plaatsen voorkwamen. Later werd echter vastgesteld (op basis van de analyse van het erfelijke materiaal) dat ze zowat overal te vinden zijn. Ook moerassen, verschillende bodemsoorten en zelfs dierlijke (waaronder menselijke) darmen of een composthoop vormen een leefplek voor heel wat soorten archaea. In het bijzonder tref je ze aan in

S Afb. 62 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).

oceanen, waar ze in plankton een van de meest

voorkomende organismen van onze planeet vormen.

B.3

Alle organismen die opgebouwd zijn uit cellen met

EUKARYOTEN

SCHIMMELS

Domein van eukaryoten

een celkern worden samen gegroepeerd in het

domein van de eukaryoten. Dat domein bevat dus het

plantenrijk, het dierenrijk, het rijk van de schimmels en alle protisten. Het erfelijke materiaal wordt

PLANTEN

DIEREN

met een inwendig membraan samengehouden. De 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;

ARCHAEA

meest primitieve cel (oercel)

• ze zijn autotroof of heterotroof: sommige

BACTERIËN

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

S Afb. 63 Eukaryoten in de tree of life

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

celmembraan

Naast een celkern bevatten eukaryote cellen ook

cytoplasma celorganellen mitochondrium

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. W Afb. 64 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

S Afb. 65 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.

OPDRACHT 18

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

ja/nee prokaryoot/ eukaryoot

Eukaryoten

ja/nee

prokaryoot/ eukaryoot

aanwezig

Archaea

celcomparti-

ja/nee

mentering eencellig of meercellig

autotroof of

ja/nee

heterotroof celwand

ja/nee/soms

aanwezig

ja/nee/soms

grootte

voorbeelden

• heterotroof:

thermoacidofiele

bacteriën

archaea

• autotroof:

100

GENIE Biologie 4.2

• heterotroof:

ziekmakende

cyanobacteriën

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

EUKARYOTEN slijmzwammen steeltjeszwammen amoeben

varens en paardenstaarten

lagere schimmels

zakjeszwammen

wolfsklauwen

SCHIMMELS naaktzadigen

mossen

bedektzadigen

levermossen

nematoden neteldieren

geleedpotigen

DIEREN

PLANTEN

groenwieren

platwormen

roodwieren

sponzen

Homo sapiens

ringwormen

dinoflagellaten ciliaten

stekelhuidigen

weekdieren

kiezelwieren (diatomeeën)

chordadieren

Sulfolobus

Euglena Trypanosoma

groene niet-zwavelbacteriën (mitochondria)

thermofiele archaea

halofiele archaea

ARCHAEA

methanogene archaea

meest primitieve voorloper (oercel)

spirocheten Chlamydia Escherichia

groene zwavelbacteriën

BACTERIËN

cyanobacteriën (chloroplasten)

S Afb. 66 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

101

OPDRACHT 19

Bekijk afbeelding 66. 1

Welke rijken herken je binnen het domein van de eukaryoten?

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

trilhaardiertje

groenwier

euglena

• autotroof • meercellig

• heterotroof

• autotroof

• autotroof of

• eencellig

• eencellig of

roodwier

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

• eencellig

meercellig

heterotroof

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

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

102

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

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

hoofdstuk 1

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

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

Maak oefening 10 t/m 12 op p. 161-162.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

103

1 organisatie: ze zijn opgebouwd uit

Ze vertonen allemaal een cellulaire

aanpassingen: ze bevatten erfelijk

Ze vertonen allemaal evolutionaire

Ze kunnen allemaal zelfstandig

aangepaste kenmerken.

Ze kunnen afvalstoffen weer

naar de buitenwereld brengen.

ongeslachtelijk gebeuren.

materiaal dat zorgt voor

voortbestaan. Met behulp van inwendige

een of meerdere cellen.

of voortplanten. Dat kan geslachtelijk of

Ze kunnen zich zelfstandig vermeerderen

processen houden ze zichelf in stand.

milieu (ten minste tijdelijk) te

Ze zijn in staat om hun inwendige

vertonen.

Ze vertonen

Stofwisseling:

behouden, dus homeostase te

Interactie: interactie gaan

processen die

Ze hebben een eigen stofwisseling.

met de omgeving:

het individu

herstel:

dat betekent dus

opbouwen en/

Groei en

ook ontvankelijk

Ze kunnen in

voor prikkels zijn

behouden.

of die opbouw

te kunnen

om zo homeostase

Ze kunnen opgenomen

garanderen.

Ze kunnen opgenomen stoffen

energievoorziening.

stoffen verbranden als

hoofdstuk 1

THEMA 02

GENIE Biologie 4.2

104

omzetten tot bouwstoffen.

1.6 Wat is leven?

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

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

hand van drie kenmerken.

De organismen kunnen zelfstandig voortbestaan.

De organismen zijn opgebouwd uit een of meerdere cellen.

De organismen bevatten erfelijk materiaal dat evolutionair is aangepast.

Waar passen virussen in de tree of life?

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

WEETJE

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

1 nanometer

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

= 0,001 μm

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

= 0,000 001 mm

omsloten is. Dat is een verpakking van eiwitten.

S Afb. 67 Microscopische foto van het herpesvirus

= 10-9 m

S Afb. 68 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 viraal erfelijk materiaal

injectie van erfelijk materiaal

virale eiwitmantel

bacterieel DNA

nieuwe virussen (ongeveer 200 per cel)

5 celmembraan en celwand van de gastheercel breken open

4 samenvoeging van erfelijk materiaal en eiwitmantel

celwand scheurt open S Afb. 69 Vermenigvuldiging van een virus dat zich door bacteriën laat vermenigvuldigen. De cyclus duurt ongeveer 20 minuten.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

105

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 omikron

delta

Afb. 70 De bouw en het aantal eiwitmoleculen op de eiwitmantel is verschillend bij de twee varianten.

De virussen waarvan de eiwitmoleculen het best passen op de

membraanreceptoren van de gastheercellen zullen, zeker voor een

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

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

in de neus, de keel en de luchtwegen.

OPDRACHT 20

Bestudeer afbeeldingen 67, 68 en 69. 1

Voldoet een virus aan de eerste voorwaarde voor leven? Kan het zelfstandig voortbestaan? Motiveer met één reden die je uit afbeelding 69 kunt afleiden.

Is een virus opgebouwd uit een of meerdere cellen? Gebruik afbeelding 67 en 68.

106

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

Kunnen virussen evolutionaire aanpassingen vertonen?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

Ze kunnen

Ze vertonen

zelfstandig

een cellulaire

evolutionaire

voortbestaan.

organisatie.

aanpassingen.

1b Ze kunnen zich

1a Ze zijn in staat om hun inwendige

zelfstandig

milieu te behouden,

vermeerderen of

dus homeostase te

voortplanten.

vertonen.

Virussen bestaan uit erfelijk materiaal omgeven door een eiwitmantel.

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

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

Dat komt omdat virussen:

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

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

• geen cellulaire organisatie vertonen.

Virussen bevatten wel erfelijk materiaal dat aan veranderingen onderhevig kan zijn en kunnen daarmee evolueren tot nieuwe vormen. Maak oefening 13 op p. 162.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

107

Wat is het belang van biodiversiteit?

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

OPDRACHT 21

Lees de tekstjes en beantwoord de vraag.

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

Biodiversiteit levert geneesmiddelen

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

Om elk organisme een plaats te geven binnen de grote rijkdom aan soorten, probeerde men om ze te groeperen. Dat leidde tot het opstellen van een stamboom, de tree of life, waarin de verwantschappen tussen organismen worden weergegeven. Fossielen van dinosauriërs, zoals dat van de Archaeopteryx lithographica, kregen daardoor een plaats tussen de reptielen en de vogels. Het verklaart waarom krokodil naar kip smaakt of waarom struisvogels poten hebben die op die van dinosauriërs lijken. Daarnaast kun je vanuit interessante kenmerken van een soort, zoals geneeskrachtige kenmerken, op zoek gaan naar verwante soorten met gelijkaardige eigenschappen. Denk maar aan de zoektocht naar de salicylzuurmakende witte wilg in het geslacht van wilgen (zie Weetje p. 82).

108

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

stadsbewoners (%)

<10

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

>30

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

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

Noteer welke voordelen biodiversiteit biedt.

• • •

•

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

Maak oefening 14 op p. 162.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 1

109

HOOFDSTUK 2

Î Welk belang hebben micro-organismen voor de mens? Je kunt al: M uitleggen dat micro-organismen in de voedingsindustrie gebruikt worden; M uitleggen dat bewaartechnieken in de groei van die micro-organismen ingrijpen. Je leert nu: M hoe verschillende micro-organismen zijn opgebouwd;

LEERDOELEN

Op en in ons lichaam zitten biljoenen microscopisch kleine organismen. Om die organismen te kunnen

waarnemen heb je een microscoop nodig, vandaar

M verschillende micro-organismen van elkaar onderscheiden;

M hoe verschillende micro-organismen zich voortplanten;

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-

voorbeeld geven van het belang voor de

organismen dat we lekker brood, yoghurt en kaas eten.

mens;

Dankzij de toenemende kennis over micro-organismen

M voor elke groep van micro-organismen een

M dat micro-organismen het leefmilieu beïnvloeden.

prokaryoten: bacteriën

bioplastics te maken, medicijnen te produceren en kanker te behandelen.

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

en archaea

MICRO-ORGANISMEN

eukaryoten:

niet-cellulaire

protozoa, schimmels

structuren:

en gisten

110

worden bacteriën gebruikt om water te zuiveren,

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

virussen

hoofdstuk 2

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 WEETJE

organismen op aarde. Naar schatting zijn er in de wereld 1000 miljard (1012)

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

Eiwitten zijn grote

meeste bacteriën zijn ongevaarlijk voor de mens en vele zijn zelfs nuttig.

moleculen en hebben vele functies in je lichaam. Je

Je leerde al dat bacteriën eencellige organismen zijn en tot de prokaryoten

leerde al dat eiwitten in

behoren. Bacteriën hebben dus geen celkern en ook geen andere

je voeding aanwezig zijn

celorganellen die omgeven zijn door een celmembraan, zoals mitochondriën

als bouwstoffen om te

en bladgroenkorrels. Het zijn de kleinste cellen op aarde.

groeien en om cellen aan leveren de eiwitten in je voeding aminozuren, de bouwstenen voor de opbouw van lichaamseigen eiwitten. In je lichaam zijn eiwitten

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

De celinhoud van de bacterie wordt omgeven door een celmembraan.

structuurelementen,

Het erfelijke materiaal van de bacterie ligt vrij in het cytoplasma en is niet

te maken. Na vertering

zoals myosine en actine in de spieren. Sommige

hormonen zijn ook eiwitten, zoals insuline.

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

celmembraan

uitdroging, maar daarnaast bepaalt het ook of een

celwand

bacterie zich op een bepaalde gastheercel kan

erfelijk materiaal

vasthechten. Het kapsel beschermt de bacterie

kapsel

flagel

Het kapsel is dus mee verantwoordelijk voor de ziekteverwekkende eigenschappen van de bacterie.

ribosomen

fimbria

tegen de witte bloedcellen van ons afweersysteem.

Soms hebben bacteriën flagellen, waarmee ze zich plasmide

kunnen voortbewegen. De kleinere haarvormige uitsteeksels noemt men fimbria of aanhechtingspili. Die heeft de bacterie nodig om zich vast te hechten.

cytoplasma

S Afb. 71 Structuur van een bacterie

Zonder de fimbria kunnen ziekteverwekkende bacteriën zich niet vasthechten waardoor ze hun ziekteverwekkende eigenschap verliezen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

111

OPDRACHT 22 ONDERZOEK

Onderzoek welke kenmerken we kunnen gebruiken om bacteriën in te delen aan de hand van Labo 04 bij het onlinelesmateriaal.

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

BACTERIËN

A.2 bacillen

A.3 spirillen

A.4 vibrionen

A.1 coccen

A.1

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.

S Afb. 72 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.

112

GENIE Biologie 4.2

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 … 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.

S Afb. 73 Schikking in groepjes: Staphylococcus aureus

S Afb. 74 Impetigo of krentenbaard

Staafvormige bacteriën of bacillen

A.2

S Afb. 75 Schikking in ketens: Streptococcus pyogenes

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

• Op afb. 76 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.

S Afb. 76 Staafvormige bacterie: Bacillus subtilis

Die bacterie, weergegeven in afb. 77, 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. 78. De wonde heeft de kleur van anthraciet, vandaar de naam van de bacterie en de ziekte.

S Afb. 77 Bacillus anthracis of miltvuurbacterie

S Afb. 78 Miltvuur (aantasting van de huid)

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

113

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

S Afb. 79 Teek die de bacterie verspreidt.

een spiraalvormige bacterie die de ziekte van Lyme veroorzaakt.

S Afb. 80 Rode ringvormige uitslag rond de tekenbeet bij ziekte van Lyme

A.4

S Afb. 81 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.

114

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

S Afb. 82 Vibrio cholerae: een kommavormige bacterie die cholera veroorzaakt.

hoofdstuk 2

S Afb. 83 Om verspreiding van de bacterie te voorkomen, leren kinderen in de kleuterschool hun handen wassen.

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 van kristalviolet wordt hier weggewassen. cytoplasma

celmembraan

celwand

buitenste membraan

S Afb. 84 Celwand bij grampositieve bacterie (links) en gramnegatieve bacterie (rechts)

WEETJE

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.

Bacteriën 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 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. `

Maak oefening 15 op p. 162.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

115

1.2 Hoe vermenigvuldigen bacteriën zich? A

Voortplanting

OPDRACHT 23

Bacteriën vermenigvuldigen zich door celsplitsing, dat wil zeggen dat de bacterie zich in twee deelt en er na de splitsing twee nieuwe exemplaren ontstaan. Bij sommige soorten duurt dat proces slechts tien minuten. Boots aan de hand van de volgende instructies dat proces na. Benodigdheden A4-blad Werkwijze 1

Elke leerling neemt een A4-blad. Alle A4-bladeren van de leerlingen in de klas stellen een groepje

Stel een timer in om elke tien seconden een signaal te geven.

Als de timer de eerste keer afgaat, scheur je je blad in twee. Je hebt nu twee blaadjes.

Ieder volgende keer dat de timer gaat, scheur je alle blaadjes die op dat moment op je tafel liggen in

Doe dat gedurende één minuut.

Tel het totaal aantal bacteriën na één minuut. (In werkelijkheid is dat dan na één uur.)

bacteriën voor dat je via een besmet voedingsmiddel binnenkrijgt.

twee.

Besluit

Wat stel je vast?

Bacteriën vermenigvuldigen zich door celsplitsing. De bacteriën verdubbelen hun erfelijke materiaal zodat bij

splitsing elke dochtercel hetzelfde erfelijke materiaal

Het erfelijke materiaal verdubbelt. Elke dochtercel krijgt een kopie van het erfelijke materiaal. Er ontstaan twee dochtercellen die dezelfde kenmerken als de moedercel hebben.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

bacteriën. De tijd die nodig is voor één celsplitsing noemt men de generatietijd of verdubbelingstijd. Aangezien de dochtercellen identiek zijn aan de moedercel en er slechts één ouder betrokken is bij de voortplanting noemen we dit ongeslachtelijke of aseksuele 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

S Afb. 85 Binaire splitsing bij bacteriën

116

krijgt. Bij elke vermenigvuldiging verdubbelt het aantal

gelukkig slechts om de zestien uur.

hoofdstuk 2

2 500 000

aantal bacteriën

2 000 000

1 500 000

1 000 000

500 000

100

150

200

250

tijd (minuten)

S 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.

OPDRACHT 24

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. Bacteriën kunnen die techniek gebruiken om bijvoorbeeld resistentie tegen antibiotica aan elkaar door te geven. In de onderstaande afbeelding ontdek je hoe dat kan. Noteer in de tabel het overeenkomstige nummer bij elke stap in de afbeelding.

erfelijk materiaal

pilus

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

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

117

OPDRACHT 25

ONDERZOEK

Onderzoek de groei van bacteriën aan de hand van Labo 05 bij het onlinelesmateriaal.

Wanneer je in een kweek of een cultuur van bacteriën de groei bestudeert, kun je vier fasen onderscheiden.

FASE 2

FASE 3

FASE 4

FASE 1

Aantal bacteriën

Tijd

S Afb. 86 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.

118

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

Groeivoorwaarden

OPDRACHT 26

ONDERZOEK

Onderzoek de factoren die de groei van bacteriën beïnvloeden aan de hand van Labo 06 bij het onlinelesmateriaal.

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 voorspellen en beheersen.

WEETJE Bacteriën en zuurstofgas

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 zijn grijswit of geel met een ontstoken rand. Als je een mondspoeling met

S Afb. 87 Aften bevinden zich vaak aan de binnenkant van de lip of wang, op het tandvlees of onder de tong.

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.

W Afb. 88 Elektronenmicroscopisch beeld van een bacterie (Bacillus subtilis) met bovenaan een endospore in de cel (door de pijl aangeduid)

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

119

OPDRACHT 27

De vorming van een endospore verloopt in verschillende fasen. Bekijk aandachtig de tekeningen. Verbind elke tekening met de bijbehorende fase.

Het celmembraan van de moedercel omgeeft de

voorspore. De moedercel sterft uiteindelijk af. De spore blijft

over. Het erfelijke materiaal wordt gekopieerd.

Het celmembraan snoert zich in. Elk compartiment krijgt een kopie van het erfelijke materiaal. Er

ontstaat een voorspore.

Tussen de twee celmembranen vormt zich een

dikke laag die bestaat uit celwandachtig materiaal

(de schors).

Rond het buitenste celmembraan wordt een

tweede laag gevormd: de sporecoat.

De voorspore is nu omgeven door twee

celmembranen.

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. `

120

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

Maak oefening 16 op p. 163.

1.3 Wat betekenen bacteriën voor de mens? Positieve invloed

S Afb. 89 Bacteriën in je lichaam vormen je microbioom.

De meeste bacteriën zijn nuttige bacteriën; sommige zijn zelfs noodzakelijk

WEETJE

Pathogeen is afgeleid van

het Griekse woord páthos wat lijden betekent en

het Griekse woord gennãn wat ontstaan, scheppen,

verwekken betekent.

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 ziekteverwekkers of pathogenen. 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.

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

121

OPDRACHT 28

Lees de verschillende voorbeelden van bacteriën die ziekten verwekken en beantwoord de vragen. 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 S Afb. 90 Salmonella: Na 6 tot 72 uur treden de eerste symptomen op: darmkrampen, misselijkheid, braken en diarree. Soms kan ook koorts en hoofdpijn optreden.

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 salmonellainfectie oplopen. Wanneer je besmet voedsel gegeten hebt, komt de bacterie in je maag-darmstelsel

terecht. De bacterie kan 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

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.

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 een wondje je

S Afb. 91 Clostridium tetani veroorzaakt tetanus.

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.

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

S Afb. 92 Typische stand van het lichaam bij spasmen die optreden bij een tetanusinfectie.

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. Als de infectie niet wordt behandeld, kan ze een dodelijke afloop hebben.

122

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

VOORBEELD 4 DIFTERIE

De bacterie die difterie of kroep veroorzaakt, 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. Voor 1959 stierf ongeveer een op de acht baby’s en kinderen aan difterie.

S Afb. 93 A Gezonde keel B Grijze aanzetting in de keel bij difterie. Die wordt veroorzaakt door Corynebacterium diphtheriae.

verdwenen.

VOORBEELD 5 KINKHOEST

Dankzij vaccinatie is difterie in ons land bijna volledig

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

video: kinkhoest

over in een kenmerkende zware, blaffende hoest. Vooral bij baby’s kan kinkhoest ernstige complicaties geven, zoals longontsteking en ademstops. Daarom raadt

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

Wat is het verschil tussen een voedselinfectie en een voedselvergiftiging?

Wat kun je doen om een voedselinfectie met salmonella te vermijden?

Hoe kun je een tetanusbesmetting oplopen?

Kinkhoest veroorzaakt een blaffende hoest. Hoe gebeurt de overdracht van een infectie bij hoesten?

Hoe komt het dat difterie nagenoeg geen doodsoorzaak meer is bij jonge kinderen?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

123

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 prikkeloverdracht tussen zenuwen en spieren waardoor verlamming S Afb. 94 Een botoxbehandeling wordt uitgevoerd om rimpels te verminderen.

optreedt. Bij een botoxbehandeling worden de aangezichtsspieren verlamd zodat de rimpelspiertjes niet meer kunnen samentrekken. Het

resultaat is een strakkere, gladdere huid.

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

S Afb. 95 Basisvaccinatieschema voor kinderen in Vlaanderen

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. `

124

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

Maak oefening 17 op p. 163.

1.4 Hoe kan men bacteriën bestrijden? A

Bacteriën in voedsel en je omgeving

OPDRACHT 29

Hoe kun je besmettingen met bacteriën en het vermenigvuldigen van bacteriën in voedsel en in je omgeving vermijden? Zoek het op. Noteer enkele bewaartechnieken voor voedsel die ervoor zorgen dat

bacteriën zich minder kunnen vermenigvuldigen.

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. Verder zie je op de verpakking nummers zoals E250 en E220. Zoek de betekenis op

van die twee nummers.

Een van de technieken om melk beperkt te bewaren, is pasteurisatie. Daarbij wordt de melk gedurende enkele seconden op een temperatuur lager dan 100 °C verwarmd.

De meeste bacteriën worden dan gedood, maar eventuele endosporen kunnen overleven. De smaak wordt goed bewaard. Welke andere hittebehandelingen bestaan er nog? Wat is het verschil?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

125

Wat betekent ‘ionisatie van voedsel’?

In een ziekenhuis let men bijzonder goed op om bacteriën te bestrijden.

Men gebruikt ontsmettingsmiddelen en ioniserende straling. Daarnaast

worden gebruikte gereedschappen blootgesteld aan hete stoom, lucht of water om te ontsmetten. Hoe heet die techniek?

Wat kun jij thuis doen om de groei van bacteriën en besmetting te

vermijden?

Bacteriële infecties

In de eerste plaats moet je proberen een infectie te voorkomen door de nodige hygiënemaatregelen in acht nemen. 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 (anti = tegen, bios = leven). Zij verstoren de

stofwisseling van de bacteriële cellen, waardoor die afsterven.

S Afb. 96 Alcoholgel is een ontsmettingsmiddel voor je handen.

126

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

S Afb. 97 Antibiotica worden gebruikt om bacteriële infecties te behandelen.

OPDRACHT 30

Het is belangrijk dat we met antibiotica voorzichtig en bedachtzaam omgaan. Scan de QR-code en lees de info om de volgende vragen te beantwoorden.

Welke richtlijnen moet je volgen bij het gebruik van antibiotica?

website: antibiotica

Wat is het resultaat van te vaak voorgeschreven antibiotica of het niet opvolgen van de bovenstaande richtlijnen?

Sommige superbacteriën, ook wel ziekenhuisbacteriën genoemd, kunnen niet meer met antibiotica

worden gedood of afgeremd. Hoe noemen we dat verschijnsel?

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. 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. `

Maak oefening 18 op p. 164.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

127

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. Virussen zijn veel kleiner dan bacteriën, gemiddeld zo'n 0,1 micrometer of

100 nm.

erfelijk materiaal erfelijk materiaal

erfelijk materiaal

erfelijk materiaal erfelijk materiaal erfelijk materiaal

eiwitmantel eiwitmantel

eiwitmantel

erfelijk materiaal

erfelijk erfelijk materiaal materiaal

eiwitmantel eiwitmantel

eiwitmantel

S Afb. 98 Schematische voorstelling van verschillende soorten virussen

S Afb. 99 Het tabaksmozaïekvirus

128

GENIE Biologie 4.2

S Afb. 100 Het adenovirus

THEMA 02

hoofdstuk 2

S Afb. 101 Structuur van een bacteriofaag

eiwitmantel eiwit

enveloppe

erfelijk materiaal

S Afb. 102 Structuur complexe virussen: heeft rond de eiwitmantel nog een extra enveloppe.

S Afb. 103 Voorbeeld: SARS-CoV-2-virus

video: coronavirus onder de microscoop

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.

S Afb. 104 Hiv (human immunodeficiency virus)

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

129

VOORBEELD 2 POLIOVIRUS Het poliovirus herkent zenuwcellen en tast enkel die cellen aan, waardoor spieren en gewrichten verkeerd gebruikt worden.

S Afb. 105 Het poliovirus

VOORBEELD 3 SARS-COV-2

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.

membraanreceptoren gastheercel

eiwit in enveloppe virus

W Afb. 106 Het SARS-CoV-2-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.

130

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

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. `

hoofdstuk 2

Maak oefening 19 op p. 164.

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.

OPDRACHT 31

Noteer bij elk van de vijf stadia de passende omschrijving. Kies uit:

productie van virale eiwitten en viraal erfelijk materiaal –

vorming van nieuwe virussen – binnendringen van het erfelijke materiaal – nieuwe virussen komen vrij –

aanhechting van het virus aan de gastheercel 1

virale eiwitten in het eiwitkapsel of de virale enveloppe binden aan

specifieke receptoren van de gastheercel.

bepaalde eiwitten van het virus boren een gaatje in het celmembraan van de gastheercel waarlangs het virale erfelijke materiaal wordt

binnengebracht.

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.

de virale eiwitten en het virale erfelijke materiaal worden samengevoegd tot nieuwe virussen.

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

131

OPDRACHT 32

DOORDENKER

Beantwoord de vragen. 1

Stel: je bent een onderzoeker en je wilt een medicijn ontwikkelen om virussen te bestrijden. In welke stap van het vermenigvuldigen van het virus kun je dan het best proberen in te grijpen? Verklaar.

Hoe zou een bacteriofaag kunnen helpen in de strijd tegen antibioticaresistentie?

Complexe virussen, zoals SARS-CoV-2 en hiv, komen vrij uit de gastheercel

door knopvorming. Die virussen zijn dan ook omgeven door een enveloppe die ontstaan is door afsplitsing van de gastheercel. Bij de knopvorming

versmelt de enveloppe met het celmembraan en het virus wordt omgeven

door een deel van het celmembraan van de gastheercel. Dat heeft als gevolg dat de enveloppe kenmerken heeft van het membraan van de gastheercel.

erfelijk materiaal virus

Gastheercel maakt viraal erfelijk materiaal en virale eiwitten aan. Nieuwe virussen komen vrij door knopvorming. W Afb. 107 Vermenigvuldiging van het coronavirus SARS-CoV-2

OPDRACHT 33

Welk verschil kun je opmerken tussen knopvorming om te vermenigvuldigen en het proces met vijf stadia in de afbeelding bij opdracht 31?

132

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

2.3 Infecties Virussen zijn verantwoordelijk voor heel wat infecties, zoals griep, bepaalde vormen van hersenvliesontsteking (meningitis), mazelen, bof, rodehond, aids … Ook bronchitis, verkoudheden, COVID-19 en vele vormen van keelpijn en diarree worden door virussen veroorzaakt.

OPDRACHT 34

Het virus dat koortsblaasjes veroorzaakt is een herpesvirus, namelijk Herpes simplex type 1. Vermoeidheid, stress, koorts … kunnen een opstoot uitlokken waardoor de blaasjes verschijnen. Dat komt omdat het virus, eens je ermee geïnfecteerd bent, slapend aanwezig blijft. Je kunt anderen ermee besmetten vanaf het moment dat je de blaasjes voelt opkomen totdat ze volledig uitgedroogd zijn. Dat gebeurt door direct contact en via speeksel. Na enkele dagen verdwijnen ze weer spontaan.

S Afb. 108 Opstoot van koortsblaasjes

Hoe weet je dat het virus na een infectie niet uit je lichaam verdwijnt?

Kan dit virus via seksueel contact worden overgedragen?

Scan de QR-code en lees meer over andere herpesvirussen.

info: herpes

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. `

Maak oefening 20 op p. 164.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

133

2.4 Hoe verspreiden virussen zich van mens tot mens? OPDRACHT 35

Hoe verspreiden virussen zich van mens tot mens?

VERSPREIDING VIRUSSEN

Bekijk de afbeelding en som zes besmettingswegen op.

Zoek op hoe de onderstaande virussen zich kunnen verspreiden. Noteer de letters op de mindmap.

epstein-barrvirus (klierkoorts)

hiv

norovirus

zikavirus

b Herpes simplex type 2 (genitale herpes) SARS-CoV-2-virus

d griep- of influenzavirus

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.

134

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

2.5 Hoe een virale infectie voorkomen en/of bestrijden? OPDRACHT 36

Beantwoord de vragen over het mazelenvirus. 1

Als je met het mazelenvirus besmet bent, kan dat je immuunsysteem aantasten. Het vergeet dan 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 de mazeleninfectie voorbij is, moet je lichaam bijna helemaal opnieuw leren wat goed en wat slecht is.

Welk kenmerk van virussen zorgt ervoor dat antibiotica geen zin hebben bij mazelen?

S Afb. 109 Typische uitslag bij mazelen

Wat is het voordeel om te vaccineren tegen mazelen?

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 symptomen verzachten. Gelukkig kun je sommige virale infecties voorkomen met behulp van vaccins. Vaccinatie is dus essentieel in de strijd tegen infecties.

• 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

135

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 microalgen 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.

OPDRACHT 37 ONDERZOEK

Onderzoek de bouw en de levenswijze van enkele protisten aan de hand van Labo 07 bij het onlinelesmateriaal.

3.1 Het pantoffeldiertje A

Bouw en levenswijze

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.

Brak water is zoutachtig water dat minder zout is dan zeewater. Het komt vaak voor bij riviermondingen. 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.

136

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

macronucleus

ciliën

micronucleus

cytoplasma

kloppende vacuole

celanus voedselvacuole

orale groeve

S Afb. 110 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. 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

video: pulserende vacuole

vacuole. De vacuolen trekken ritmisch samen en pompen als het ware het overtollige water naar buiten. 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!

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

137

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.

S Afb. 112 Ongeslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje onder de lichtmicroscoop

S Afb. 111 Ongeslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje

• 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.

De micronucleus bevat nu de helft van het erfelijke materiaal.

4 Het erfelijke materiaal wordt uitgewisseld.

micronucleus

De micronucleus heeft nu weer de normale hoeveelheid erfelijk materiaal.

9 8 7 S Afb. 113 Geslachtelijke voortplanting van het pantoffeldiertje

138

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

De micronuclei versmelten.

3.2 Euglena: het oogdiertje of oogwiertje A

Bouw en levenswijze

celmembraan

celkern

bladgroenkorrel

kloppende vacuole oogvlek

S Afb. 115 Groene kleur water veroorzaakt door Euglena

fotoreceptor

Het water in een vijver of beek kan plots groen zijn. Een sterke verspreiding

flagel

van het oogwiertje kan daarvan wel eens de oorzaak zijn.

S Afb. 114 Bouw van Euglena

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.

moedercel

Voortplanting

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

Kern deelt zich.

Cytoplasma deelt zich.

Dochtercellen worden gevormd.

twee dochtercellen

S Afb. 116 Ongeslachtelijke voortplanting van Euglena

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

139

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

pseudopodia

celkern

voedsel vacuole

cytoplasma

celmembraan

voedseldeeltje

S Afb. 117 Bouw amoebe

moedercel

Voorplanting

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

verdubbeling celkern

S Afb. 118 Ongeslachtelijke voortplanting bij amoebe

140

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

splitsing cytoplasma

twee dochtercellen

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.

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.

In de cyste deelt de cel zich meermaals.

nucleus

S Afb. 119 Cystevorming in ongunstige omstandigheden

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

141

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.

OPDRACHT 38

S Afb. 120 Microscopisch beeld van Toxoplasma gondii. Men schat dat 30-50 % van de wereldbevolking met de parasiet besmet is.

De levenscyclus van toxoplasmose heeft verschillende stadia. Lees de verschillende stadia en plaats de letters op de correcte plaats op de tekening. weiden en in oppervlaktewater. Wanneer A

andere dieren drinken van besmet water of eten van besmet voedsel komt de parasiet

terecht in het lichaam van de tussengastheer,

D E

zoals een koe.

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

142

GENIE Biologie 4.2

De parasiet kapselt zich in in weefsels

Uitwerpselen van de kat komen terecht op

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.

THEMA 02

hoofdstuk 2

zoals spieren en hersenen. De ziektekiem komt in de stoelgang terecht.

wordt opgegeten door de mens

wordt opgegeten door de kat

eindgastheer

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

exponentieel toeneemt. Het openbarsten van de rode bloedcellen gaat

gepaard met de bekende malariaverschijnselen, zoals hoge koorts en koude

rillingen. Die symptomen versterken na elke cyclus. Wanneer bij een volgende

S Afb. 121 Plasmodiumparasiet in het bloed van een malariapatiënt

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

fasen in het bloed

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

W Afb. 122 De levenscyclus van de malariaparasiet

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

143

OPDRACHT 39

De levenscyclus van de malariaparasiet is verspreid over de mug en de mens. Wie is de gastheer in deze cyclus?

Wie is de tussengastheer?

De parasiet plant zich in beide gastheren voort. Wat is het verschil?

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.

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. 123) zijn de autotrofe eencellige eukaryoten. Microalgen 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. 124) of zeewieren zijn de hogere wieren.

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

S Afb. 123 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 Zuidoost-Azië

144

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

S Afb. 124 Bos van reuzenkelp langs de Californische kust

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

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

Planten

Dieren

celwand celmembraan

50 µm

vacuole

50 µm

celmembraan

50 µm

Schimmels

vacuole

cytoplasma met bladgroenkorrels

celwand

celkern

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celkern aanwezig

meercellig

bladgroen aanwezig autotroof

cytoplasma zonder bladgroenkorrels

celkern aanwezig

een- of meercellig

bladgroen afwezig

heterotroof

celwand afwezig

celwand aanwezig

celkern met erfelijk materiaal

celkern aanwezig

celkern met erfelijk materiaal

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

S Afb. 125 Hyfen zijn verweven en vormen de zwamvlok.

nemen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

145

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 vinvis (33 m lang en 200 ton) als grootste organisme ter wereld van de troon. Op basis van de huidige groeisnelheid schat men de schimmel 2400 jaar oud, maar hij zou ook veel ouder kunnen zijn, tot krijgen tussen de langstlevende organismen. Naar: www.scientificamerican.com

zelfs 8650 jaar oud. Daardoor zou hij ook meteen een plaats

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.

S Afb. 126 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.

S Afb. 127 Broodschimmel (Rhizopus stolonifer): De kleine zwartje bolletjes op een broodschimmel zijn vertegenwoordigers van sporendragers.

146

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

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.

S Afb. 128 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. Schimmels kunnen zich ongeslachtelijk en geslachtelijk voortplanten. De ongeslachtelijke voortplanting gebeurt door sporen. `

Maak oefening 21 op p. 165.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

147

4.2 Gisten A litteken knopvorming

Hoe zijn gisten opgebouwd?

celwand celmembraan

vacuole cytoplasma

celkern

W Afb. 130 Eencellige schimmel: gist

Gisten zijn eencellige schimmels en zijn dus ook eukaryoten. Ze hebben

S Afb. 129 Structuur van een gistcel

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?

OPDRACHT 40 ONDERZOEK

Onderzoek hoe eencellige schimmels zich voortplanten aan de hand van Labo 08 bij het onlinelesmateriaal.

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

148

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

knopvorming

hoofdstuk 2

litteken knopvorming

Dochterkern migreert in knop.

W Afb. 131 Ongeslachtelijke voortplanting door knopvorming

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

S Afb. 132 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

149

4.3 Wat betekenen schimmels en gisten voor de mens? OPDRACHT 41

Lees de teksten over schimmels en gisten en beantwoord de vragen. Gebruik in de geneeskunde

Gebruik in de voedingsindustrie

Schimmels en

worden al

gisten zijn ook

duizenden

belangrijk bij de

jaren

productie van

gebruikt als

geneesmiddelen.

voedselbron

Alexander

of bij de

Fleming (1881-

Schimmels

bereiding of

1955) was

verwerking

degene die het

van voedsel. Paddenstoelen zijn de eetbare vruchtlichamen van schimmels. Gisten worden bijvoorbeeld gebruikt bij de

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

om wijn te maken en bij de fermentatie van

schimmel de groei van de bacterie afgeremd.

granen om bier te maken.

Blijkbaar gaf de schimmelsoort een stof af die

bereiding van brood, de fermentatie van fruit

bacterieontwikkeling verhinderde. Omdat de

Wanneer kaas, en ook andere voedingswaren,

schimmel tot het geslacht Penicillium behoorde,

beschimmeld zijn, kun je ze het best

noemde hij de stof die door de schimmel werd

meteen weggooien. Het zichtbare gedeelte

afgescheiden penicilline.

wegsnijden is vaak niet voldoende, je weet

immers niet hoe diep de schimmeldraden in

Hoewel er steeds meer resistentie optreedt,

de kaas gedrongen zijn. Bovendien zijn niet

kunnen we vrijwel alle bacteriële infecties

alle schimmels eetbaar. Sommige schimmels

bestrijden met een van de antibiotica die we tot

produceren giftige stoffen, mycotoxinen, die

onze beschikking hebben.

je behoorlijk ziek kunnen maken. 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. 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.

150

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

Noem twee voordelen van schimmels voor de mens.

Schimmels kunnen ook nadelen opleveren. Noem er één.

Waarom gooi je een voedingsmiddel dat een stukje beschimmeld is het best weg?

Welke factoren kunnen schimmelinfecties bevorderen?

•

• 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. Maak oefening 22, 23 en 24 op p. 165.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

151

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 micro-organismen afremt. Dat verbetert de houdbaarheid van het voedsel. Saccharomyces cerevisiae is de gist die men gebruikt

GIST

SCHIMMELS

suikers < alcohol + koolzuur

om brood (bakkersgist), bier (biergist) en wijn (wijngist) te

tofu

brood

• Bij de bereiding van brood gebruikt de gist de

wijn

bier

rijzen

suikers in het mengsel als voeding. De gasbelletjes deeg uitzet bij voldoende warmte. Wanneer het

salami

deeg gebakken wordt,

kaas

de hitte gedood en stopt het brood met rijzen. De alcohol die tijdens

de fermentatie gevormd werd, verdampt tijdens

yoghurt

MELKZUURBACTERIËN

camembert

SCHIMMELS + BACTERIËN

suikers < melkzuur

S Afb. 133

het bakken van het

tempeh soja natto

FERMENTEREN

zorgen ervoor dat het

worden de gisten door

maken.

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.

S Afb. 134 Penicillium candidum: de witte schimmel van brie

S Afb. 135 Penicillium roqueforti: de groene schimmel van roquefort

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.

152

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

hoofdstuk 2

THEMASYNTHESE

BIODIVERSITEIT KERNBEGRIPPEN

SCHEMA

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

geslacht bv. Canis (hondachtigen)

samen kunnen voortplanten en

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

soort bv. Canis aureus (jakhals)

ras bv. golden retriever

ras bv. Aziatische jakhals

ras bv. poedel

ras bv. Europese jakhals

EUKARYOTEN

SCHIMMELS

een hoofdletter) gevolgd door een

soort bv. Canis lupus (hond)

vruchtbare nakomelingen hebben.

soortkenmerk (met een kleine letter).

PLANTEN

• De tree of life is een boomstructuur

die de evolutie van alle leven op aarde

weergeeft. De nabijheid van twee takken

DIEREN

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

Homo sapiens

• De tree of life wordt in drie

grote domeinen van organismen

onderverdeeld: de bacteriën, de archaea en de eukaryoten.

• Binnen het domein van eukaryoten

onderscheidt men het rijk van de planten,

ARCHAEA

BACTERIËN

meest primitieve cel (oercel)

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.

kennisclip biodiversiteit

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

themasynthese

153

KENMERKEN VAN DE BACTERIËN, ARCHAEA EN EUKARYOTEN

Domeinen Bacteriën

Archaea

Eukaryoten

nee, prokaryoot

ja, eukaryoot

celcompartimentering

nee

eencellig of meercellig

eencellig

eencellig of meercellig

autotroof of heterotroof

beide kunnen

celwand aanwezig

ja, maar andere

soms

celkern aanwezig

samenstelling dan bacteriën

grootte

1 tot 10 μm

voorbeelden

0,1 tot enkele μm

• heterotroof: ziekmakende bacteriën • autotroof:

15 tot +500 μm

• heterotroof:

• heterotroof: dieren,

thermoacidofiele

schimmels, ciliata

archaea

• autotroof: planten, groenwieren

cyanobacteriën

KENMERKEN VAN DE PLANTEN, DIEREN EN SCHIMMELS

Rijken binnen het domein van eukaryoten

Planten

Dieren

Schimmels

voorstelling cel

een- of

meercellig

een- of meercellig

aanwezig

afwezig

autotroof

heterotroof

aanwezig (celwand van

afwezig

aanwezig (celwand van

celkern

meercellig

bladgroenkorrels in

cytoplasma autotroof/

heterotroof celwand

cellulose)

154

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

chitine)

themasynthese

MICRO-ORGANISMEN 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

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

— bacteriën vagina — probiotica

• ziekteverwekkers

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

themasynthese

155

PROTISTEN

SCHIMMELS

GISTEN

structuur

eukaryoot

prokaryoot

levenswijze

heterotroof-autotroof

heterotroof

voortplanting

ongeslachtelijk door celdeling

bouw

ongeslachtelijk door sporen

ongeslachtelijk door

knopvorming

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

themasynthese

a/α-cel

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

— schimmelziekten zoals zwemmerseczeem

— huidschimmel

156

geslachtelijke voortplanting

kennisclip microorganismen

CHECKLIST

NOG OEFENEN

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

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

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

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

• Ik kan uitleggen wat een bacterie, protist, alg, schimmel en virus is.

• Ik kan toelichten hoe verschillende micro-organismen zijn opgebouwd. • Ik kan verschillende micro-organismen van elkaar onderscheiden.

• Ik kan uitleggen waarom virussen gastheerafhankelijk zijn.

• Ik kan uitleggen hoe verschillende micro-organismen zich voortplanten. • Ik kan de begrippen celdeling, geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting uitleggen.

• Ik kan de groeifasen bij bacteriën opsommen.

• Ik kan voor elke groep van micro-organismen een voorbeeld geven van het

belang voor de mens.

• Ik kan aantonen dat micro-organismen het leefmilieu beïnvloeden.

Onderzoeksvaardigheden

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

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren.

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

• Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

checklist

157

CHECK IT OUT

Î Fascinerend wezen: het beerdiertje 1

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

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

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

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

d Welk gemeenschappelijk kenmerk hebben dieren en planten binnen de eukaryoten? Het oogdiertje kun je niet bij de dieren of de planten plaatsen. Verklaar waarom en omcirkel zijn plek in de tree of life hieronder.

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

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

SCHIMMELS

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

Beerdiertjes zijn natuurlijk niet de enige levende wezens op

EUKARYOTEN

PLANTEN

DIEREN Homo sapiens

BACTERIËN ARCHAEA

aarde. Duid op de tree of life aan waaruit de diversiteit van alle

levende wezens is ontstaan.

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

158

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

check it out

AAN DE SLAG

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

Niet waar

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

nakomelingen onvruchtbaar.

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

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

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

Bestudeer de onderstaande bomen.

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

Populus alba

Salix fragilis

Welke van deze bomen behoren tot dezelfde soort? Verklaar.

Salix alba

b Welke twee horen tot hetzelfde geslacht? Verklaar.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

159

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

Gebruik de juiste term.

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

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

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

Wetenschappers zijn al eeuwen gefascineerd door de enorme

verscheidenheid aan organismen. Om orde te scheppen in de

grote hoeveelheid aan soorten ging men ordenen in groepen. Heel wat verschillende systemen werden gehanteerd. Een

daarvan was het vijfrijkensysteem. a

Som de vijf rijken op.

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

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

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

160

Waarom gebruikt men het vijfrijkensysteem vandaag niet meer?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

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

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

haai

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

dolfijn

ijsbeer

gemeenschappelijke voorouder

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

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

Kruis de correcte antwoorden aan.

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

ze geen echte celkern hebben.

ze een heel ander celtype hebben.

ze geen celwand hebben.

ze maar een heel kleine kern hebben.

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

je erg ziek maken. Je krijgt er dysenterie van. Dat veroorzaakt

o.a. stoelgang met bloed in. a

Tot welk domein behoort dit organisme? Leg uit.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

161

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

Verklaar tot welk domein dit organisme behoort.

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

Hoe groot is één cel van het organisme?

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

Geef zelf één voorbeeld waarom biodiversiteit belangrijk is.

Hoe zijn bacteriën opgebouwd?

Benoem de tekening.

162

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

b Bacteriën zijn prokaryoot. Verklaar.

Wat is een plasmide?

d Wat is de functie van ribosomen?

Welke groeifasen kun je bij bacteriën onderscheiden? Duid de verschillende fasen aan op de grafiek en geef bij elke fase een woordje uitleg.

Aantal bacteriën

Tijd

De meeste bacteriën zijn nuttige bacteriën en hebben een positieve invloed op de mens. Toon aan met één voorbeeld.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

163

Als je een bacteriële infectie hebt opgelopen, kun je die met medicijnen bestrijden. a

Welke medicijnen worden daarvoor gebruikt (verzamelnaam)?

Hoe zijn virussen opgebouwd? Vul de tekening aan met de correcte begrippen.

b Waarom mag je die medicijnen enkel gebruiken als het moet? Gebruik de correcte term.

Virussen kunnen zich op verschillende manieren vermenigvuldigen. a

Beschrijf het proces dat in deze afbeelding wordt voorgesteld in drie stappen.

Stap 1: Stap 2: Stap 3:

164

GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

b Wat is de naam van dit proces?

Wat is het gevolg voor de gastheercel?

Verklaar waarom schimmels een apart rijk kregen in de tree of life. Ze groeien toch ook gewoon op en in de

grond, waarom konden ze niet in het rijk van de planten worden opgenomen?

Wat betekenen schimmels en gisten voor de mens? Geef een positief en een negatief voorbeeld. Leg kort uit.

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

je één keer, meerdere keren of helemaal gebruiken.

spore

protozoa

splitsing/deling

schimmels

in een gastheercel

gist

door voortbrengen van kiemplantjes

virus

door knopvorming

geslachtelijke of seksuele voortplanting

bacteriën

Een bepaald eencellig organisme heeft een celwand en geen bladgroen. Remi concludeert dat het een bacterie is. Over welke informatie moet Remi nog beschikken om die conclusie te kunnen trekken? a

De cel heeft geen erfelijk materiaal (DNA).

b In de cel wordt geen glucose verbruikt. c

De cel heeft geen kern.

d Geen van de vorige antwoorden is juist.

Meer oefenen? Ga naar

. GENIE Biologie 4.2

THEMA 02

aan de slag

165

Notities

166

INVLOEDEN VAN INTERACTIES OP DE OVERLEVINGSKANS

THEMA 03

167

CHECK IN

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

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

Mannetjes sterven. Vrouwtjes leggen eitjes.

bevrucht vrouwtje

4 Teken paren laatste bloedmaaltijd bij grotere dieren

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

volwassen

larve

2 eerste bloedmaaltijd bij kleinere dieren

Valt op de grond.

3 tweede bloedmaaltijd om te groeien en te vervellen

Valt op de grond.

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

HOE ZIT DAT?

Waarom zuigt de teek bloed?

Wat is het nadeel voor de gastheren, de dieren?

Hoe merkt een teek een dier op?

Welke infectieziekte kan de teek overdragen?

Waarom legt een teek zoveel eitjes?

Hoe kan die ziekte worden behandeld?

Welke interacties beïnvloeden het overleven van organismen?

Hoe ontstaat een infectie en hoe kunnen we infecties bestrijden?

Hoe beïnvloeden communicatie en gedrag de overlevingskansen van een organisme?

We zoeken het uit!

168

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

check in

VERKEN

Î Hoe beïnvloeden interacties de overlevingskans? OPDRACHT 1

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

Waarom is dat proces zo belangrijk?

OPDRACHT 2

Beantwoord de vragen.

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

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

S Afb. 136 Paardenbloem

S Afb. 137 Konijn

S Afb. 138 Wezel

Welke relatie kun je hier ontdekken?

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

verken

169

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al: soort, ras en geslacht;

M het verschil uitleggen tussen een M de schakels in een voedsel-

kringloop schematisch voorstellen. Je leert nu:

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

M hoe de relatie tussen individuen

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

van eenzelfde soort een invloed

kan hebben op de overleving van het individu.

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

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar positief?

OPDRACHT 3

Bekijk aandachtig de onderstaande foto’s.

S Afb. 139 Parende mussen

170

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

S Afb. 140 Wolven werken samen om concurrenten te verjagen.

hoofdstuk 1

S Afb. 141 Mosplantjes steunen elkaar en voorkomen uitdroging door dicht bij elkaar te staan.

S Afb. 142 Bij zwanen bewaakt het mannetje het nest en het wijfje.

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

Welk voordeel halen die organismen uit hun interactie?

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

1.1 Paarvorming

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

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

S Afb. 143 Albatrossen kiezen een partner voor het leven. Ze werken gedurende de rest van hun leven samen om nakomelingen groot te brengen.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

171

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.

1.2 Groepsvorming OPDRACHT 4

S Afb. 144 Een jonge waterhoen helpt met het grootbrengen van een broer/zus.

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

Wanneer leeuwen samenwerken, kunnen ze

concurrenten verdrijven of prooien vangen die sterker of sneller zijn dan zijzelf. Wat heeft die samenwerking tot gevolg?

S Afb. 145

Wanneer buffels, gnoes en muskusossen door predatoren belaagd worden, stellen ze zich op in een kring met hun kop en hoornen naar buiten gericht. De jonge dieren staan in het midden van de kring. Waarom doen ze dat?

S Afb. 146

172

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

Stokstaartjes zijn kleine roofdieren die in groep leven in open vlaktes in Afrika. Ze staan op het menu van een aantal andere roofdieren. Telkens houdt minstens één individu de wacht, terwijl andere stokstaartjes andere taken uitvoeren. Wanneer een belager wordt waargenomen, produceert de wachter een alarmsignaal. Verklaar.

Eenmaal een spreeuw een roofvogel heeft

S Afb. 147

opgemerkt, alarmeert hij alle groepsgenoten. De spreeuwen vliegen dan op en blijven in de lucht dicht bij elkaar vliegen. Een individu hoeft niet meer sneller te zijn dan zijn belager, het moet

enkel sneller zijn dan de traagste van de groep.

Wetenschappers zijn er bovendien van overtuigd

dat het voor een predator veel moeilijker is om een prooi te pakken te krijgen wanneer

die alleen vliegt dan wanneer die in een groep

S Afb. 148

vliegt. Verklaar dat gedrag.

Het Portugees oorlogsschip is geen kwal, maar

bestaat 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

W Afb. 149 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.

voortplanting zorgen. a

Wat is het nut van de groepsvorming?

b Wat is het nut van de groepsvorming voor elk organisme van deze groep?

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

173

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 S Afb. 150 Kraaien werken samen om een buizerd te verjagen.

plant kan afsterven.

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. De

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

Ook bij planten kan de aanwezigheid van soortgenoten dus de overlevingskansen en voortplantingskansen verhogen.

S Afb. 151 Adelaarsvarens groeien meestal in dichte aantallen bijeen.

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.

174

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

• Samenwerking kan zowel bij dieren als bij planten de kans op overleving en voortplanting verhogen.

hoofdstuk 1

Maak oefening 1 en 2 op p. 234.

Hoe beïnvloeden organismen van eenzelfde soort elkaar negatief?

OPDRACHT 5

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

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

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

S Afb. 152

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

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

Door het creëren van extra nestplaatsen stijgt het aantal broedparen gedurende meerdere seizoenen.

De evolutie wordt weergegeven in grafiek 3. Vink de juiste uitspraken aan. Het aantal mezen blijft

evenwichtsniveau = draagkracht

nestgelegenheid is.

Het aantal mezen bereikt een dynamisch evenwicht omdat ook het voedselaanbod, de

aanwezigheid van vijanden … bepalend zijn.

populatiedichtheid

verder stijgen omdat er meer

Het aantal mezen bereikt een constant aantal omdat alle nestkastjes zijn ingenomen.

Er ontstaat concurrentie voor het aantal broedplaatsen

S Grafiek 3 De populatiedichtheid is het aantal individuen in een bepaald gebied.

tijd

waardoor het aantal niet verder kan stijgen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

175

OPDRACHT 6 DOORDENKER

S Afb. 153

Als een paartje knobbelzwanen jongen grootbrengt, proberen de jongen zo lang mogelijk bij de ouders te blijven. De ouders willen de jongen zo snel mogelijk weg. Leg uit waarom het nadelig is voor de ouders om de jongen te vroeg weg te jagen uit hun gebied, maar ook nadelig om ze te lang bij zich te houden.

Alles wat organismen nodig hebben om te overleven en zich voort te planten, wordt een hulpbron genoemd. In de natuur zijn die hulpbronnen meestal

niet onbeperkt maar gelimiteerd: het voedselaanbod, het aantal slaap- en

schuilplaatsen of partners in een gebied is meestal slechts voldoende om

een welbepaald aantal individuen te herbergen. De aanwezige hulpbronnen bepalen de draagkracht van het gebied. Hoe meer individuen kunnen overleven en zich voortplanten, hoe groter de draagkracht van dat gebied. Zodra het aantal individuen de draagkracht van het gebied overschrijdt,

ontstaat er overbevolking; er is dan een tekort aan een of meerdere hulpbronnen. Als gevolg daarvan ontstaat er concurrentie en moeten individuen die zich niet kunnen voortplanten, uitwijken naar andere gebieden of sterven.

S Afb. 154 Koolmezen broeden in holen.

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.

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.

176

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

Als het aantal individuen van een soort in een gebied stijgt, verkleint de afstand en verhoogt het aantal contacten tussen de individuen. Ziekteverwekkers kunnen daarom gemakkelijker van het ene individu naar het andere individu worden overgebracht, waardoor hun overlevingskansen dalen. Een ziekte-uitbraak of epidemie komt dan ook vaak voor wanneer een groot aantal individuen dicht naast elkaar leeft.

• Hulpbronnen zijn middelen die organismen nodig hebben om te overleven. • De draagkracht van een gebied is het aantal organismen dat er kan

overleven en zich kan voortplanten. De draagkracht van een gebied wordt bepaald door het aantal hulpbronnen dat beschikbaar is. Interacties binnen een soort kunnen de overlevingskans van

organismen beïnvloeden en daarmee ook het voortbestaan van de soort.

• Concurrentie is de interactie die er tussen soortgenoten ontstaat

als de draagkracht van het gebied overschreden wordt. Concurrentie doet de kans op voortplanting en overleving dalen.

• De overdracht van ziekten tussen soortgenoten doet de overlevingskans dalen.

Maak oefening 3 op p. 234.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 1

177

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Welke invloeden hebben interacties tussen organismen van verschillende soorten op hun overlevingskans? M uitleggen dat in een natuurlijk milieu verschillende soorten organismen leven;

biotische en abiotische factoren van de biotoop waarin ze leven;

organismen van verschillende soorten kunnen interacties, zoals een roofdier dat zijn prooi doodt, zijn van korte duur. Tussen andere soorten bestaan relaties die langere tijd duren,

Je leert nu:

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

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

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar positief?

en micro-organismen naast elkaar voor. De elkaar wederzijds beïnvloeden. Sommige

M een aantal voorbeelden geven van het belang van biodiversiteit.

meerdere soorten dieren, planten, schimmels

M aantonen dat organismen aangepast zijn aan de

Op elke bewoonbare plek op aarde komen er

1.1 Mutualisme OPDRACHT 7

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

178

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

Wat is het voordeel van die interactie voor de mieren?

Welk voordeel halen de bladluizen uit de interactie?

Wat is het voordeel van die samenwerking voor beide

OPDRACHT 8

S Afb. 155 Bladluizen produceren honingdauw wanneer mieren ze aanraken met hun antennen. In ruil daarvoor beschermen de mieren ze tegen rovers.

soorten?

Lees de onderstaande tekst over de orchidee.

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

Zaden van orchideeën bevatten zo weinig reservestoffen dat ze

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

wortelhaartje

de bodem kunnen de zaden wel

kiemen, maar ze bevatten te weinig

voedingsstoffen om zich zelfstandig te ontwikkelen. De kiemplantjes

zijn voor de groei afhankelijk van

schimmels in de bodem. Schimmels breken dood organisch materiaal

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

zonder mycorrhiza

plaatsen waar weinig nutriënten

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

met mycorrhiza

S Afb. 156 De term mycorrhiza is de verzamelnaam voor schimmels die in de bodem samenleven met planten via de wortels.

schimmel energierijke stoffen van

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

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

het organisme is.

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

Gevolg van de interactie

+/N/-

orchidee schimmel

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

179

Die relatie met schimmels is niet beperkt tot orchideeën: naar schatting

WEETJE De meeste planten hebben vaatbundels voor het transport van water en zijn dus vaatplanten.

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.

Mossen behoren niet tot de vaatplanten: zij hebben geen xyleem- en

floëemvaten.

S Afb. 157 Schimmeldraden

Ook bij de mieren en de bladluizen zagen we zo’n langdurige samenwerking waarbij beide soorten een duidelijk voordeel hebben. Dat heet mutualisme. Mutualisme komt van het Latijnse woord mūtu(us) = wederzijds en van het Griekse -ismos, -isma = vaak, direct. Dankzij mutualisme verhoogt de

overlevingskans van beide partijen.

Mutualisme is niet beperkt tot een interactie tussen diersoorten. Heel wat planten lokken insecten met suikerrijke nectar. Aan de insecten die zich te goed doen aan de zoete nectar, blijft stuifmeel kleven. Dat stuifmeel dragen ze met zich mee als ze wegvliegen. Bij een volgend bloembezoek kan het stuifmeel achterblijven en voor een bestuiving zorgen. Veel planten zijn op die manier voor hun voortplanting volledig afhankelijk van insecten, terwijl voor heel wat insecten de nectar een belangrijke voedingsbron is.

Mutualisme komt dus ook voor tussen dieren en planten.

W Afb. 158 Een horzel slurpt nectar van een bloem.

180

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

1.2 Commensalisme OPDRACHT 9

Lees de tekst en beantwoord de vragen. Wanneer paarden en runderen grazen, schrikken ze heel wat insecten op die zich in de vegetatie schuilhouden. Die insecten vormen dan een gemakkelijke prooi voor vogels. Soorten zoals koereigers en 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

S Afb. 159 Koereigers voeden zich met insecten die opspringen uit de vegetatie als runderen grazen.

geen last van als ze op hun rug zitten.

kwikstaarten maken dankbaar gebruik van

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

Wat levert de interactie op voor de andere organismen?

Een samenlevingsvorm tussen twee soorten die voordelig is voor de overlevingskansen van de ene soort, maar waarbij de andere soort geen voordeel of nadeel ervaart, wordt commensalisme genoemd. De term commensalisme komt van het Latijnse cum mensa (cum = met, mensa = tafel), ofwel ‘eten aan dezelfde tafel’ of 'tafelgenoot'.

Commensale interacties bestaan ook tussen plant en dier. Sommige planten

S Afb. 160 Planten zoals klis maken gebruiken van zoogdieren om hun zaden te verspreiden.

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.

S Afb. 161 De zaden of vruchten zijn van weerhaken voorzien en blijven zo kleven aan de vacht.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

181

OPDRACHT 10

Lees de onderstaande tekst over korstmossen en beantwoord de vragen. 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 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. 1

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

S Afb. 162 Korstmossen gebruiken de schors van bomen als houvast, maar berokkenen de boom zelf geen schade.

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

korstmos

+/N/-

boom

Gevolg van de interactie

Organisme

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

Onderzoek wat de relatie is tussen het voorkomen van korstmossen op een boom en de windrichting. Maak het Labo 09 bij het onlinesmateriaal.

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. `

182

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

Maak oefening 4, 5 en 6 op p. 234-235.

Hoe beïnvloeden organismen van een verschillende soort elkaar negatief?

2.1 Predatie OPDRACHT 12

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

er zich op vallen vanuit de lucht. De muis

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

S Afb. 163 Een torenvalk kan in de lucht ter plaatse blijven hangen om te speuren naar voedsel op de grond.

Hoe beïnvloedt de interactie de overlevingskansen van de torenvalk?

Lees de tekst over de torenvalk en beantwoord de vragen.

Wat is het gevolg van de interactie voor de muis?

Wanneer een organisme een ander organisme opeet, spreken we van predatie. De overlevingskansen van de predator stijgen doordat de prooi geheel of gedeeltelijk wordt opgegeten, maar de interactie is nadelig voor de

video: lijmval zonnedauw

prooi, die doorgaans sterft.

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

183

WEETJE

S Afb. 165 Een orka is een predator.

S Afb. 164 Een walrus is een roofdier.

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.

OPDRACHT 13

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

lemming hermelijn

0,1

0,001

0,1

aantal lemmingen per 2,5 ha

0,01

1988

0,00001

1990

1992

1994

1996

S Grafiek 4 Verloop van de aantallen van hermelijn en lemming over een aantal jaren

184

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aantal hermelijnen per 2,5 ha

evolutie van de populaties lemmingen en hermelijnen aan de hand van de onderstaande grafiek.

hoofdstuk 2

1998

2000

2002

jaar

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

Verklaar hoe het komt dat het aantal hermelijnen altijd iets later toeneemt dan het aantal lemmingen?

Hoe verklaar je dat het aantal hermelijnen weer daalt als het aantal lemmingen daalt?

Hoe beïnvloeden predator en prooi elkaars overlevingskansen?

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

er nog een rol?

Wanneer een predator hoofdzakelijk op eenzelfde prooisoort jaagt, ontstaat er vaak een ritmisch patroon van schommelingen in populatiegrootte

van zowel predator als prooi. Bij predatie heeft de aanwezigheid van een predator dus een invloed op de overlevingskans van de prooi, maar ook andersom heeft de aanwezigheid van de prooi een invloed op de overlevingskans van de predator.

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

S Afb. 166 Zweefvliegen zijn ongevaarlijk en kunnen niet steken, maar lijken zo hard op wespen dat heel wat belagers ze ook met rust laten.

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 soorten nabootst, noemt men mimicry.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

185

2.2 Parasitisme OPDRACHT 14

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

voedingstoffen. Vooral ’s nachts kruipen

S Afb. 167

Voor welk organisme verhoogt de interactie de overlevingskansen?

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

Welke verzamelnaam ken je voor die organismen?

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

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

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

S Afb. 168 Parasitoïde organismen, zoals de sluipwesp, leggen eitjes in de gastheer. De larven eten de gastheer daarna langzaam op.

186

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

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.

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

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.

eitjes van de lintworm in de omgeving

S Afb. 169 Levenscyclus van de runderlintworm

OPDRACHT 15

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

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

S Afb. 170 Een koekoeksjong duwt andere eieren uit het nest. Al het voedsel dat zijn pleegouders (hier winterkoning) aanvoeren, belandt in zijn snavel.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

187

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

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

Gevolg van de interactie

+/N/-

koekoek

zangvogel

Een dier dat zijn eieren laat uitbroeden of jongen laat grootbrengen door

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

WEETJE

S Afb. 171 Een haarzakjesmijt

De haarzakjesmijt leeft in de haarzakjes van een wimper. De mijten

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

188

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

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.

S Afb. 172 Bremraap is een volledig parasitaire plant die zijn voedingsstoffen uit andere planten haalt.

S Afb. 173 Maretak is een halfparasiet en haalt enkel water en anorganische stoffen uit de gastheer.

OPDRACHT 16

Waarom noemt men de bremraap een parasiet en de maretak een halfparasiet?

OPDRACHT 17

ONDERZOEK

Welke parasieten kunnen we ontdekken bij de mens? Maak Labo 10 bij het onlinelesmateriaal.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

189

2.3 Amensalisme OPDRACHT 18

Analyseer de interactie tussen de runderen en het gras. Vul in. Runderen die rondlopen, vertrappelen onder hun hoeven grassen en andere kleine planten. a

De aanwezigheid van die planten heeft een effect op de runderen.

een

b Het vertrappelen van het gras door de runderen heeft effect op de groei en

overleving van de planten.

S Afb. 174 Op de plaatsen waar runderen vaak lopen, groeit het gras minder goed.

Een relatie tussen twee soorten die nadelig is voor de overleving van een soort maar geen effect heeft op de andere soort, wordt amensalisme genoemd.

Om verschillende stammen van een veelvoorkomende bacteriesoort

op de huid van de mens te onderzoeken, kweekte de Schotse arts en bacterioloog Alexander Fleming bacteriën in petrischalen. Hij stelde vast dat er per ongeluk een schimmel in de petrischalen was terechtgekomen. Die schimmel produceerde een stof die de groei van bacteriën remde en die zelfs dodelijk bleek te zijn voor heel wat bacteriesoorten. De stof werd penicilline genoemd. Zo werd penicilline het eerste bruikbare geneesmiddel tegen bacteriële infectieziekten. Aan de bacteriën wordt nadeel berokkend, maar de schimmel zelf ondervindt geen voordeel; het is dus een vorm van

amensalisme.

bacteriën

geremde groei van bacteriën penicilline

S Afb. 175 De bacteriën die zich het dichtst bij de penicilline bevinden, worden in groei geremd of sterven af.

190

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

OPDRACHT 19

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

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

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

overlevingskansen van het organisme is.

S Afb. 176

Organisme

Gevolg van de interactie

andere planten

walnotenboom

+/N/-

De vorm van amensalisme, waarbij een soort de overlevingskansen van een

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

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

S Afb. 177 Verschillende soorten koralen leven naast elkaar, maar treden met elkaar in competitie voor licht, voedingsstoffen en ruimte.

beïnvloeden als ze in eenzelfde gebied wonen en daarbij gebruikmaken van dezelfde hulpbronnen. 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

191

OPDRACHT 20

Lees aandachtig de onderstaande tekst over de rode en de grijze eekhoorn. Beantwoord daarna de vraag. 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 eisen aan hun leefgebied inzake vegetatie, voedsel en nestplaats.

rode eekhoorn stellen ongeveer dezelfde

S Afb. 178 De rode eekhoorn (links) en de grijze eekhoorn (rechts)

S Afb. 179 De verspreiding van de rode en grijze eekhoorn in het Verenigd Koninkrijk, in 1945 en 2010

Wat stel je vast bij de competitie om nestplaatsen en voedsel tussen beide soorten? Verklaar.

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.

192

GENIE Biologie 4.2

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.

De overlevingskans wordt door meerdere interacties tussen verschillende soorten negatief beïnvloed.

• Bij predatie doodt één soort een andere soort om op te eten. Bij

predatie heeft de aanwezigheid van een predator een invloed op de overlevingskans van de prooi, maar de aanwezigheid van het aantal prooien beïnvloedt de overlevingskans van de predator. Dat kan

leiden tot een afwisseling van hoge en lage aantallen van zowel de

prooi als de predator.

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

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

overleving verhinderen, spreekt men van antibiose.

• 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. Maak oefening 7 t/m 10 op p. 234-235.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 2

193

HOOFDSTUK 3

LEERDOELEN Je kunt al:

Î Hoe beïnvloeden de interacties tussen organismen onze gezondheid?

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

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

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

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

M hoe je ziek wordt;

Gelukkig slaagt het lichaam er meestal in het

M uitleggen dat onevenwichtige interacties tot ziekte kunnen leiden;

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

In de loop van je leven word je meerdere

opgebouwd en zich voortplanten;

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

Hoe word je ziek?

OPDRACHT 21

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

194

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

Omcirkel ze volgens de onderstaande kleurcode. bacterie

virus

schimmel

salmonella-infectie

zwemmerseczeem

aids

malaria

aarsmaden

tuberculose

mazelen

baarmoederhalskanker

ziekte van Lyme

andere ziekteverwekker

wind- of waterpokken

schimmelnagel

tetanusinfectie (de klem) ringworm

lintworm

verkoudheid

reizigersdiarree

aften

griep

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

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

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

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

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

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

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

195

schimmels

virussen

wormen

bacteriën

protozoa

S Afb. 180 Virussen, bacteriën, schimmels, protozoa en wormen zijn de belangrijkste ziekteverwekkers.

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

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

S Afb. 181 Een mondmasker dragen op drukke plaatsen helpt om de overdracht van het coronavirus te beperken.

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

Vaak is je lichaam in staat om de ziekteverwekker te verwijderen en te verhinderen dat die zich vermeerdert. In dat geval word je niet ziek. Als je lichaam daar niet onmiddellijk in slaagt en de ziekteverwekker zich vermeerdert in bepaalde weefsels, spreken we van een infectie. Als je lichaam de geïnfecteerde weefsels probeert te herstellen, beginnen die vaak te ontsteken. 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.

196

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

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

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

om extra middelen in te zetten. Dankzij wetenschappelijk onderzoek is er een aantal medicijnen ontwikkeld om je lichaam daarbij te helpen, zoals antivirale of schimmelwerende middelen of antibiotica. OPDRACHT 22

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

incubatietijd – symptomen – afweersysteem – besmetting – infectie – medicijnen

genezing

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

Maak oefening 11, 12 en 13 op p. 236-237.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

197

Hoe kunnen interacties tot ziekte leiden?

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

nadat het zich aan bepaalde membraanreceptoren van het celmembraan

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

Bij een virale infectie zoals een verkoudheid moet je geduldig wachten tot S Afb. 182 Verkoudheid is een veelvoorkomende virale infectie.

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

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

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

OPDRACHT 23

Hoe werkt een antiviraal middel?

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

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

virus

gastheercel

198

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

virus

membraanreceptor

hoofdstuk 3

antiviraal middel

membraanreceptor gastheercel

2.2 Bacteriële infecties OPDRACHT 24

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

Bij sommige bacteriële infecties word je dus ziek door de

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

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

Bij reizigers verstoren die

. het , waardoor ze 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.

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

De foute bewoners (pathogenen) krijgen de overhand.

S Afb. 183 De goede bacteriën zijn in de meerderheid. In deze situatie kan de darm optimaal functioneren.

S Afb. 184 De schadelijke bacteriën (pathogenen) zijn in de meerderheid. De darmflora is verstoord.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

199

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

OPDRACHT 25

ONDERZOEK

Ontdek wat een microbioom is aan de hand van Labo 11 bij het onlinelesmateriaal.

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

S Afb. 185 Kefir is een gefermenteerde drank gemaakt met ‘kefirplantjes’ uit melk.

minder geschikt wordt voor schadelijke bacteriën. 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 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

S Afb. 186 De meest voorkomende soorten probiotica zijn zuivelproducten.

strijd tegen ziekteverwekkers is nog niet onomstotelijk bewezen. Dat is moeilijk, omwille van het placeboeffect: 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.

200

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

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 Wat is een antibiogram? Scan de QR-code!

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.

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

OPDRACHT 26

Hoe kunnen bacteriofagen worden ingezet om interacties weer in evenwicht te brengen? Bekijk de video en beantwoord de vragen. Wat is een bacteriofaag?

Welke cellen worden door bacteriofagen aangevallen?

Antibiotica verhinderen de groei van slechte én goede bacteriën. Vergelijk dat met de werking van

video: bacteriofaag

bacteriofagen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

201

Bacteriofagen vermeerderen zich in cellen én komen nadien vrij in het lichaam. Wat is het voordeel daarvan?

Wat is het verband tussen meer onderzoek naar faagtherapie en antibioticaresistentie?

Wat is het nadeel van infecties bestrijden met faagtherapie?

W Afb. 187 Bacteriofagen zijn virussen die zich vermeerderen in bacteriën.

Resistentie is vooral in ziekenhuizen een groot probleem. Daar ontstonden ziekenhuisbacteriën of superbacteriën, waartegen er geen werkzame antibiotica meer kunnen worden ingezet. In een nieuwe techniek proberen wetenschappers het gebruik van antibiotica

video: bacteriofaag infecteert virus

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. 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 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.

202

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

Bestrijding met microbioomtransplantatie

OPDRACHT 27

Sommige mensen kampen met een ernstige verstoring van het microbioom in de darm. Bacteriën die bij de vertering van het voedsel winderigheid, diarree en buikkrampen veroorzaken komen veel meer voor dan bacteriën die instaan voor een goede vertering van het voedsel. Een van de oplossingen die men momenteel onderzoekt, is het transplanteren van stoelgang. Uit de stoelgang van een gezonde persoon worden goede bacteriën gewonnen en ingebracht bij een gezond persoon. Wat is het nut van zo'n behandeling?

stoelgang van gezonde donor

mengen met steriele zoutoplossing

filteren

vloeistof klaar voor transplantatie

S Afb. 188 Bij een stoelgangtransplantatie worden bacteriën gewonnen uit de darminhoud van een gezond persoon. Die worden na scheiding ingebracht bij personen met darmklachten.

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.

WEETJE Een auto-immuunziekte 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

203

2.3 Schimmelinfecties OPDRACHT 28

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

De gist is commensaal met de aanwezige

Een slechte mondhygiëne, roken of

bacteriën. Wat betekent dat?

medicatie kan ervoor zorgen dat zich op de tong een witte aanslag vormt, veroorzaakt door de schimmel. Verklaar hoe dat kan

ontstaan.

Bekijk de afbeelding. Waar kan de schimmel nog problemen veroorzaken?

S Afb. 189

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

204

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

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. `

Maak oefening 14 t/m 17 op p. 237-238.

WEETJE

Wil je meer weten

over immunisatie en vaccinatie?

Scan de QR-code!

Bekijk bijlage

S Afb. 190

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 3

205

HOOFDSTUK 4

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

M het gedrag van organismen analyseren;

M het verschil tussen aangeboren en aangeleerd gedrag;

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

M hoe organismen communiceren;

LEERDOELEN

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

M hoe communicatie en gedrag het

organismen om te communiceren? Wat is de functie van

overleven van de soort bevorderen.

planten? Hoe doen ze dat? Welke signalen gebruiken

communicatie?

Hoe helpt communicatie bij het overleven van organismen?

1.1 Welke signalen gebruiken dieren om te communiceren?

OPDRACHT 29

Bekijk de video. 1

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

206

Welk gemeenschappelijk kenmerk kun je ontdekken?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

video: communicatie

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.

W Afb. 191 Via trillingen die door de draden van het web worden doorgegeven, weet de spin dat ze een prooi heeft gevangen.

Mannetjesspinnen kunnen trillingen gebruiken om vrouwtjes gunstig te

stemmen en te paren, al zal dat niet altijd van lange duur zijn: sommige

vrouwtjesspinnen eten hun partner op na de paring. Als individuen van een

soort overleven, blijft de soort bestaan. Voortplanting is daar de motor van. Dieren zoals de mannetjesspin moeten dus tactisch te werk gaan om de vrouwtjesspin te verleiden en voor nakomelingen te kunnen zorgen. Bij het opmerken van een roofvogel roffelt een konijn met zijn poten.

Daarmee maakt het duidelijk dat de vogel niet te dichtbij moet komen. Het pootgeroffel veroorzaakt trillingen waardoor andere konijnen worden gewaarschuwd. Soortgenoten gebruiken signalen dus ook onder elkaar om te 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.

S Afb. 192 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.

S Afb. 193 Duiven snavelen om de band binnen een koppel aan te halen. Ze vormen vaak koppeltjes voor het leven.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

207

OPDRACHT 30

Bekijk de video. 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.

S Afb. 194 Bultruggen zingen verschillende ‘liedjes’ met heel veel variatie. Sinds het begin van deze eeuw worden ze weer af en toe gespot in de zuidelijke Noordzee.

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

208

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

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 duidelijk

geschreeuw. De tegenstander druipt hopelijk af.

W Afb. 195 Glimwormen zijn eigenlijk kevers. De vrouwtjes leiden de mannetjes met een lichtsignaal naar hun schuilplaats.

WEETJE Het produceren van licht we bioluminescentie. In het lichaam van het organisme treedt een

exo-energetische reactie op waarbij energie onder de vorm van licht vrijkomt.

Bij glimwormen lijken de meeste vrouwtjes eerder op larven; ze hebben geen

door organismen noemen

vleugels. Om mannetjes te lokken, beschikken ze wel over iets bijzonders: in hun achterlijf vindt een chemisch proces plaats waarbij energie vrijkomt onder de vorm van licht. Met dat lichtsignaal tonen ze mannetjes de weg naar hun schuilplaats om te paren.

Een inktwolk spuiten, een hoge rug opzetten of een lichtsignaal tonen, zijn

voorbeelden van visuele communicatie.

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

S Afb. 196 Door met zijn rug tegen een boom te schuren, laat een beer zijn geur achter. Zo weten beren hoeveel soortgenoten in de omgeving leven.

aanwezigheid van soortgenoten en laat hij zelf ook weten dat hij daar was. Op dezelfde manier kan een reu de aanwezigheid van een vruchtbare teef opmerken. Communicatie waarbij stoffen een rol spelen in het afbakenen van het territorium of voor de voortplanting noemen we chemische communicatie. In heel veel gevallen gebruiken dieren meerdere signalen tegelijkertijd. Denk maar aan een blaffende hond die je waarschuwt niet dichterbij te komen, en daarbij zijn tanden laat zien en met een plasje zijn territorium afbakent. Naast sensitieve communicatie hebben auditieve, visuele en chemische 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. GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

209

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 in de buurt: bij een aanval kunnen ze sneller reageren.

boodschappermolecule

EERSTE AANVAL

Bah! Jou laat ik met rust!

NA EEN TIJDJE

S Afb. 197 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.

210

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

OPDRACHT 31

Beantwoord de vragen. Welke technieken gebruiken planten om met andere planten te communiceren?

Wat is de functie van de communicatie?

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. `

Hoe bestudeer je gedrag?

Maak oefening 18 op p. 238.

Organismen communiceren met elkaar om boodschappen over te brengen. Het sturen van die boodschappen gebeurt onder meer met behulp van gedrag. Gedrag is een eigenschap van een dier waarmee het zijn relatie tot de uitwendige omgeving kan veranderen. Gedrag kan dus worden gebruikt om te communiceren. Het is niet altijd vanzelfsprekend om de betekenis van het gedrag correct te begrijpen en dus de functie ervan te herkennen. Als een hond kwispelend met zijn staart komt aangelopen, wordt al snel gezegd dat die hond blij is. Mensen hebben de neiging om op bepaald gedrag van dieren een menselijk gevoel te plakken. Honden kwispelen echter ook als ze zenuwachtig zijn of zelfs bij agressie. Antropomorfisme is het toeschrijven van menselijke eigenschappen aan dieren. GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

211

Als je gedrag van dieren correct wilt bestuderen, moet je dat gestructureerd aanpakken. Daarbij noteer je elke handeling die het organisme uitvoert en probeer je met die gegevens de functie van dat gedrag te bepalen. De tak van de biologie die dat bestudeert, is de gedragsbiologie. Om het gedrag van een dier objectief te bestuderen, wordt een ethogram opgesteld. De term ethogram is afgeleid van ethologie, de vroegere benaming van gedragsbiologie. Het is een lijst met alle mogelijke handelingen die het dier kan uitvoeren. Vooraf bestudeer je het dier en maak je een lijst van alle handelingen die je kunt vaststellen. Het is belangrijk goed te verwoorden wat je precies bedoelt. Hieronder zie je een voorbeeld van zo’n ethogram van een

Handeling

Afkorting KS

stappen

pikkend stappen

pikken

snavel wrijven

vleugels strekken S Ethogram kakelende kip

Omschrijving

kip stapt kakelend rond

kip stapt rond

kip stapt rond en pikt daarbij kip pikt iets op van de grond

kip wrijft snavel schoon

kakelend stappen

scharrelen met poten

kip.

kip scharrelt met poten op de grond

kip strekt vleugels uit

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

video: gedrag kip

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.

0-30 s

30-60 s

60-90 s

[0,5[

[5,10[

[10,15[

[15,20[

[20,25[

[25,30[

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

Vanuit de waarnemingen kun je de resultaten verwerken in een staafdiagram waarbij je op de horizontale as de verschillende handelingen noteert en op de verticale as uitzet hoe vaak die handelingen voorkwamen. 212

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

aantal keer handeling

Frequentieanalyse kakelende kip

6 5 4 3 2 1 KS

SP VS type handeling

W Grafiek 5 Frequentieanalyse kakelende kip

Gedrag is een actie waarmee een boodschap kan worden verstuurd. Dat kan leiden tot communicatie. Gedrag wordt bestudeerd vanuit een objectieve observatie:

• in een ethogram noteer je alle mogelijke handelingen die het organisme kan uitvoeren;

• in een protocol leg je vast welke handelingen je zult bekijken en hoe lang je de studie zult doen; handeling voorkomt.

• de waarnemingen verzamel en verwerk je in een staafdiagram dat overzichtelijk weergeeft hoe vaak elke

De tak van de biologie waarin het gedrag van dieren wordt bestudeerd, is de gedragsbiologie. Maak oefening 19 op p. 239.

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.

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

S Afb. 198 Nikolaas Tinbergen, een van de grondleggers van de gedragsbiologie

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?

OPDRACHT 32

ONDERZOEK

Onderzoek het gedrag van een dier naar keuze. Ga naar Labo 12 bij het onlinelesmateriaal.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

213

Hoe zorgt gedrag ervoor dat een soort blijft bestaan?

3.1 Welke prikkels lokken gedrag uit? OPDRACHT 33

Bekijk aandachtig de vos en de haas op de afbeelding. Welke prikkels geven de vos de motivatie om op de haas te gaan jagen?

Omschrijf motivatie in dit voorbeeld.

S Afb. 199 Een vos merkt een haas op.

In het derde jaar kon je leren dat reacties van organismen door prikkels worden veroorzaakt. Zal de vos op afbeelding 199 de achtervolging inzetten

op de haas? Vossen jagen meestal ’s nachts of in de schemering. Ze hebben ongeveer een halve kilogram vlees per dag nodig en gaan alleen maar jagen als ze honger hebben. Je kunt dus stellen dat honger, een inwendige prikkel,

het dier de motivatie geeft om te gaan jagen.

W Afb. 200 De antennen van de plakker zijn veervormig om goed feromonen op te vangen.

Ook uitwendige prikkels, zoals chemische stoffen, kunnen gedrag uitlokken. Bij heel wat nachtvlinders verspreiden de vrouwtjes feromonen; geurmoleculen om een partner te lokken. Bij de plakker bijvoorbeeld beschikken mannetjes over geveerde antennen om die feromonen goed op te vangen. Ze kunnen de geurmoleculen van op heel grote afstand waarnemen. Die uitwendige prikkel, gecombineerd met een inwendige hormonale prikkel, levert voor het mannetje de motivatie om te vliegen en op zoek te gaan naar het vrouwtje om te paren.

214

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

Als je al eens een roodborst in de tuin ziet, dan zal het er meestal maar eentje zijn. De roodborst, goed herkenbaar aan de rode vlek op zijn borst, leeft meestal solitair. Deze soort verdedigt zijn territorium vrij agressief, zowel mannetjes als vrouwtjes jagen soortgenoten weg. De rode borst blijkt dat gedrag uit te lokken, want de roodborst pikt ook naar zijn eigen

S Afb. 201 Jonge roodborsten hebben nog geen oranje kleur en worden dan ook niet aangevallen door hun eigen ouders.

spiegelbeeld.

S Afb. 202 Zilvermeeuw met jong in nest

Uit het voorbeeld van de roodborst leren we dat sommige prikkels een

specifiek gedrag, hier het aanvallen van soortgenoten, uitlokken. De bioloog Nikolaas Tinbergen onderzocht dat bij meeuwen. Wanneer zilvermeeuwen bij hun nest aankomen, piepen de jongen als ze hongerig zijn en pikken ze naar de snavel van de oudervogel. Pas dan geeft de oudervogel voedsel aan het jong. Dat gedrag vervult een van de basisbehoeften van het jong: eten krijgen

als het honger heeft.

Tinbergen onderzocht welke prikkel dat gedrag bij kuikens uitlokt aan de hand van enkele modellen.

OPDRACHT 34

Welke factoren veroorzaken het pikgedrag bij een hongerige meeuw? Bestudeer de onderstaande tekening en omcirkel welke van de onderstaande factoren pikgedrag uitlokken.

beweging kop – aanwezigheid van de rode vlek – vorm kop – vorm snavel

werkelijke snavel

pikintensiteit

standaard model

beweging

kop zonder snavel

snavel model

staafje met contrastkleuren

vlek ontbreekt

standaard model

rode vlek

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

215

Met dit experiment toonde Tinbergen aan dat jonge vogels het meest pikken naar een staafje met duidelijke vlekken. De rode vlek op de lichtere achtergrond blijkt de sleutel tot het pikgedrag. Daarnaast is ook beweging belangrijk: een standaardsnavel die stil gehouden wordt geeft weinig reactie. Een rode vlek op een bewegende snavel blijkt het meest effectief om het pikgedrag uit te lokken. We noemen de rode vlek een sleutelprikkel. Een sleutelprikkel is een prikkel die een doorslaggevende rol speelt bij het uitlokken van bepaald gedrag. Bij de roodborst is de sleutelprikkel de rode 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.

216

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

Maak oefening 20 en 21 op p. 239.

3.2 Is gedrag aangeboren of aangeleerd?

S Afb. 204 Een volwassen hond heeft geleerd dat hij een koekje krijgt als hij zit.

S Afb. 203 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?

OPDRACHT 35

Is het gedrag aangeboren of aangeleerd? 1

Plaats een kruisje in de gepaste kolom. Gedrag

Aangeboren

Aangeleerd

Een baby grijpt spontaan je vinger vast als je de handpalm aanraakt.

Een aap opent een banaan om op te eten.

Een koekoeksjong duwt een ander ei uit het nest.

Een papegaai doet een bel na.

Leg het verschil uit tussen aangeboren en aangeleerd gedrag.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

217

Aangeboren gedrag

Aangeboren gedrag is gedrag dat dieren van dezelfde leeftijd op dezelfde manier vertonen. Aangeboren gedrag wordt via het erfelijke materiaal van de ene generatie op de andere doorgegeven. A1

Reflexen

Gedrag zoals het pikgedrag van de meeuwen, het territoriumgedrag van de roodborst en het zuigen bij zoogdieren zijn heel eenvoudige vormen van aangeboren gedrag. Ook andere organismen stellen ditzelfde eenvoudige gedrag: een tuinslak trekt haar gesteelde ogen in als je haar aanraakt en zal zich eventueel terugtrekken in haar huis, een jonge kat houdt zich stil te brengen. S Afb. 205 Een moeder draagt haar jong bij zijn nekvel. De kleine poes weet dat ze zich stil moet houden.

wanneer de moeder hem bij het nekvel grijpt om hem naar een veilige plek

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.

OPDRACHT 36

Ook mensen vertonen dergelijke automatische handelingen. Die bestudeerde je al in het derde jaar. Noem enkele reflexen bij pasgeboren baby’s.

Blijven die reflexen behouden bij de verdere de ontwikkeling van het kind? Leg uit.

Gedragspatronen

OPDRACHT 37

Bekijk het baltsen van de fuut en beantwoord de vragen. 1

Welke vormen van communicatie kun je onderscheiden?

Welke voordeel levert het baltsen voor de fuut? video: baltsgedrag futen

218

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

Baltsen 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 tegen elkaar uit het water en duiken weer onder water om elkaar dan te verleiden met planten uit het water. De futen gebruiken verschillende vormen van communicatie om een partner over te halen tot paring; een reeks van visuele, sensitieve en auditieve signalen volgen elkaar op. Als het hele ritueel doorlopen is, kan er op het water worden gepaard.

S Afb. 206 Baltsende futen

Combinatie van gedragspatronen

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 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

S Afb. 207 Wolven werken samen met hun roedel om op prooien te jagen.

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. 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 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 aangeboden informatie. Op die manier kan een bijenstaat zich snel en goed organiseren om voldoende voedsel te vinden.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

219

video: kwispeldans

S Afb. 209 Patroon van de kwispeldans

S Afb. 208 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 OPDRACHT 38

Wielwebspinnen bouwen hun web altijd op een gelijkaardige manier. Bekijk de tekening en de video om te zien hoe deze spin dat doet. Is deze handeling een reflex? Motiveer je antwoord.

video: spinnenweb

S Afb. 210 Bouw van een spinnenweb

6 een web bouwen, doen ze dat volgens een duidelijk patroon dat Als spinnen

bij alle spinnen van die soort op dezelfde manier gebeurt. Dat gedrag lijkt op een reflex. Het is echter niet één eenvoudige handeling zoals het pikgedrag van een meeuw, maar het bestaat uit een reeks opeenvolgende handelingen met een duidelijk patroon. Die gedragspatronen, die genetisch bepaald zijn, spelen een belangrijke rol in de overlevingskans van het organisme. Een spin zal met een goed gebouwd web insecten kunnen vangen en dus voorzien in haar voedsel. Een opeenvolging van handelingen die altijd op precies dezelfde manier wordt doorlopen, is een fixed action pattern (FAP) of vast actiepatroon. Zodra de actie gestart is, wordt het hele patroon doorlopen.

220

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

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. 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.

video: fixed action pattern gans

S Afb. 211 Wanneer een ei of een ander voorwerp buiten het nest van de gans rolt, begint het wijfje met repeterende bewegingen het ei met bek en nek naar het nest te dragen.

Aangeboren gedrag wordt overgeërfd en is gedrag dat dieren van dezelfde leeftijd op dezelfde manier vertonen. Het is specifiek voor de soort.

• Een reflex is een eenvoudige automatische handeling die op een prikkel volgt.

• Een gedragspatroon is een opeenvolgend proces van welbepaalde gedragingen, zoals de balts, de bijendans of territoriumgedrag. Naargelang de omstandigheden kunnen die gedragingen variëren.

• Een fixed action pattern is een gedragspatroon met een complex en vast patroon van opeenvolgende handelingen, uitgelokt door een prikkel. Een FAP verloopt automatisch en kan niet onderbroken worden.

Het aangeboren gedrag bevordert de kans op voortplanting, het vinden van voedsel en de veiligheid en verhoogt zo de overlevingskansen. `

Maak oefening 22 op p. 239.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

221

Aangeleerd gedrag

OPDRACHT 39

Combineer het voorbeeld van aangeleerd gedrag met de juiste verklaring door de letters bij het passende nummer te plaatsen.

2 3

Een klein meisje trekt de hoge hakken van haar

tussen gedrag en het gevolg daarvan leidt tot het versterken of vermijden van

vaak tot het helemaal hetzelfde klinkt.

het gedrag

Een jong kuiken volgt het eerste bewegend voorwerp

B trial-and-error = iets willekeurig uitproberen en kijken of het gewenste

Een hond kwijlt bij het zien van eten. Telkens

resultaat wordt bereikt

wanneer de hond eten krijgt, wordt een bel geluid.

negatief gevolg worden door het

van de bel.

zenuwstelsel genegeerd

Een duif krijgt voedsel als ze op een drukplaatje in

D klassiek conditioneren = een bestaande

haar kooi tikt. Eerst gebeurt dat per toeval, nadien

prikkel vervangen door een andere

te krijgen.

Eksters houden van noten. Zodra ze er eentje

stereotiep gedrag = dwangmatig gedrag

zonder functie als uiting van angst …

inprenting = gedrag waarbij in een

uitproberen om de noot open te krijgen.

bepaalde periode elementen uit de

Politiepaarden leren op training omgaan met veel

omgeving worden gememoriseerd

volk en luide geluiden.

G imitatie = gedrag van anderen nabootsen

Bij een nieuw wiskundeprobleem zul je je ervaring

H herhalen en oefenen = gedrag meerdere

van een vorige opgave kunnen inzetten om het

keren uitvoeren tot het gewenste

nieuwe probleem op te lossen.

resultaat wordt bereikt

prikkel met hetzelfde gedrag als gevolg

gevonden hebben, zullen ze allerlei manieren 7

gewenning = herhaalde prikkels zonder

Na verloop van tijd kwijlt de hond al bij het horen

zal de duif bewust op het plaatje tikken om voedsel 6

operant conditioneren = associaties

Een papegaai herhaalt het woordje ‘appel’ net zo

dat het na het uitkippen te zien krijgt. 4

mama aan; zo creëert ze haar zelfbeeld.

Poezen likken bij stress herhaaldelijk op dezelfde

plek aan hun vacht, waardoor kale plekken ontstaan. 1

inzicht = eerdere leerervaringen worden in nieuwe situaties gebruikt 6

Imitatie

In de natuur zijn papegaaien groepsdieren. Ze bootsen elkaars geluiden na,

maar ook die van andere dieren. Als ze als huisdier gehouden worden, leren ze geluiden uit hun omgeving imiteren, zoals korte zinnetjes, het geluid van de microgolf, het geluid van een brandweersirene … Papegaaien observeren hun omgeving en imiteren tal van geluiden. Dat gedrag leren die dieren in de loop van hun leven. Vermoedelijk is dat een manier om te ‘communiceren’ met hun huisgenoten. B2

Herhalen en oefenen

Of papegaaien ook begrijpen wat ze zeggen, is afhankelijk van de omstandigheden. Als je een papegaai een stukje appel aanreikt en ieder keer het woordje appel herhaalt, zal het dier een verband leggen tussen het S Afb. 212 Papegaaien imiteren geluiden uit hun omgeving.

222

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

woord en het verkrijgen van het fruit. Door te herhalen en te oefenen leert het dier om associaties te maken.

hoofdstuk 4

Inprenting

Is observeren en imiteren de enige manier waarop dieren iets leren? Bij een experiment waarin Konrad Lorenz eieren in een broedmachine plaatste, stelde hij vast dat de kuikens hem als moeder beschouwden. Overal waar hij naartoe liep, volgden de ganzen hem en ze bleven dat doen tot ze volwassen waren. Later ontdekte hij dat elk ander bewegend voorwerp dat de ganzen zagen na het uitkomen uit het ei, dat volggedrag uitlokte. Dat gedrag noemt men inprenting. Jonge dieren zijn heel gevoelig voor indrukken die ze opdoen; bij inprenting nemen ze bepaalde kenmerken op van jonge soortgenoten of uit het milieu. Het volggedrag is aangeboren: alle jonge ganzen prenten zich het eerste bewegende voorwerp in en volgen het. Welk

voorwerp gevolgd wordt, is aangeleerd. Inprenting gebeurt tijdens een korte periode en kan nadien nog moeilijk

worden gewijzigd. Zo zal een kitten dat opgroeit bij mensen later een veel

socialere kat worden dan een zwerfkitten. Voor elke vorm van inprenting is er S Afb. 213 Kuikens volgen wetenschapper Konrad Lorenz.

een specifieke leeftijd. Bij mensen is er bijvoorbeeld een gepaste tijd om te leren praten, lezen en schrijven. B4

Klassiek conditioneren

Je herkent het vast wel: je ziet lekkere frietjes in een reclamespot en je krijgt

het water in je mond. De speekselproductie is een reflex: je speekselklieren maken alvast speeksel aan om te vermengen met het voedsel in je mond, de eerste belangrijke stap in de spijsvertering. De Russische onderzoeker

Ivan Pavlov gebruikte honden om dat mechanisme te onderzoeken. Hij stelde vast dat de honden begonnen te kwijlen wanneer hij met voedsel aankwam. Hij vroeg zich af of hij de prikkel voor kwijlen, het aanbieden van voedsel, kon vervangen door een andere prikkel. Gedurende een periode liet hij het

voeren van de honden voorafgaan door een belsignaal, nadien bood hij

voedsel aan. Na enige tijd begonnen de honden te kwijlen zodra de bel ging,

bel

zelfs als er geen voedsel in zicht was. We noemen dit klassiek conditioneren: het vervangen van een bestaande prikkel door een nieuwe prikkel met als doel dezelfde reactie uit te lokken als de oorspronkelijke prikkel. Klassieke conditionering gebeurt vaak onbewust. Heb je bijvoorbeeld

bel

S Afb. 214 Klassieke conditionering: experiment van Pavlov

onbedwingbare zin in iets lekkers als je in de zetel gaat zitten? Mogelijk heb je de prikkel die gezelligheid uitlokt, het gaan zitten in de zetel, vervangen door een snack en heb je zo jezelf onbewust geconditioneerd. Of misschien eet je nooit meer spaghetti omdat je er één keer ziek van was? Ook dat is conditionering. Wanneer een kind een wesp ziet, zal het aanvankelijk niet reageren. De wesp levert normaal geen positieve of negatieve reactie op; het is een neutrale prikkel. Als het kind echter een pijnlijke steek van een wesp oploopt, zal het de volgende keer met angst en paniek reageren bij het zien van een wesp. De neutrale prikkel ‘de wesp zien’ is vervangen door de pijnprikkel en zal nu angst oproepen. B5

Operant conditioneren

Stel dat het kind de wespensteek opliep omdat het de wesp had proberen te vangen, dan zal het een verband leggen tussen beide. Het vangen van de wesp leverde een bestraffing op, de pijnlijke steek; het gedrag wordt niet herhaald.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

223

Hoe zit dat dan met een hond die voor je gaat zitten en een pootje geeft om een koekje te vragen? Dat is wat de Amerikaan Burrhus Frederik Skinner onderzocht. Hij wou een verband leggen tussen een bepaalde situatie, het gedrag dat daarop volgt en de negatieve of positieve gevolgen van dat gedrag. Daarvoor ontwierp hij de operante kamer of de Skinnerbox: een kleine ruimte met in de wand een drukplaatje, een soort knop. In de box wordt een hongerige duif geplaatst. Duiven pikken gemakkelijk naar allerlei voorwerpen; het zijn nieuwsgierige beestjes. Als de duif eerder per toeval op het drukplaatje tikt, volgt er een beloning. S Afb. 215 Duif in Skinnerbox

Na één keer zal er niet direct een verband gelegd worden, maar na meerdere beloningen wordt het pikgedrag bekrachtigd. De duif legt dan een verband

tussen het tikken op het plaatje en het verkrijgen van voedsel. Skinner noemt dat operant conditioneren: door de associatie tussen het gedrag en het

gevolg ervan past het individu zijn gedrag aan. Daardoor leidt een beloning tot het versterken van bepaalde gedragingen; een straf zorgt voor het vermijden ervan.

De hond die een pootje geeft om een koekje te krijgen is een voorbeeld van operant conditioneren. Het koekje, de beloning, bekrachtigt het gedrag, het pootje geven. In het geval van de wesp zal de wespensteek, de bestraffing,

het vangen van de wesp ontraden. Operant conditioneren wordt graag

gebruikt in de opvoeding. Peuters mogen een sticker plakken als ze flink op het potje geweest zijn. Jij studeert maar beter hard voor je examen biologie of je gsm wordt afgepakt. B6

Trial-and-error

De duif in de Skinnerbox ontdekte per toeval hoe ze aan voedsel kon

geraken. Dat is trial-and-error; het is leren door willekeurig iets te proberen en te kijken wat het effect is. In de herfst en de winter staan walnoten op het menu van eksters, maar die

video: eksters

noten hebben een harde schelp. De vogels proberen allerlei manieren uit om die open te krijgen: hun snavel inzetten, met de noot tegen een steen tikken of ze herhaaldelijk laten vallen vanop een hoogte. Zo proberen de vogels willekeurige handelingen uit, tot er eentje succes oplevert. Als een gedrag succes heeft, dan wordt het herhaald en eventueel nog verfijnd en verbeterd. Als het geprobeerde weinig effect heeft, zal het

gedrag niet worden herhaald.

S Afb. 216 Een ekster probeert een walnoot te openen door er met zijn snavel in te pikken.

224

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

Bij sommige dieren wordt succesvol gedrag vrij snel nagebootst door soortgenoten en kan het uiteindelijk evolueren naar een verworven techniek, die dan door een groep samenlevende dieren wordt toegepast. Trial-anderror gebeurt meestal spontaan, maar kan bij mensen ook bewust als oplossingsstrategie worden gebruikt. Het zoeken naar nieuwe medicijnen (bv. antibiotica) gebeurt meestal op basis van trial-and-error. Chemici proberen willekeurig verschillende antibiotica uit om er een te vinden met een gewenst effect op bepaalde bacteriën.

hoofdstuk 4

Gewenning

Autoverkeer, geluiden van machines, vuurwerk … zijn geluidsprikkels die dieren van nature angst inboezemen. Wanneer een dier regelmatig geconfronteerd wordt met angstprikkels zonder dat er een negatief gevolg is, zal er uiteindelijk geen reactie meer volgen. Zo traint men politiepaarden in het omgaan met rumoer, vuurwerk, harde knallen, veel mensen … Daardoor kunnen ze bij betogingen worden ingezet zonder te schrikken. De paarden nemen de prikkels wel waar, maar in het zenuwstelsel worden ze genegeerd. We spreken dan van gewenning. S Afb. 217 Politiepaarden worden zo getraind dat ze gewend raken aan luide knallen en drukte.

Inzicht

Soms worden problemen opgelost zonder dat er herhaaldelijk iets geprobeerd moet worden. Dat is leren door inzicht. Misschien herken je in de

opgave van een wiskundeprobleem iets wat je al eerder hebt toegepast en

zul je onmiddellijk kunnen overgaan tot het oplossen ervan. Je gebruikt dan

eerder opgedane ervaringen om je oplossingsstrategie te bepalen. Een nieuw probleem wordt dus opgelost met behulp van technieken die bij een ander video: inzicht aap versus mens

probleem werden gebruikt. Leren door inzicht komt niet bij elke diersoort voor; het vereist een betere ontwikkeling van sommige hersencentra.

WEETJE

Sommige zangvogels hebben een complexe zang. In een korte periode na het verlaten van het nest kunnen jonge mannetjes nog niet zingen. Toch zijn ze juist dan gevoelig voor het memoriseren van de juiste zang. Als ze het volgende voorjaar beginnen te zingen, vergelijken ze hun eigen zang met wat ze in hun gevoelige periode hebben gehoord en

passen ze hun zang aan. Als ze in de gevoelige periode de zang van hun soortgenoten niet te horen krijgen, dan zingen ze anders en kunnen ze geen partner aantrekken. De vogels hebben dus de zang geleerd zonder dat het waarneembaar was. We spreken van latent leren. Bij latent leren is er een lange periode aanwezig tussen het memoriseren en het vertonen van het gedrag.

Stereotiep gedrag

Af en toe voeren dieren handelingen uit die geen directe functie lijken te hebben. Dat zie je soms bij dieren in gevangenschap: ze lopen een hele

dag in hun kooi op en neer. Sommige gaan bij stress dwangmatig hun

S Afb. 218 Wanneer een kat dwangmatig aan haar pels likt tot ze kale plekken krijgt, spreken we van stereotiep gedrag.

vacht likken en krijgen daardoor kale plekken. We noemen dat stereotiepe handelingen. 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 beschouwen als stereotiepe handelingen. Een sporter die een vast ritueel heeft voor een wedstrijd, zoals altijd hetzelfde gebaar maken of een talisman meenemen, is ook een vorm van dwangmatig gedrag. Stereotiepe handelingen hebben geen directe functie maar kunnen een uiting zijn van angst, stress, onrust … of net extra vertrouwen geven voor een belangrijke gebeurtenis.

video: stereotiep gedrag

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

225

Meestal is gedrag een combinatie van meerdere typen gedrag, zowel van soorten aangeboren als aangeleerd gedrag. Aangeleerd gedrag versterkt de overlevingskansen van het dier. Aangeleerd gedrag kan veranderen; op basis van opgedane ervaringen kan het dier zijn gedrag aan nieuwe omstandigheden aanpassen. Ook aangeboren gedrag blijft niet altijd behouden. Zo zal de typische zuigreflex bij pasgeboren zoogdieren na verloop van tijd verdwijnen; het dier leert op een andere manier eten. De volwassen zilvermeeuw pikt niet meer naar een rode vlek, anders zouden soortgenoten constant bij elkaar om voedsel bedelen. Gedurende het leven van een organisme vult aangeleerd gedrag de typische, aangeboren

gedragspatronen aan.

Aangeleerd gedrag is gedrag dat ontstaat bij een individu op basis van een of meerdere verschillende leerervaringen. Verschillende typen van aangeleerd gedrag kunnen worden gecombineerd. Aangeleerd

Omschrijving

gedrag

Gedrag van andere dieren wordt na observatie nagebootst.

herhalen en

Gedrag waarbij een handeling meerdere keren wordt uitgevoerd om tot een gewenst

oefenen

resultaat te komen.

imitatie

inprenting

Gedrag waarbij jonge dieren in een heel korte periode bepaalde kenmerken van hun

soortgenoten of andere elementen van hun milieu in zich opnemen. klassiek

Een bestaande prikkel wordt vervangen door een andere prikkel, met hetzelfde gedrag

conditioneren

als gevolg.

operant

Door de associatie tussen het gedrag en het gevolg ervan past het individu zijn gedrag

conditioneren

aan. Daardoor leidt een beloning tot het versterken van bepaalde gedragingen; een straf voor het vermijden ervan.

trial-and-error

Gedrag dat een bepaald resultaat oplevert, wordt opnieuw geprobeerd en eventueel verbeterd, maar gedrag met een neutrale of negatieve uitkomst niet. Signalen van herhaalde prikkels zonder negatief gevolg worden door het zenuwstelsel

gewenning

226

genegeerd.

inzicht

Leerervaringen worden gebruikt in nieuwe situaties, andere combinaties of manieren.

stereotiep

Dwangmatig gedrag dat geen functie heeft, maar een uiting van stress, angst of andere

gedrag

emoties is.

Maak oefening 23 en 24 op p. 240.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

3.3 Wijzigt gedrag over de generaties heen? Gedrag verandert tijdens het leven van een organisme en speelt een belangrijke rol in de overlevingskansen van een dier. Maar is gedrag ook belangrijk voor de evolutie? Zwitserse wetenschappers onderzochten gedurende twee jaar wilde muizen. Ze zorgden ervoor dat een verlaten schuur een veilige habitat werd voor wilde muizen en ontoegankelijk was voor vogels en katten. Om de paar weken voorzagen ze de muizen van lekker eten en water. Na enkele generaties werden de muizen tam. Ze hadden minder stress en angst dan hun wilde soortgenoten. De muizen werden wel afhankelijker van aangeboden kan wijzigen.

voedsel, maar het onderzoek toont aan dat gedrag over de generaties heen

Onderzoeken of voorouders van de huidige organismen hetzelfde gedrag vertoonden, is niet zo evident. 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?

OPDRACHT 40

Beluister de alarmroep van de merel en de zanglijster. Wat kun je vaststellen?

S Afb. 219 Merel

video: alarmgeluid merel en zanglijster

S Afb. 220 Zanglijster

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. 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

227

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.

S Afb. 221 Moederzorg is gedrag dat zowel chimpansees als mensen stellen.

Een tweede manier is kijken naar de evolutie in gedrag van soorten die nu leven.

OPDRACHT 41

Lees de onderstaande informatie en beantwoord de vragen. Een onderzoek toonde aan dat er onder de grond

in de Londense metro een mug voorkomt die bloed zuigt bij mensen. Dat lijkt heel gewoon, maar de

muggen van dezelfde soort die bovengronds leven,

zuigen enkel bloed bij vogels. Waarschijnlijk ontstond dat gewijzigde gedrag nadat mensen ondergrondse ruimten gingen bouwen.

Wat is het voordeel van dat gewijzigde gedrag?

228

S Afb. 222

Het gewijzigde gedrag bestaat al meerdere generaties. Wat kun je daaruit afleiden?

Wat is het voordeel voor de soort?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

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 gezien zingen mannetjes heel laag om een vrouwtje aan te trekken, 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 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.

W Afb. 223 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.

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

hoofdstuk 4

229

INTERACTIES

IN N

interacties tussen individuen van verschillende soorten

één partij, nadelig voor

predatie: voordelig voor

negatieve invloed

mutualisme:

positieve invloed

voordelig voor beide

partijen

commensalisme:

voordelig voor één

andere partij

partij, neutraal voor

interspecifieke

andere partij

één partij, nadelig voor

antibiose: neutraal voor

amensalisme en

(sterft doorgaans niet)

voor andere partij

voor één partij, nadelig

parasitisme: voordelig

voedsel)

organisme gedood voor

andere partij (dierlijk

bacteriën

besmetting door

interacties met pathogenen

virussen

• 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

besmetting door

Na interactie met

antimycotica

bestrijding met

vermenigvuldigt zich.

Schimmel

schimmels

besmetting met

van antivirale middelen

bestrijding door gebruik

virussen binnen.

gastheercel dringen

organismen van

interacties tussen eenzelfde soort

het individu

voordelig voor

• paarvorming • groepsvorming • samenwerking (verdediging tegen predatoren of voortplanting) nadelig voor het individu concurrentie als bronnen gelimiteerd zijn leidt tot een dynamisch evenwicht rond

competitie: nadelig voor

antibiotica (gevaar:

antibioticaresistentie)

nuttige bacteriën

• concurrentie met

door transplantatie

microflora

THEMASYNTHESE

THEMA 03

GENIE Biologie 4.2

230

kennisclip interacties

draagkracht

beide partijen

THEMASYNTHESE

INTERACTIES

GEDRAG EN COMMUNICATIE

GEDRAG kennisclip gedrag en communicatie

het sturen van boodschappen

= reactie op prikkel, veroorzaakt door motivatie/sleutelprikkel

= COMMUNICATIE • sensitief • auditief • visueel

• chemisch

• reflex • FAP • baltsen • bijendans • andere: jacht,

• imitatie

in functie van:

• herhalen en oefenen

• voortplanting

• inprenting

• voedsel

• klassiek/operant

• veiligheid

conditioneren

• samenleven

territorium,

AANGELEERD

AANGEBOREN

groepsband

• trial-and-error • gewenning • inzicht • stereotiep gedrag

VERHOOGT OVERLEVINGSKANSEN

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

THEMASYNTHESE

231

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan uitleggen hoe de relatie tussen organismen van eenzelfde soort een invloed op hun overleving kan hebben. • Ik kan voorbeelden analyseren en herkennen en het belang van de interactie om te overleven benoemen. • Ik kan de soorten interacties tussen organismen uitleggen en zelf een voorbeeld geven. • Ik kan voorbeelden analyseren en herkennen en de interactie en het belang in overleven benoemen. hun overleving kunnen beïnvloeden. • Ik kan uitleggen hoe je ziek wordt. • Ik kan uitleggen wat het microbioom is.

• Ik kan uitleggen dat relaties tussen individuen van verschillende soorten

• Ik kan uitleggen dat onevenwichtige interacties tot ziekte kunnen leiden. • Ik kan uitleggen welke technieken gebruikt worden om ziekten te voorkomen of te bestrijden. • Ik kan uitleggen wat antibioticaresistentie is.

• Ik kan uitleggen hoe organismen communiceren.

• Ik kan voorbeelden van communicatie analyseren, herkennen en benoemen.

• Ik kan het gedrag van organismen analyseren, herkennen en benoemen. • Ik kan het verschil tussen aangeboren en aangeleerd gedrag uitleggen.

• Ik kan uitleggen hoe communicatie en gedrag het overleven bevorderen.

2 Onderzoeksvaardigheden

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

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren.

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

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

232

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

checklist

CHECK IT OUT

Î Help een tekenbeet!

Tijdens de CHECK IN heb je kennisgemaakt met de teek.

Hoe noemen we de interactie tussen een teek en bijvoorbeeld de mens? Leg uit.

Welk verband is er tussen die interactie en de overlevingskansen van de teek?

De teek neemt een dier waar op basis van warmte, vocht en geur. Hoe noemen we die signalen?

Wat is een infectie?

Waarom zijn antibiotica een goed hulpmiddel bij de ziekte van Lyme?

Interacties tussen organismen van dezelfde soort en verschillende soorten kunnen voordelig of nadelig zijn voor het individu. In veel gevallen bevorderen interacties echter de overlevingskans van het individu. Neem als voorbeeld de teek: die vangt jouw signalen (lichaamswarmte, geur … ) op en vervolgens reageert de teek op die communicatie met bepaald gedrag, namelijk bloed zuigen, om zijn overlevingskansen te verhogen. De teek kan echter drager zijn van de ziekte van Lyme. Uit jouw interactie met die ziekteverwekker kan een infectie ontstaan. Infecties kunnen worden bestreden door ons afweermechanisme en met medicijnen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

check it out

233

AAN DE SLAG

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

Genten zijn zeevogels die broeden in kolonies. Door samen te broeden heersen er relaties tussen de organismen die zowel nadelig als voordelig zijn

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

voor de overleving van de individuen. Verklaar.

Vanaf 2018 trad in België een opvallende sterfte op

onder naaldbomen. Door een opeenvolging van natte en droge jaren raakten vele naaldbomen dermate verzwakt dat ze stierven aan de

schorskever (een parasiet die onder de schors van naaldbomen leeft). In de daaropvolgende jaren

ging de helft van de broedpopulatie van het goudhaantje, een van onze kleinste insectenetende zangvogels, verloren. Welke

interactie bestaat er tussen de naaldbomen en het goudhaantje?

234

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

De ossenpikker is een vogel die regelmatig op de rug van grote zoogdieren zoals buffels, nijlpaarden, impala’s … neerstrijkt om er teken en larven uit de vacht te pikken. Toch is dIe interactie niet altijd even gunstig. Ossenpikkers houden van bloed en kunnen kleine wondjes bij zoogdieren opzettelijk vergroten om extra bloed te verkrijgen. Op die manier geraken wonden geïnfecteerd en verzwakt het zoogdier. a

Welk voordeel levert de ossenpikker op

b Wat is het voordeel voor de ossenpikker?

Kun je de relatie mutualisme noemen?

video: ossenpikker

voor de zoogdieren?

Lees de tekst en vul de tabel aan. Noteer ook de naam van de interactie.

De wilde hop tref je vaak aan op vochtige, iets

schaduwrijkere plaatsen. Het is een snelgroeiende

klimplant die zijn ranken rond de takken van bomen als

de zwarte els slingert. Zo groeit de hopplant met de boom mee en kan hij op die manier profiteren van voldoende zonlicht om aan fotosynthese te doen. In de meeste

gevallen ondervindt de zwarte els geen hinder van de hop en kunnen ze beide aan voldoende zonlicht komen. Organisme

Gevolg van de interactie

+/N/-

hop

zwarte els

Welke relaties herken je op de foto?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

235

De grote honinggids is een Afrikaanse vogel die zijn eieren laat uitbroeden door andere vogelsoorten. De honinggids voedt zich met allerhande insecten, zoals bijen, maar ook met bijenwas. De honinggids is niet sterk genoeg om zelf een bijennest open te breken. Als de honinggids een bijennest heeft gevonden, gaat hij op zoek naar dieren of mensen die zich met honing voeden. Hij trekt hun aandacht en leidt ze naar het bijennest. Nadat het andere dier het nest stukmaakte om zich te voeden met de honing, voedt de honinggids zich met de bijen en het bijenwas. Welke interacties tref je aan tussen de honinggids en de andere organismen?

b Geef ook aan voor welke soort de interactie voordelig/nadelig is.

De wolf is een zogenaamde toppredator: hij staat bovenaan de voedselketen en wordt zelf niet belaagd door andere diersoorten. Eind negentiende eeuw verdween de wolf uit België, maar sinds 2018 planten wolven zich opnieuw in België voort. Leg uit dat het herstel van de aanwezigheid van een toppredator ook gunstig is

voor de ree, een belangrijke voedselbron.

Vergelijk parasitisme en amensalisme.

236

Geef een voorbeeld van een parasiet die geen pathogeen is.

Leg het verschil uit tussen een besmetting en een infectie.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

Waarom wordt niet iedereen na een besmetting met een pathogeen ziek?

Staphylococcus aureus is een bacterie die bijna op elke mens aanwezig is. Bij de meeste mensen veroorzaakt ze geen infecties. Toch kan ze plots

een ziekteverwekker worden. Hoe verklaar je dat?

Ksenia is behoorlijk ziek en heeft al enkele dagen hoofdpijn, een loopneus en een stevige, slijmerige hoest. De dokter luistert eens goed naar haar longen maar die klinken zuiver; geen longontsteking dus. De dokter geeft Ksenia het advies om gewoon uit te zieken.

Waarom schrijft de dokter geen antibiotica voor?

b Wat is het gevaar als Ksenia bij dit soort infecties antibiotica zou innemen?

Er bestaat momenteel al een grote groep bacteriën die niet meer met antibiotica kan worden afgeremd.

Onder welke verzamelnaam staan ze bekend?

Mensen die zich maanden of jaren niet hebben gewassen, worden vaak plots ziek na een wasbeurt. Hoe komt dat?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

237

Sommige mensen hebben een okselgeur. Die ontstaat doordat bacteriën van het geslacht Corynebacterium zweet afbreken tot vetzuren met een onaangename geur. Er bestaan ook Staphylococcus-bacteriën die stoffen in zweet afbreken maar daarbij geen hinderlijke geurstoffen produceren. Hoe zou je die bacteriën kunnen gebruiken om okselgeur te

Lees de onderstaande voorbeelden. a

bestrijden?

Benoem het type communicatie in elk van de volgende voorbeelden.

b Bespreek hoe de communicatie de overlevingskansen bevordert. •

Honden en wolven zakken wat door hun voorpoten en buigen hun rug om aan soortgenoten aan te

geven dat wat volgt een spel is. Zo wordt bijvoorbeeld aanvalsgedrag geoefend. -

•

Hagedissen gebruiken feromonen om aan soortgenoten hun aanwezigheid duidelijk te maken en een partner aan te trekken. -

•

Vissen hebben een zijlijnorgaan waarmee ze bewegingen in het water kunnen waarnemen. Op die manier krijgen ze informatie over grootte, positie en beweging van andere organismen in hun buurt.

•

De dominante mannetjes in een groep bavianen grommen dreigend naar de minder dominante dieren om die op hun plaats te zetten. -

238

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

Hoe bestudeer je het gedrag van een dier objectief? Leg elke stap kort uit.

De dagen die korter worden en de temperaturen die afkoelen, zorgen voor hormonale veranderingen bij de edelherten. Mannetjes

vechten en burlen (het typische ‘brullen’ van

edelherten) om vrouwtjes voor zich te winnen

en te kunnen paren. Je kunt dat gedrag enkel in de herfst waarnemen, de rest van het jaar lokt

de aanwezigheid van andere herten dat gedrag

niet uit. Verklaar.

Wat is een sleutelprikkel en wat is het belang ervan?

Welke communicatievormen kun je onderscheiden bij de volgende vormen van aangeboren gedrag?

de bijendans

b het baltsen van vogels

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

aan de slag

239

Welke vormen van aangeleerd gedrag ontdek je in de volgende voorbeelden? a

Een onderzoeker vangt mezen in een bos en biedt ze een voedselkastje aan dat ze moeten openen met een hendeltje. Na enkele pogingen lukt het de mezen om het kastje te openen en het voedsel te bemachtigen.

b Diezelfde mezen worden na enige tijd weer in het bos uitgezet, samen met de voedselkastjes. Enkele weken later blijken heel wat mezen uit het bos de techniek van het openen van het voedselkastje te beheersen.

Eenden springen in het water als iemand met een zak het park binnenkomt.

d Een kind in het eerste leerjaar schrijft de nieuwe woordjes van die dag tien keer in zijn schrift, daarna leest het de woordjes nog eens voor.

Vrachtwagenchauffeurs merken het lawaai van de snelweg niet meer op.

Zijn de volgende vormen van gedrag aangeboren of aangeleerd? Beschrijf hoe het gedrag de overlevingskansen bevordert. a

Een koekoek legt zijn ei in het nest van een andere vogel. Zodra het jong uit het ei komt, duwt het de

andere eieren uit het nest.

b Meeuwen vliegen achter een tractor aan terwijl een boer het veld omploegt.

Een lieveheersbeestje trekt zijn pootjes en antennen in en doet alsof het dood is als het een predator

ziet.

d Katten snuffelen aan elkaar om elkaars lichaamsgeur te leren kennen.

Meer oefenen? Ga naar

240

GENIE Biologie 4.2

THEMA 03

. aan de slag

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

THEMA 04

241

CHECK IN

Uitstoot van varkens- en kippenstallen moet met 60 procent omlaag tegen 2030

tikstofgas zit overal om ons heen en is onschadelijk, maar als het zich gaat binden met zuurstof of waterstof ontstaan reactieve stikstofverbindingen die schadelijk zijn voor mens en milieu. Stikstofoxiden ontstaan door verwarmingsprocessen in verkeer, industrie of gebouwen; ammoniak ontstaat uit de mest van dieren. De Vlaamse regering heeft een akkoord bereikt over het stikstofdossier, een heikel dossier dat al een hele tijd op de regeringstafel lag. ‘Ik ben bezorgd over de wijze hoe we dit met onze boeren gaan realiseren, maar er is geen andere optie’, zei minister van Landbouw Hilde Crevits (CD&V). Vlaanderen gaat daarom onder meer de 40 meest vervuilende vee- en mestbedrijven sluiten. ‘Dit was een heel moeilijke beslissing’, zei minister van Omgeving Zuhal Demir (N-VA). ‘Het minste wat we voor die bedrijven kunnen doen is een correcte vergoeding voorzien.’

Naar: De Standaard, 23 februari 2022

Waarom zou het stikstofakkoord een heikel dossier zijn?

Varkens zorgen blijkbaar voor heel wat stikstofuitstoot. Waarom bevat hun urine zoveel stikstof?

Stikstof uit urine en uitwerpselen van dieren komt vrij onder de vorm van ammoniak in de lucht en een deel

daarvan daalt neer in natuurgebieden. In dit thema zien we dat stikstofverbindingen de bodem verrijken en een negatieve invloed op de natuur kunnen hebben. Hoe kun je zelf actief meehelpen aan de vermindering van de

stikstofuitstoot? Noteer twee voorstellen.

Omdat de landbouw erop is afgestemd om zo veel mogelijk te produceren, leven de organismen in een artificiële omgeving. In de natuur doet een probleem zoals beschreven in het artikel zich normaal gezien niet voor. Organismen en hun omgeving lijken daar als vanzelf op elkaar te zijn afgestemd. Hoe dat komt leren we in dit thema.

Hoe kan een leefplek voortdurend blijven voorzien in de noden van haar bewoners?

Welke factoren regelen het samenleven van al die organismen?

Wat kan het samenleven van al die organismen verstoren of ontregelen?

Hoe herstel je zulke verstoringen?

Welke invloed heeft klimaatverandering op een leefplek en haar bewoners?

We zoeken het uit!

242

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

check in

VERKEN

OPDRACHT 1

In de onderstaande tekening staan verschillende organismen afgebeeld. 1

Geef met pijlen aan wie welk voedsel tot zich neemt.

Noteer bij elk organisme de rol die het vervult in de voedselketen. Kies uit:

consument – producent – reducent

OPDRACHT 2

Planten zijn producenten omdat ze met behulp van zonlicht materie produceren. Plaats achter elke zin de juiste letter(s). Kies uit:

producenten (P) – consumenten van de eerste orde (C1) – consumenten van de tweede orde (C2)

Deze organismen maken organische stoffen uit anorganische stoffen.

Deze organismen zijn heterotroof.

Deze organismen eten enkel planten. Deze organismen zijn grotendeels autotroof. Cellen van deze organismen bevatten bladgroenkorrels. Cellen van deze organismen hebben nooit een celwand. Algen komen voor in zoet- en zeewater. De mens behoort tot deze groep. Deze groep bevat de vlees- en alleseters.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

verken

243

OPDRACHT 3

In de onderstaande tabel staat een aantal stoffen opgesomd. Bepaal of je te maken hebt met een anorganische of organische stof. Anorganische stof

Organische stof

glucose in het bladmoes van een plant koolstofdioxide in het bladmoes van een plant of in de longen van een muis koofstofdioxide in de atmosfeer

zuurstof in de tracheeën van een mug koolhydraten in de stam van een boom eiwitten in het embryo van een zaadje lipiden in de vrucht van koolzaad nitraationen in het bodemwater

calciumfosfaat in het skelet van een muis collageeneiwitten in het skelet van muis

OPDRACHT 4

Energie kan in verschillende vormen worden omgezet, maar kan nooit verloren gaan. Vul in de onderstaande tekst de ontbrekende termen aan. Kies uit:

chemische energie – lichtenergie – bewegingsenergie – warmte-energie

Tijdens de fotosynthese wordt

omgezet in organische verbindingen

zoals koolhydraten, eiwitten en vetten die veel

bevatten. We kunnen

dat bijvoorbeeld vaststellen tijdens een bosbrand waarbij er een omzetting is tot

, die in de omgeving vrijkomt.

Veel dieren voeden zich met planten en gebruiken die energie voor hun activiteiten. Tijdens de ademhaling, een soort van voorzichtige verbranding in het lichaam, wordt die energie uit de organische verbindingen omgezet. Zo zet een marathonloper zijn maaltijd om in heel wat

244

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

verken

HOOFDSTUK 1

Î Wat is een ecosysteem? LEERDOELEN Je kunt al: M uitleggen dat heel wat soorten met elkaar in interactie gaan; M uitleggen dat stofomzettingen, stofuitwisselingen en mens en dieren;

energieomzettingen nodig zijn voor het overleven van M de rol van enkele biotische en abiotische factoren tijdens een terreinstudie onderzoeken;

M uitleggen wat de rol is van producenten, consumenten en reducenten in voedselrelaties. Je leert nu:

M de begrippen habitat, biotoop, levensgemeenschap en ecosysteem omschrijven;

Ecosystemen hebben nog nooit zo onder druk

M aantonen dat biotische- en abiotische factoren in een ecosysteem het overleven van organismen positief en negatief beïnvloeden;

M wat het belang is van materiekringlopen, energiestroom

en biodiversiteit voor het goed functioneren van een ecosysteem;

M illustreren dat ook de mens afhankelijk is van ecosystemen om te overleven.

gestaan als nu. Ze worden overal bedreigd door menselijke activiteiten: vervuilde rivieren, rooien van bossen en microplastics in zee zijn hier enkele voorbeelden van. Nochtans zijn wij afhankelijk van deze ecosystemen om te overleven. In dit hoofdstuk definiëren we een gezond ecosysteem en onderzoeken we welke factoren de duurzaamheid van een ecosysteem mee bepalen.

Welke invloeden spelen een rol in een ecosysteem?

De Europese boomkikker (Hyla arborea) is een van de weinige kikkersoorten die meer dan negentig procent van zijn tijd op het land doorbrengt. Soms kruipen ze in bomen van wel tien meter hoog. Dat de boomkikker zo goed kan klimmen, komt door de slijmproducerende kliercellen op zijn buik en de hechtschijfjes onderaan de poten. De

video: boomkikker

hechtschijfjes bestaan uit vele fijne kanaaltjes waaruit een kleverig vocht komt. De grasgroene boomkikker leeft vooral in de overgang van struik naar bos, vlak bij een poel. Een poel is een geïsoleerde, stilstaande en ondiepe

S Afb. 224 De lange tenen van de boomkikker monden uit in hechtschijfjes waarmee ze aan plantoppervlakken kunnen kleven.

waterpartij die niet met een naburige beek of rivier in verbinding staat. Voor volwassen exemplaren van de soort is de struikrijke omgeving de eigenlijke habitat. De habitat is een synoniem voor de precieze leefplek van één bepaalde soort. GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

245

In april dalen de mannetjes af naar de naburige voortplantingspoelen. Daar kwaken ze vaak in koor en lokken zo de vrouwtjes. Het luide ‘kékékékéké’ van de mannetjes hoor je vaak tot op grote afstand. Wanneer een vrouwtje daarop reageert en naar het mannetje toe komt, klimt hij op haar rug. video: geluid boomkikker

Op het moment dat het vrouwtje eitjes afzet, wordt ze door het mannetje bevrucht. De bevruchte eitjes komen in kleine hoopjes in het water terecht; het is kikkerdril. In een tiental weken tijd, afhankelijk van de omgevingstemperatuur, groeien de bevruchte eitjes uit tot kikkervisjes en later tot kleine boomkikkers. De kikkervisjes leven van rondzwevende algen en kleine planten. Voor de kikkervisjes vormt het ondiepe water aan de rand van de poel hun habitat. Vandaar dat boomkikkers het beste gedijen op een plaats waar bomen en struikgewas te vinden zijn, maar ook in een

nabijgelegen poel.

OPDRACHT 5

Hieronder zie je zes foto’s van biotopen. Omcirkel de twee waar je de meeste kans maakt om boomkikkers te vinden.

Bij een poel leven natuurlijk niet alleen boomkikkers. Je treft er ook tal van andere organismen: amfibieën, vissen, waterplanten, oeverplanten, insecten, vogels … In visarme poelen tref je bijvoorbeeld ook de kamsalamander. Net als bij de boomkikker kunnen de larven van de kamsalamander zich goed ontwikkelen wanneer de instroom van karpers of snoek via beken en riviertjes beperkt is.

S Afb. 225 Kamsalamander

246

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

Ook algen in het water en de doornige braamstruik aan de oever zorgen respectievelijk voor voedsel voor de kikkervisjes en voor beschutting voor de volwassen exemplaren. De blauwe reiger beïnvloedt op zijn beurt rechtstreeks het voortbestaan van de boomkikker door hem op te eten. Maar onrechtstreeks beïnvloeden de braamplanten weer het aantal blauwe reigers. Hoe meer bescherming de boomkikker vindt, hoe minder makkelijk de reiger aan eten kan geraken.

OPDRACHT 6

S Afb. 226 Blauwe reiger

Hieronder staat een schematische weergave van de doorsnede van een aangelegde amfibieënpoel van ongeveer één meter diep. Teken de zon en de zonnestralen in de tekening als je aan de linkerkant ideale condities wilt ontwikkelen voor de (voortplanting van de) boomkikker.

Welke organismen met een gunstig effect zou je in de tekening plaatsen? Voeg ze toe aan de tekening.

Welke organismen zou je liever niet zien in de buurt van je poel?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

247

OPDRACHT 7

Het overleven van een of meerdere soorten hangt af van de interactie met de andere soorten en met de omgeving. Hieronder zie je een voorbeeld van leven in een poel. Vul in de onderstaande tekst de ontbrekende termen aan. Kies uit: niche – biotoop – habitat – levensgemeenschap Het geheel van alle samenlevende organismen die een positieve of negatieve invloed op elkaar uitoefenen noemen we een

; de plaats waar ze samenleven in de .

poel en de oever samen vormt hun Aan het wateroppervlak zijn heel wat kleine waterinsecten

bijzonder goed in het verzamelen van aas of het vangen van

prooien. Schaatsenrijders concurreren met soortgenoten voor de kleine kevertjes en vliegjes die in het open water vallen. 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 wateroppervlak. Die

S Afb. 227 Schaatsenrijder

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

bewonen, zijn

dezelfde

het geen voedselconcurrenten: schaatsenrijders ruimen de in

het water gevallen insecten op, terwijl bootsmannetjes geheel andere soorten in aantal beperken. Ze hebben dus een

verschillende rol of

Daardoor kunnen beide soorten perfect in dezelfde

S Afb. 228 Bootsmannetje

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

kunnen onmogelijk samenleven in dezelfde .

248

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

S Afb. 229 Gewone vijverloper

• Een levensgemeenschap is het geheel van alle samenlevende organismen die rechtstreeks of onrechtstreeks een positieve of negatieve invloed op elkaar uitoefenen. • Een habitat is de leefplek van één soort. • Een biotoop is de leefplek van een levensgemeenschap. • De manier waarop een soort omgaat met zijn omgeving en de rol die hij daarbij opneemt, noemen we zijn niche. Een niche wordt bijvoorbeeld bepaald door wat het organisme eet en hoe het omgaat

met de biotische en abiotische factoren van de omgeving.

Niet alleen de populatiegrootte van de boomkikker, maar ook de

samenstelling van de gehele levensgemeenschap bij een poel blijft min of

meer constant. Toch wordt de ene soort opgegeten door de andere, sommige organismen worden ziek of sterven en ook de omgeving werkt voortdurend in op de overlevingskans van organismen. Ondanks die permanente

OPDRACHT 8

wisselwerking blijven de aantallen stabiel.

Heel wat factoren op een plek beïnvloeden het leven en overleven van de boomkikker als soort. In de tabel hieronder vind je er een aantal. Geef met behulp van een kruisje aan of het hier over een abiotische of biotische factor gaat.

Heeft die een positieve of negatieve invloed op de boomkikker? Plaats een + of -.

Beschrijving factor

Abiotisch

Biotisch

+/-

ondiepe, open poelen met veel zonlicht

open stuk veld waardoor koude wind over de poel kan waaien goed ontwikkelde oevervegetatie met struiken en bomen aanwezigheid van boomholten aan de waterkant veel huizen en een straat in de buurt

aanwezigheid van vis in de poel aanwezigheid van waterplanten

verzuring van de vijver door de nabijheid van een naaldbos een muggenplaag

aanwezigheid van de groene kikker

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

249

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.

Biotische factoren zijn invloeden van andere levende wezens op het overleven en voorkomen van een soort. Abiotische factoren zijn invloeden van de niet-levende omgeving op het overleven en

voorkomen van een soort. Biotische en abiotische factoren kunnen de overlevingskans van organismen zowel positief als negatief beïnvloeden.

Een ecosysteem is het geheel van een biotoop en de daarin

voorkomende levensgemeenschap, samen met de biotische en

abiotische factoren. Dankzij de invloeden van die factoren kan de levensgemeenschap zichzelf onderhouden.

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

Maak oefening 1 op p. 305.

2.1 Wat is het belang van voedsel voor een evenwichtig ecosysteem? A

Functies van organismen in een voedselketen

Planten en dieren, alles wat leeft moet eten. Het voedsel dient als bouwsteen voor groei en herstel en het levert energie om te overleven. De koolmees

eet rupsen en voert de rupsen aan zijn jongen. Jonge koolmezen eten wel

eikenblad

zeventig rupsen per dag. De meeste rupsen eten bladeren. Koolmezen worden op hun beurt opgegeten door andere dieren, bijvoorbeeld door de boomvalk.

rups

S Afb. 230 Voedselketen

250

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

koolmees

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. Op basis van hun rol in de voedselketen kun je producenten en consumenten onderscheiden. Producenten in een ecosysteem produceren energierijke, organische stoffen die hoofdzakelijk opgebouwd zijn uit de chemische elementen O, C, H, N en P. Om die energierijke organische stoffen aan te maken, halen die producenten de nodige elementen uit eenvoudige energiearme anorganische stoffen die aanwezig zijn in de lucht, in het water

of in de bodem. Energiearm betekent dat de verbindingen slechts een kleine

hoeveelheid energie bevatten.

S Afb. 232 Rupsen eten bomen kaal.

S Afb. 231 De koolmees eet in de broedtijd rupsen en insectenlarven.

Om alle stoffen aan te duiden die door organismen geproduceerd worden, gebruikt men de term biomassa. Biomassa is dus niets anders dan organische energierijke stof. Water en andere organische stoffen die gevormd zijn door geologische processen, zoals steenkool, aardgas of krijt, horen daar niet bij.

Producenten maken zelf energierijke stoffen aan tijdens de fotosynthese. Ze zetten met behulp van lichtenergie anorganische energiearme stoffen (CO2

en H2O) om in zuurstofgas (O2) en in de energierijke organische stof glucose.

Omdat ze zelf energierijke stoffen kunnen aanmaken, zijn ze autotroof. Producenten vormen het begin van elke voedselketen. Organismen die planten en andere dieren opeten of consumeren, zijn consumenten. Zij halen energierijke organische stoffen bij andere organismen door die op te eten; ze zijn heterotroof. Er zijn meerdere

soorten consumenten. Een speciale groep consumenten zijn de detrivoren of detrituseters. Ze eten plantaardige of dierlijke resten (detritus). Een regenworm is een detrivoor die plantaardig afval eet. Na vertering van het organische afval bevatten zijn uitwerpselen nog altijd onvolledig verteerd organisch materiaal.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

251

OPDRACHT 9

Benoem in de rechterkolom de consumenten waarvan sprake is in de voorbeelden. Kies uit: omnivoor – herbivoor – carnivoor – detrivoor – frugivoor (fruiteter) – aaseter Regenwormen die in de composthoop leven. Mestkevers die van dierlijke mest leven.

De bosuil die een zelf gevangen muis eet.

De vale gier die van een karkas van een dood schaap eet.

De mensen die plantaardig en dierlijk voedsel eten. De lijster die lijsterbessen eet.

Het przewalskipaard dat in woestijngebied graast.

Producenten vormen de start van elke voedselketen, daarna volgen de verschillende soorten consumenten. Planteneters zijn altijd de tweede schakel van een voedselketen. Omdat het de eerste groep consumenten uit de keten is, worden ze consumenten van de eerste orde genoemd. De derde schakel in de voedselketen zijn de vleeseters die leven van planteneters. Het

zijn consumenten van de tweede orde. Vleeseters die de vorige vleeseters uit de keten opeten, worden de consumenten van de derde orde genoemd enz. Sommige dieren eten meerdere soorten of worden door meerdere organismen opgegeten. Op die manier zijn voedselketens verbonden tot een voedselweb. Dankzij die talrijke voedselrelaties wordt er in het ecosysteem

voortdurend materie van het ene naar het andere organisme doorgegeven.

vos

valk lynx

konijn

muis

planten

252

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

eekhoorn

W Afb. 233 Voedselketens zijn een onderdeel van een voedselweb.

OPDRACHT 10

Je leerde al dat er in elke gezonde voedselrelatie een evenwicht moet zijn tussen de populaties van de verschillende schakels. Bestudeer het voorbeeld waarbij de populatie van muggen en boomkikkers jaar na jaar met elkaar vergeleken wordt. Beantwoord de vragen. Om te begrijpen hoe de populatie muggen en boomkikkers van jaar tot jaar verandert, moet je eerst informatie verzamelen over het aantal individuen in een populatie. Het is niet mogelijk om dat exacte getal te kennen, maar het is wel in

schatten op basis van waarnemingen en door een

aantal individuen te vangen. Een kleine steekproef van die gegevens wordt in de tabel voorgesteld.

Jaar

Aantal muggen

Aantal

(x 1000)

boomkikkers

2003

47,2

6,1

2004

70,2

2005

77,4

2006

36,3

2007

20,6

2008

18,1

2009

Jaar

Aantal muggen

Aantal

(x 1000)

boomkikkers

2013

40,3

2014

12,3

9,8

2015

76,6

19,5

35,2

2016

52,3

45,7

59,4

2017

19,5

51,1

41,7

2018

11,2

29,7

2019

7,6

15,8

21,4

2020

14,6

9,7

2010

8,3

2021

16,2

10,1

2011

25,4

9,1

2022

24,7

8,6

2012

27,1

7,4

2002

S Afb. 234 Een mug op de rug van een boomkikker

S Afb. 235 Aantal muggen en boomkikkers in een steekproef

Als we de gegevens in

een grafiek weergeven,

aantal muggen (x 1000) aantal boomkikkers

krijgen we de onderstaande voorstelling. Welk patroon

herken je?

60 aantallen

50 40 30 20 10 0 2000

2005

2010

jaren

2015

2020

2025

S Grafiek 6 Aantallen muggen en boomkikkers in een fictieve regio in Vlaanderen

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

253

Hoe noemen we die slingerbeweging waarbij het aantal organismen zichzelf in evenwicht houdt?

Omcirkel op de grafiek de pieken in het muggenaantal. Wat kunnen de oorzaken zijn van een muggenplaag?

Kijk naar de totale aantallen boomkikkers die muggen eten. Zijn er meer boomkikkers of meer

muggen?

Als het muggenaantal afneemt, wat gebeurt er dan met de kikkerpopulatie?

Welke dieren zullen in populatiegrootte stijgen wanneer het aantal boomkikkers piekt?

Verlies van biomassa per trofisch niveau

Uit die fluctuaties in aantal soorten kun je afleiden dat het aantal organismen, en dus ook de

consument van de 3e orde heterotroof carnivoor

hoeveelheid voedsel, binnen een voedselrelatie kan wijzigen. Dat heeft gevolgen voor de volgende schakels in de voedselketen. Die effecten zijn niet duidelijk af te leiden uit de figuur van een

consument van de 2e orde heterotroof carnivoor

voedselketen of het voedselweb. Daarvoor is er een

andere voorstelling nodig: de voedselpiramide. De voedselpiramide is een kwantitatieve

consument van de 1e orde heterotroof herbivoor

voorstelling van voedselrelaties in een ecosysteem. Elke verdieping van de piramide komt overeen met één schakel uit de voedselketen of met een bepaald voedselniveau of trofisch niveau van de piramide. In deze voorstelling wordt het aantal

autotrofe producent

vertegenwoordigers weergegeven dat per schakel in de voedselketens aanwezig is.

S Afb. 236 Voedselpiramide van aantallen

254

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

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.

OPDRACHT 11

Op een stuk bos werd een inschatting gemaakt van het aantal individuen dat van enkele soorten (koolmezen, eikenbomen, boomvalken en rupsen) aanwezig is. 1

Bouw met die organismen een voedselketen op.

Bereken in de laatste kolom de totale biomassa die van elke soort aanwezig is.

Aantal individuen

koolmezen rupsen

220 g

182

22 g

71 090

0,6 g

103

10 ton

eikenbomen in bos

Schatting totale biomassa

boomvalken

Massa per individu

Stel die hoeveelheden voor in een voedselpiramide. Zorg dat de oppervlakte van elk voedselniveau

min of meer overeenkomt met de geschatte biomassa.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

255

OPDRACHT 12 DOORDENKER

In het voorstellen van de biomassa van opeenvolgende niveaus van een ecosysteem ontstaat een piramide en bijvoorbeeld geen kubus. Hoe verklaar je dat?

Uit de opdracht kun je afleiden dat bij een gezond ecosysteem de biomassa daalt bij elke overgang naar een hoger trofisch niveau. Je ziet ook hoeveel biomassa doorstroomt naar boven. We noemen dat de piramide van

biomassa. Uit de piramide van biomassa valt op dat er een gedeelte aan biomassa is dat niet doorstroomt naar het volgende trofisch niveau. Er

wordt dus slechts een deel van het opgenomen voedsel als bouwstof en

brandstof voor het volgende trofisch niveau gebruikt. Er is een afname van

de hoeveelheid organische stoffen die als voeding dient voor het volgende

trofisch niveau.

consument van de 3e orde

consument van de 2e orde

consument van de 1e orde

producenten

256

GENIE Biologie 4.2

S Afb. 237 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.

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 13

In het onderstaande schema staat een piramide voor biomassa afgebeeld. Welk proces hoort op welke plaats in het schema? Vul aan met de juiste afkorting uit de rechterkolom van de tabel. Proces

Afkorting

Tijdens de celademhaling wordt een deel van de opgenomen biomassa verbonden

met zuurstof (verbranding) waardoor energie, koolstofdioxide (CO2) en water

(H2O) vrijkomen. Die energie dient voor het op gang houden van de eigen

levensprocessen.

Interessante bouwstoffen die worden opgegeten, worden gebruikt voor de aanmaak van bijvoorbeeld eigen lichaamseiwitten.

Een deel van de biomassa wordt niet opgegeten. Denk maar aan: organismen

die sterven zonder dat ze worden gegeten, prooien die niet (volledig) worden opgegeten, de aanwezigheid van onverteerd materiaal in de uitwerpselen …

N afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

afgestorven organismen

brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

Uit de figuur uit opdracht 13 volgt dat er een pakketje biomassa is dat niet doorstroomt naar het volgende trofisch niveau. Er kan dus slechts een gedeelte van het opgenomen voedsel door het volgende trofisch niveau als bouwstof dienen. Dat verlies van biomassa leidt dus tot het afnemen van het aantal consumenten naarmate de voedselketen langer wordt. Zo zijn er vaak slechts één of twee boomvalken te vinden in een bos, terwijl er duizenden planten en rupsen voorkomen. GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

257

De materiekringloop als basis van een ecosysteem in evenwicht

Het gedeelte van het organisch materiaal dat in afb. 238 (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.

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

brandstof voor levensprocessen

afgestorven organismen resten prooien uitwerpselen

biomassa voor reducenten

S Afb. 238 Van voedselpiramide naar kringloop van materie

258

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

afgestorven organismen

hoofdstuk 1

Het verlies van biomassa dat je in de voedselpiramide kunt waarnemen, toont enkel een vermindering van het beschikbare voedsel voor een volgend trofisch niveau, maar het is geen verlies voor het ecosysteem. De verloren biomassa wordt door de reducenten uit het ecosysteem gebruikt als energiebron en omgezet in stoffen die door producenten worden gebruikt om nieuwe organische stoffen op te bouwen. Dankzij de reducenten wordt de voedselketen gesloten en ontstaat er een materiekringloop. Dankzij het voortdurende hergebruik van materie kan een ecosysteem gezond blijven.

OPDRACHT 14

In de onderstaande tekening staat een materiekringloop afgebeeld.

Vul de termen producenten, consumenten van de eerste orde, consumenten van de tweede orde en

reducenten aan in de kaders.

Maak een kringloop door vijf pijlen te trekken.

•

Twee blauwe pijlen die de opname van biomassa weergeven naar een consument.

•

Een groene pijl voor de opname van anorganische stoffen uit de bodem door producenten.

•

Twee oranje pijlen die lopen van de producenten en de consumenten van tweede orde in de richting van de reducenten.

Paddenstoelen (1), klavers (2) en koolmezen (3) kunnen ook voorkomen in deze omgeving. Zet het

bijbehorende cijfer in de buurt waar je ze kunt verwachten.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

259

Je kunt voedselrelaties tussen de organismen van een levensgemeenschap voorstellen in een voedselketen of in een voedselweb. Die voedselrelaties hebben als gevolg dat materie wordt doorgegeven van het ene naar het andere organisme in een levensgemeenschap. Op basis van hun rol in de voedselrelaties worden organismen ingedeeld in twee groepen: • de producenten vormen de basis van elke voedselrelatie. Ze zijn autotroof: ze maken energierijke organische stoffen uit energiearme anorganische stoffen met behulp van lichtenergie; • de consumenten voeden zich met energierijke organische stoffen: ze zijn heterotroof. Op basis van het dieet van de consumenten kun je herbivoren, carnivoren en omnivoren onderscheiden. Een voedselpiramide is een kwantitatieve voorstelling van de voedselrelaties per trofisch niveau. Er wordt

aangegeven hoeveel biomassa er voor een volgend trofisch niveau beschikbaar is en hoeveel biomassa er per niveau verloren gaat.

Reducenten gebruiken de biomassa die niet doorstroomt

organische stoffen

naar een volgend trofisch niveau als voedselbron.

Zij zetten dat energierijk organisch materiaal om in

consumenten

energiearme anorganische stoffen die opnieuw bruikbaar

zijn voor de producenten. Dankzij de reducenten wordt de

organische (afval)stoffen

voedselketen gesloten en ontstaat er een kringloop van

producenten

organische (afval)stoffen

materie of materiekringloop. Die materiekringloop vormt de basis voor een evenwichtig ecosysteem; zonder die

kringloop kan een ecosysteem zichzelf niet onderhouden.

reducenten

Maak oefening 2 en 3 op p. 305.

anorganische stoffen

Voorbeelden van kringlopen

Aangezien materie telkens hergebruikt wordt en in andere vormen voorkomt, ontstaan er kringlopen. Je kunt van elk element de cyclus volgen die het in de kringloop aflegt. Voor een ecosysteem zijn de vier belangrijkste materiekringlopen de waterkringloop, de stikstofkringloop, de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop.

De waterkringloop

Ongeveer 70 % van het aardoppervlak is bedekt met water. Water is onmiskenbaar de belangrijkste molecule op aarde. Water maakt leven mogelijk en houdt het ook in stand. Niet drinken is al na een viertal dagen fataal. Alle levende organismen bestaan voor een groot deel uit water. Een mens bestaat gemiddeld voor 68 % uit water. Het water op aarde is voortdurend in beweging en vormt een circulatie die we de waterkringloop noemen: 1

Door opwarming van de zon en door transpiratie verdampt water op het aardoppervlak.

De waterdamp stijgt, maar in hogere luchtlagen zal hij door lagere temperaturen condenseren tot wolken.

260

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

3 4

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.

OPDRACHT 15

Vul de termen aan op de tekening van de waterkringloop. Kies uit:

transport – afvoer via oppervlakte – consument – ademhaling – verdamping – producent –

neerslag – condensatie

opname door planten

doorsijpeling in grondwater

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

261

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 ammoniumionen (of NH4+) die ze met hun wortels uit de bodem

en het bodemwater halen. Die anorganische stikstofverbindingen moeten voortdurend worden aangevuld, anders zou er al snel een tekort van ontstaan.

OPDRACHT 16

In de onderstaande figuur staan de verbindingen waarin het stikstofatoom zich kan bevinden. Vul de kaders aan. Kies uit: N2-gas in atmosfeer – N in anorganische stoffen – N in plantaardige eiwitten – N in dierlijke eiwitten –

N in organische afvalstoffen

262

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

Stikstof kan echter via verschillende processen worden vastgelegd in een vorm die bruikbaar is voor planten. Het proces waarbij stikstofgas (N2) uit

de lucht vastgelegd of gefixeerd wordt in ammonium (NH4+) en nitraten

(NO3-) noemt men stikstoffixatie.

Stikstoffixatie kan gebeuren via verschillende processen: • tijdens onweer kan een klein beetje 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 ammoniumionen (NH4+). Wortelknolbacteriën zijn stikstoffixerende

bacteriën die leven in wortelknolletjes. Die knolletjes worden gevormd in de wortels van vlinderbloemige planten, zoals klaver. Ammonium kan door andere bacteriën nog verder in nitraat worden omgezet.

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.

rottingsbacteriën

voedsel

nitrietbacteriën

ammonium NH4+

organische stof

anorganische stof

ammonificatie

nitraatbacteriën

nitriet NO2anorganische stof nitrificatie

nitraat NO3anorganische stof nitrificatie

S Afb. 239 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-).

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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

263

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.

OPDRACHT 17

Vervolledig op de figuur de stikstofcyclus. Kies uit:

stikstoffixatie – stikstofassimilatie – denitrificatie – ammonificatie – nitrificatie

producenten

consumenten

264

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

reducenten

anorganische stikstofverbindingen

hoofdstuk 1

stikstof in organische (afval)stoffen

OPDRACHT 18 DOORDENKER

Een vos komt aan de rand van een bos aan zijn einde. Onder welke vorm bevindt het stikstofatoom zich in het kadaver?

Welke stappen zijn er nodig om die vorm van stikstof om te vormen tot nitraat?

WATERKRINGLOOP

STIKSTOFKRINGLOOP

transport

condensatie

neerslag

denitrificatie

fixatie

consumenten

ademhaling transpiratie

organische N-verbindingen

producenten

verdamping

N in organische (afval)stoffen

consumenten

anorganische N-verbindingen

bacteriën reducenten

infiltratie grondwater

De waterkringloop is het circuleren van water tussen zee, wolken en neerslag. De stikstofkringloop geeft de weg weer van het stikstofatoom in een ecosysteem. `

Maak oefening 4 op p. 306.

De belangrijke functies van micro-organismen ONDERZOEK

OPDRACHT 19

Test het zelfreinigende vermogen van een beek of vijver aan de hand van Labo 13 bij het onlinelesmateriaal.

Je hebt al kunnen vaststellen dat micro-organismen als reducenten een cruciale rol hebben in de continuïteit van materiekringlopen. Ze ruimen dood organisch materiaal op en maken nutriënten opnieuw beschikbaar voor de producenten. 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. GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

265

Ook op andere manieren hebben micro-organismen een belangrijke functie in ecosystemen. Als reducenten zijn micro-organismen belangrijk voor het zelfreinigende vermogen van water. Voor natuurlijke waterzuiveringssystemen, zwemvijvers en rioolwaterzuiveringsinstallaties wordt gebruikgemaakt van de natuurlijke kringlopen om het water te zuiveren.

OPDRACHT 20

Vul de correcte termen aan in de tekst. Kies uit:

organische stoffen – anorganische stoffen –

reducenten – zuurstofgas – stikstofgas – rietvelden Soms worden

gebruikt om afvalwater te zuiveren. De wortelstokken van het riet vormen een ideale voedingsbodem voor

bacteriën en andere micro-organismen. Als materiaal

dat zwaarder is dan water, zoals uitwerpselen en dode

S Afb. 240 Naast riet worden ook andere planten in natuurlijke waterzuiveringssystemen gebruikt.

planten of dieren, naar de bodem zakt, breken de micro-organismen dat af tot Het

(vooral CO2).

dat de micro-organismen daarvoor nodig hebben,

wordt door de luchtstengels van het riet continu aangevoerd. De nutriënten die de reducenten uit

organisch afval in het water vrijzetten, worden dan door het riet opgenomen voor de productie van . Een overmaat aan stikstof in nitraten kan door andere bacteriën

dan weer worden omgezet tot

dat vrijkomt in de atmosfeer. De

sluiten op die manier ook de voedselketen in een aquatisch

milieu.

Omdat de reducenten zuurstofgas nodig hebben voor de afbraak van

organisch materiaal, is een natuurlijke waterzuivering efficiënter naarmate het water beter belucht is. De zuiverende capaciteit van stromend water is daarom beter dan die van stilstaand water. Opdat de materie in een ecosysteem kan worden hergebruikt, zijn microorganismen onontbeerlijk.

Reducenten zoals micro-organismen en schimmels spelen een sleutelrol in kringlopen. Zij voeden zich met de biomassa die niet doorstroomt naar een volgend trofisch niveau. Hun afvalstoffen bevatten de elementen/ionen die de producenten nodig hebben om nieuwe organische stoffen aan te maken.

266

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

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

OPDRACHT 21

bepaalde hoeveelheid chemische energie.

Consumenten zullen een deel van die biomassa als voedsel opnemen en een deel daarvan zal worden omgezet in lichaamseigen materiaal zoals cellen. Biomassa gaat als het ware over naar nieuwe biomassa. Met welke vorm van energieovergang hebben we te maken?

In elke schakel van de voedselpiramide zie je dat biomassa als voedsel wordt

opgenomen door de organismen van een volgend trofisch niveau. Tegelijk met de biomassa wordt er dus ook energie doorgegeven. Aangezien niet alle biomassa als voeding dient, gaan er voor de organismen van het volgende trofisch niveau organische stoffen en dus tegelijk ook energie verloren. Dat kon je duidelijk afleiden uit de voedselpiramide van biomassa. De opgenomen organische stoffen worden gedeeltelijk gebruikt als bouwstenen voor organische moleculen, weefsels en organen, dus voor de aangroei van biomassa. Je leerde ook dat een deel van de opgenomen energierijke organische stoffen wordt gebruikt als brandstof voor het leveren van de energie die nodig is voor het op gang houden van de eigen levensprocessen. Dat verbrandingsproces gebeurt bij alle eukaryoten in de mitochondriën, de energiecentrales van de cel. Door energierijke stoffen in de aanwezigheid van zuurstofgas (O2) te verbranden, produceren de mitochondriën energie die bruikbaar is voor de cellen. Dat proces is

de celademhaling. Het gevolg is dat de biomassa met elk trofisch niveau afneemt, waardoor er ook telkens minder energie overblijft. Verder is niet alle energie die bij de verbranding vrijkomt ook bruikbaar voor de cellen, want de meeste energie komt vrij onder de vorm van warmte.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

267

bouwstenen

voedsel energierijke

nodig voor de groei nodig voor herstel van beschadigde weefsels

nodig voor levensprocessen

organische stoffen of biomassa

nodig om arbeid te leveren

energie

warmte

S Afb. 241 Energierijke organische stoffen of biomassa gebruiken organismen als bouwstoffen en als brandstof.

Enkel via het doorgeven van biomassa wordt er energie doorgegeven naar het volgende trofisch niveau, maar er gaat voortdurend energie verloren

via het verlies van biomassa, via de celademhaling en als warmte. Dat heeft tot gevolg dat naarmate het trofisch niveau stijgt, er steeds minder energie beschikbaar is.

Die afname van de hoeveelheid chemische energie die voor het volgende

trofisch niveau beschikbaar is, kan ook in piramidevorm worden

weergegeven. Die voorstelling noemen we de piramide van energie van een

ecosysteem.

10 J

voedselniveau 4 consument derde orde

voedselniveau 3 consumenten tweede orde

100 J

1000 J

voedselniveau 2 consumenten eerste orde

10 000 J

voedselniveau 1 producenten

1 000 000 J

zonne-energie

S Afb. 242 Piramide van energie in het ecosysteem ‘grasland’

Slechts ongeveer 10 % van de chemische energie, die aanwezig is in een bepaald voedselniveau, is beschikbaar voor het volgende voedselniveau.

268

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 22

In het onderstaande schema staat een piramide voor biomassa afgebeeld. Welk proces hoort op welke plaats in het schema? Vul aan met de juiste term uit de rechterkolom van de tabel. Proces

Term

Bij de start ontvangen de producenten hun energie van de zon en kunnen zo aan

fotosynthese doen. Tijdens de celademhaling wordt een deel van de biomassa verbonden met zuurstof

(verbranding) waardoor energie, koolstofdioxide (CO2) en water (H2O) vrijkomen. Die

energie dient voor het op gang houden van de eigen levensprocessen.

Interessante bouwstoffen in de voeding worden gebruikt voor de aanmaak van eigen lichaamseiwitten.

Er is verlies van biomassa.

Veel energie komt vrij onder de vorm van warmte.

energiebron

energie van de zon

In tegenstelling tot materie verdwijnt er dus voortdurend energie uit een ecosysteem. Via de fotosynthese wordt er steeds energie toegevoegd. Opdat alle organismen voldoende energierijk voedsel zouden vinden, is het nodig dat het energieverlies voortdurend wordt aangevuld. Men spreekt daarom van een energiestroom. Enkel op die manier kunnen alle organismen overleven en kan een ecosysteem blijven bestaan.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

269

OPDRACHT 23

Waaruit kun je afleiden dat er geen energiekringloop bestaat in een ecosysteem?

Verband tussen materiekringloop en energiestroom

Binnen een ecosysteem wordt materie telkens hergebruikt; er ontstaat een

materiekringloop. Maar de energie verdwijnt voortdurend uit het ecosysteem en moet continu worden aangevuld. Beide systemen zijn van elkaar afhankelijk, dat zie je als je de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop bestudeert.

Koolstof en zuurstof zijn allebei een belangrijk element van organische stoffen: ze komen voor in eiwitten, suikers, vetten en erfelijk materiaal, kortom in alle bouwstoffen van organismen. Bovendien spelen ze ook een belangrijke rol in

zowel materiekringlopen als in de energiestroom. A1

De koolstofkringloop

De koolstofkringloop is de weg die koolstof in ecosystemen kan afleggen. We kunnen die weg beschrijven aan de hand van de volgende processen: voeding,

fotosynthese, ademhaling en afbraakprocessen.

fotosynthese

CO2 atmosfeer ademhaling

ademhaling ademhaling

producenten

organische koolstofverbindingen

koolstof in organische (afval)stoffen koolstofhoudende anorganische stoffen S Afb. 243 De koolstofkringloop

270

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

consumenten

hoofdstuk 1

reducenten

koolstof in organische (afval)stoffen

De belangrijkste bron van koolstof voor een ecosysteem is CO2 in de atmosfeer. Dat gas wordt door producenten opgenomen tijdens de

fotosynthese en gebruikt voor de opbouw van glucose. Het proces waarbij koolstof via CO2 wordt vastgelegd in glucosemoleculen noemen we ook wel

de koolstofassimilatie.

Via het fotosyntheseproces komt koolstof in de voedselketen terecht. Tegelijk met die opname van koolstof in de materiekringloop wordt er in dit proces ook energie vastgelegd. Er ontstaan energierijke organische stoffen of koolstofverbindingen. Uit de koolstofverbindingen die door de planten worden opgebouwd, halen organismen tijdens de celademhaling hun nodige energie. De koolstof die in

suikers, eiwitten en vetten aanwezig is, komt tijdens de afbraak (dissimilatie) van die energierijke organische stoffen vrij als CO2. Via de celademhaling

verdwijnt er dus weer koolstof uit het ecosysteem en wordt de voorraad in de atmosfeer opnieuw aangevuld.

Je ziet dat celademhaling en fotosynthese het CO2-gehalte in de atmosfeer

op een omgekeerde manier beïnvloeden. Tegelijk zorgen beide processen voor een aanvoer en een afvoer van energie uit de voedselketen. Op die

manier zijn de materiekringloop van koolstof en de energiestroom sterk met

elkaar verbonden. In werkelijkheid is de koolstofkringloop complexer. Heel wat andere processen houden ook verband met de CO2-concentratie in de

atmosfeer. Zo lost een deel van de CO2 op in bodems en oceanen en zorgen de verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing voor een sterke toename. A2

De zuurstofkringloop

De zuurstofkringloop is de weg die een zuurstofatoom in ecosystemen kan afleggen.

Groene planten en algen brengen door fotosynthese O2 in de lucht. Dat gas is

onontbeerlijk voor de celademhaling van de meeste organismen. Ook voor de verbranding van fossiele brandstoffen is O2 onmisbaar.

OPDRACHT 24

Bouw de zuurstofkringloop op. 1

Vul aan in de gele kaders: O in organische stoffen, O in organische afvalstoffen, O in anorganische

stoffen, O in water.

Vul de cijfers aan in de blauwe vierkanten: opname water en CO2 en afgifte van O2 tijdens fotosynthese

(1), zuurstofopname tijdens de ademhaling (2), opname van zuurstof onder de vorm van organische stoffen door voeding (3) en omzetting van zuurstof van organische afvalstoffen naar anorganische stoffen door reducenten (4).

Teken met rode pijlen de wegen die het zuurstofatoom aflegt.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

271

O2 atmosfeer

producenten

consumenten

reducenten

Tijdens de celademhaling wordt CO2 gevormd. Autotrofe organismen

nemen dat gas op om aan fotosynthese te kunnen doen. De zuurstof- en koolstofkringloop zijn dus met elkaar verbonden. In de fotosynthese wordt zonne-energie met behulp van CO2 en H2O

vastgelegd in glucose (C6H12O6). In de celademhaling, bij de energieproductie in de mitochondriën, worden energierijke stoffen zoals glucose (C6H12O6)

dan weer verbrand (met O2) tot CO2, H2O en energie. De celademhaling en de

fotosynthese zorgen er dus ook samen voor dat het zuurstofniveau binnen een ecosysteem op peil blijft.

Een levensgemeenschap kan zichzelf onderhouden als de organismen over

272

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

voldoende energie beschikken om te overleven. Zonder de voortdurende input van energie via het fotosyntheseproces geraakt het evenwicht in een ecosysteem verstoord.

hoofdstuk 1

Energie in een ecosysteem wordt doorgegeven via biomassa. De producenten zetten tijdens de fotosynthese zonne-energie om in chemische energie. Dat gebeurt door de energiearme stoffen CO2 en H2O

om te vormen naar glucose. Bij dat proces komt O2 vrij. Vanuit glucose worden weer andere energierijke organische stoffen opgebouwd.

Die worden door alle trofische niveaus verbruikt als energiebron. Tijdens de celademhaling wordt de nodige energie vrijgezet uit die koolstofverbindingen. Organismen hebben daarvoor O2 nodig en stoten

dan weer CO2 en H2O uit.

In een voedselpiramide wordt de doorgegeven biomassa en dus ook het

doorgegeven pakketje energie bij elk trofisch niveau kleiner.

De koolstofkringloop en de zuurstofkringloop zijn nauw met elkaar verbonden.

Maak oefening 5, 6 en 7 op p. 306.

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. Wanneer de functie van één soort uitvalt, kan die immers worden

S Afb. 244 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.

overgenomen door een andere soort. Tijdens de broedperiode eten koolmezen rupsen. Wanneer een bepaalde (nacht)vlindersoort verdwijnt, dan verdwijnt ook zijn larve. De koolmezen zijn dan aangewezen op andere rupsen of insectenlarven die in het ecosysteem voorkomen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

273

Als de uitgestorven rups de enige voedselbron voor de koolmees zou zijn, dan moet de koolmees uitwijken en elders voedsel gaan zoeken. Ecosystemen waarin verschillende soorten eenzelfde rol delen, zijn dus minder kwetsbaar; ze hebben een hogere weerstand. De grote diversiteit aan soorten is 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. 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 hulpbronnen moeten zijn, anders wordt de draagkracht van het gebied overschreden. Elk individu moet dus kunnen beschikken over voldoende

voedsel, een woonplaats, een partner, de juiste temperatuur … Meerdere factoren hebben 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.

274

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

• De productie van biomassa of van energierijke organische stoffen is dan

licht

weer rechtstreeks verbonden met materiekringlopen. De aanwezigheid

= abiotische factor

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

fotosynthese

nodige stikstof te geraken.

→ planten = biotische factor

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

biomassa

voedingsstoffen kan plaatsvinden of kan de windsnelheid bepalen hoe (ver) zaden worden verspreid. Op die manier beïnvloeden abiotische factoren het

energie-

kringloop

stroom

overleven van planten en dieren. De abiotische factoren zijn bepalend voor

materie-

de biotoop van de levensgemeenschap.

S Afb. 245 Biotische en abiotische factoren, materiekringlopen en energiestroom in een ecosysteem zijn met elkaar verbonden.

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

abiotisch • water • bodem • lucht • zonne-energie

biotisch • planten • dieren • bacteriën • schimmels

MATERIEKRINGLOOP koolstof water stikstof zuurstof

S Afb. 246 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

275

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.

OPDRACHT 25

Hieronder staan enkele voordelen opgesomd die we uit het ‘marinemilieu van de Noordzee’ halen. Vul de juiste termen in de tekst aan. Kies uit:

regelen – zuivering – recreatie – ondersteuning – stabilisatie – producten die we uit de Noordzee als ecosysteem halen zoals vissen, schaal- en

•

schelpdieren, maar ook algen en micro-organismen gebruikt in cosmetica en souvenirs zoals schelpjes en zeesterren.

• Het vermogen om door CO₂ op te nemen de opwarming van de aarde mee te Daarnaast zorgen schelpkokerwormen voor bescherming van het land en algen voor

• Niet-materiële voordelen zoals toerisme en

van de zeebodem, duinen voor van het water. , maar ook kunst, onderzoek en

educatie.

• De productie van zuurstof door algen via fotosynthese, de zandbanken als kraamkamer voor vele soorten en de hoge productie van biomassa door het voedselrijke zeewater zorgen voor een

van de andere ecosysteemdiensten.

De ecosysteemdiensten in de bovenstaande opdracht worden in vier groepen ondergebracht, nl. de producende, regulerende, culturele en ondersteunende diensten.

276

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

IN N

W Afb. 247 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.

S Afb. 248 Katoen is een belangrijke natuurlijke vezel in de textielindustrie.

• 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.

S Afb. 249 Uit de naalden van sommige taxussoorten wordt de grondstof gewonnen voor een kankermedicijn.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

277

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. OPDRACHT 26

Elk van de onderstaande omschrijvingen staat telkens voor een regulerende ecosysteemdienst. A

biologische plaagbestrijding

D soorten in stand houden

B watervoorziening en luchtzuivering C

Zet bij elke foto de juiste letter of letters uit de lijst van regulerende diensten.

afvalverwerking

schade door natuurgeweld voorkomen

(lokaal) klimaat bufferen

Omschrijving

Bomen hebben een sterk afkoelend effect, omdat ze via hun

bladeren water verdampen. In dat verdampingsproces wordt heel wat warmte aan de omgeving onttrokken.

Bossen verbeteren de luchtkwaliteit door de filtering van fijnstof uit de lucht.

Bossen houden bij overvloedige regens grote hoeveelheden water vast in de bodem en

beschermen op die manier tegen overstromingen. Dat is ook bij droogte een voordeel: de bodem droogt immers minder snel uit.

Grote meren hebben een zelfreinigend vermogen. Bacteriën en eukaryote eencelligen verwerken het afval en kunnen vervuiling verminderen.

Insecten zoals bijen bestuiven vanaf een heide de

fruitbomen van nabijgelegen plantages. Op die manier starten ze de ontwikkeling van zaden en vruchten op.

Algen in de oceanen zorgen ervoor dat de grote hoeveelheid CO2 die vrijkomt bij verbrandingsprocessen via fotosynthese wordt vastgelegd in biomassa.

Duinen bieden een bescherming tegen zeestormen die het land treffen. Plagenbestrijders zoals roofwantsen en oorwurmen kunnen de perenbladvlo onder controle houden en zorgen voor een besparing op chemische bestrijdingsmiddelen. Kleine landschapselementen, zoals hagen, houtkanten en bomenrijen, herbergen predators van insecten.

278

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

Letter

WEETJE

S Afb. 250 Spreiding en voorkomen aantal hittegolfgraaddagen in de zomer van 2020 (Vlaanderen)

Uit afb. 250 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.

Culturele ecosysteemdiensten

De meeste mensen houden van parken en schilderachtige lanen en laten zich bij de keuze van hun woonplaats door een groene omgeving beïnvloeden. Ze vinden in verschillende aspecten van die ecosystemen (mentale) rust, schoonheid of esthetische waarde. Culturele diensten zijn alle directe en indirecte niet-materiële voordelen, zoals je welbevinden, die ecosystemen kunnen bieden. Het belang van ecosystemen voor het geestelijk welzijn werd ook al in oude

S Afb. 251 De esthetische waarde van de natuur

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

S Afb. 252 Wandelen in een groene omgeving

als geestelijke ontspanning. Contact met groen zorgt bovendien voor een betere ontwikkeling van kinderen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

279

OPDRACHT 27

De onderstaande tekening stelt een Vlaams landschap voor met enkele ecosysteemdiensten.

drinkbaar water

geluidsoverlast beperken

groene ruimte voor buitenactiviteiten

luchtkwaliteit verbeteren

overstromingsrisico verkleinen

water reinigen

wildbestand

hout

kustbescherming

bestuiving

plaagbeheersing

gewassen behoud bodemvruchtbaarheid

erosierisico verkleinen

productie van energiegewassen

Omcirkel de producerende ecosysteemdiensten in het blauw.

Omcirkel de regulerende ecosysteemdiensten in het rood.

Omcirkel de culturele ecosysteemdiensten in het groen.

Ondersteunende ecosysteemdiensten

De natuur biedt zo veel diensten dat we soms de meest fundamentele over het hoofd zien. Ecosystemen kunnen niet in stand worden gehouden

zonder dat natuurlijke processen zoals fotosynthese, materiekringlopen, de waterkringloop en het ontstaan van bodems blijven doorlopen. Die onderliggende processen zijn daarom ondersteunende diensten; zonder die diensten zouden de productie-, regulerende en culturele diensten niet bestaan. Om alle andere ecosysteemdiensten te realiseren en in stand te houden zijn

S Afb. 253 Fotosynthese is noodzakelijk voor alle levende organismen. Zonder dat proces zou er onvoldoende zuurstof 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.

280

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

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.

OPDRACHT 28

In de oceanen groeien enorme hoeveelheden plankton die ook aan fotosynthese doen. Plankton is een verzamelnaam voor heel wat kleine zeeorganismen die zwevend in het water leven en die voor hun verplaatsing van zeestromingen afhankelijk zijn. Ze vormen een belangrijke voedselbron voor dieren en zijn van essentieel belang voor het zuurstofgehalte in het water.

Waarom kun je plankton zowel als een regulerende en als een

ondersteunende ecosysteemdienst zien?

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. `

Maak oefening 8 en 9 op p. 307.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 1

281

HOOFDSTUK 2

Î Hoe geraken ecosystemen uit evenwicht? Je kunt al: M uitleggen dat organismen afhankelijk zijn van elkaar en van hun omgeving om te kunnen overleven; M met voorbeelden het belang van biodiversiteit voor de mens toelichten. Je leert nu:

LEERDOELEN

66 miljoen jaar geleden kwam er abrupt een einde aan het

M hoe natuurlijke veranderingen en

tijdperk van de dinosauriërs. Wellicht zorgde de enorme

menselijke acties het evenwicht

impact van een meteorietinslag voor een lange tijd voor

binnen een ecosysteem kunnen

een donkere atmosfeer rond de aarde: er kon tijdelijk veel

beïnvloeden;

minder licht het aardoppervlak bereiken. Hoewel er nog altijd genoeg materie beschikbaar was om de kringlopen te laten

M uitleggen welke nadelen een

verstoring heeft voor mens en natuur;

fotosynthese voldoende energierijke stoffen aan te maken. Mogelijk werd er daardoor te weinig biomassa aangemaakt

M toelichten hoe de mens een verstoord

draaien, kon er niet genoeg zonne-energie invallen om via de

ecosysteem kan herstellen;

om erg grote organismen, zoals dinosauriërs, van voldoende

M betrouwbare informatie opzoeken over de invloed van klimaatopwarming op ecosystemen.

hoeveelheid biomassa veroorzaakte de verstoring van tal van ecosystemen, wat de toenmalige biodiversiteit niet ten goede kwam.

Welke veranderingen kunnen ecosystemen beïnvloeden?

energierijk voedsel te voorzien. Het wegvallen van een grote

Ecosystemen kunnen uit evenwicht geraken wanneer een van de volgende drie elementen grondig beïnvloed wordt: • de materiekringloop: wanneer de verschillende organismen niet langer de nodige biomassa in de kringloop kunnen doorgeven of wanneer er materie bijkomt of verdwijnt, verstoort dat het evenwicht in de cyclus; • de energiestroom: wanneer er niet langer voldoende energie in een ecosysteem kan binnenstromen of wanneer er niet genoeg energie doorstroomt tussen de verschillende trofische niveaus, kunnen autotrofe organismen onvoldoende energiearme anorganische stoffen omzetten in energierijke organische stoffen en is de energie- of voedselketen niet langer in balans;

282

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

• de biodiversiteit: wanneer een of meerdere cruciale organismen in de materiekringloop of bij de energiedoorstroming wegvallen uit de keten of verdwijnen, heeft dat gevolgen voor de biodiversiteit. Ook wanneer een organisme met een erg grote biotische invloed verschijnt, heeft dat implicaties voor andere soorten. Zo’n organisme noemt men een sleutelsoort.

S Afb. 254 De bever is een sleutelsoort: hij bouwt dammen in de waterloop. Dat zorgt tegelijkertijd voor nieuwe natte biotopen (stroomopwaarts) en nieuwe droge biotopen (stroomafwaarts).

WEETJE Rond de eeuwwisseling was de boomkikker met 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.

S Afb. 255 Doelgerichte beheerswerken: om de overlevingskans van de kikkervisjes te verhogen, verwijdert men de vissen door de plas met een pomp droog te trekken.

Om de boomkikker te redden, startte men met beheerswerken bij tal van 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 niet langer gerooid, zodat er meer 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

283

OPDRACHT 29

De Canadese gans kent op sommige plaatsen in Vlaanderen een zodanig grote populatieaangroei dat het problemen oplevert. Geef met een letter aan of de onderstaande omschrijvingen behoren tot een verandering van de materiekringloop (M), de biodiversiteit (B) of beide (M+B).

S Afb. 256 De Canadese gans komt oorspronkelijk uit Noord-Amerika.

Omschrijving

Verandering?

De ganzen grazen veel, eten waterplanten en vertrappelen de oevervegetatie. Daardoor wordt de groei en bloei van planten belemmerd.

Door de grote aantallen is er een sterke mestproductie, waardoor de kwaliteit van water en bodems afneemt.

planten op.

Door de kwaliteitsvermindering van de bodems groeien er op termijn andere

In de winter concurreren de Canadese ganzen met inheemse overwinterende ganzen.

Ganzen kunnen agressief zijn tegen andere water- en weidevogels.

Uitwerpselen veroorzaken een extra instroom aan stikstofverbindingen in de bodem en daardoor beginnen meer stikstofminnende planten te groeien.

Uit de opdracht merk je dat materiekringloop en biodiversiteit sterk met elkaar verweven zijn en dat de ganzen een sterke impact hebben op de plaatselijke omgeving. Daarom worden jaarlijks heel wat dieren gevangen tijdens de rui: op dat moment vervangen de ganzen hun verenkleed en

kunnen ze niet vliegen. Daarna worden de dieren met koolstofdioxide verdoofd en gedood. Een andere techniek om het aantal nakomelingen te verminderen, is het schudden van de eieren zodat er geen kuikens meer tot ontwikkeling kunnen komen. Er komen weinig handelingen aan te pas, zodat ze zo min mogelijk stress ervaren.

1.1 Natuurlijke veranderingen van ecosystemen A

Naar een climax door successie

In de natuur veranderen ecosystemen ook vanzelf. Dat kun je vaststellen op plekken waar nog maar net het landschap werd heringericht, bijvoorbeeld in de wegberm nabij een aangelegde autoweg of in een nieuw gegraven bouwput.

284

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

OPDRACHT 30

Het is verbazingwekkend hoe snel verschillende ecosystemen elkaar opvolgen. In het onderstaande voorbeeld zie je zes foto’s van een natuurlijke verandering van een ecosysteem. Zet de omschrijvingen in de juiste volgorde. 2

Vrij snel volgen de vlinderbloemige planten. Een voorbeeld daarvan is brem. Omdat die planten

wortelknolletjes bevatten met stikstoffixerende bacteriën kan de bodem worden verrijkt met anorganische stoffen die stikstof bevatten.

In de struiken van het struweel komen bessenetende vogels rusten. Ze brengen op die manier zaden aan van jonge pionierboomsoorten zoals berk, wilg, ratelpopulier of lijsterbes.

Na graafwerken ontstaat een braakliggend stuk grond. Omdat de bodem meer stikstofverbindingen bevat, kunnen er vanaf nu ook meer stikstofminnende planten groeien. Struiken zoals vlier en braam overgroeien na een paar jaar de eenjarige pionierplanten. Nog wat later ontwikkelen zich ook de trager groeiende boomsoorten, zoals de zomereik en de beuk, die binnen tientallen jaren zullen zorgen voor een dicht bos. Onder het bladerdak van die zonneplanten zullen dan alleen nog schaduwplanten gedijen. Klaprozen, wilgenroosjes en vingerhoedskruid zijn pionierplanten: zij zijn de eerste plantensoorten die zich op de grond vestigen en vormen de pioniervegetatie.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

285

Uit het voorbeeld in de opdracht kun je afleiden dat de extra instroom aan stikstofverbindingen, een invloed op de materiekringloop dus, een verandering van het ecosysteem veroorzaakt. Afhankelijk van de

WEETJE

aanwezige planten die het gebied achtereenvolgens komen innemen, zullen ook de dieren en andere organismen hun intrede maken. Dieren

Ontdek de successie

zoeken in de vegetatie niet alleen voedsel, maar ook bescherming en een

van een zoetwaterplas.

geschikte nestplaats. De geleidelijke opeenvolgende veranderingen van

Scan de QR-code!

de levensgemeenschap, de geleidelijke veranderingen van interacties en invloeden en de geleidelijke verandering van de biotoop noemen we successie. Successie is dus meer dan alleen maar de opeenvolging van verschillende plantensoorten in een gebied.

info: successie

Uiteindelijk ontstaat er een bos: dat vormt dan een finaal ecosysteem in

evenwicht of een climax. De samenstelling van levensgemeenschap, biotoop

en relaties wijzigt niet langer.

Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

S Afb. 257 Van successie tot climax

OPDRACHT 31

Vergelijk een ecosysteem bij de start van de successie en bij de climax. Omcirkel de correcte termen in de tabel. Ecosysteem bij climax

biomassa

blijft gelijk / neemt toe

vegetatie

één laag / meerdere lagen

biodiversiteit

soortenarm / soortenrijk

voedselweb

eenvoudig / complex

weinig wisselend / veel wisselend

verandering abiotische factoren

286

Ecosysteem bij start successie

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

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.

Op het einde van de jongste ijstijd bijvoorbeeld steeg de gemiddelde temperatuur plots zo snel dat ecosystemen als toendra en (zomerse) S Afb. 258 Ongeveer 4000 jaar geleden stierven mammoeten uit in Noord-Siberië.

zonnestraling geraakt minder goed door dikkere atmosfeer

graslanden snel wijzigden in bossen. Daardoor moesten mammoeten zo’n

15 000 jaar geleden steeds noordelijker gaan wonen: tussen de bomen was het te moeilijk voor de olifantachtige om aan voedsel te komen.

De oorzaken van natuurlijke klimaatveranderingen zijn vaak terug te voeren op een veranderende zonne-intensiteit, vulkanische activiteit, natuurlijke veranderingen in broeikasgasconcentraties in de atmosfeer, fluctuerende

gaswolk afkoeling

aardbewegingen rond de zon enz. Op afbeelding 259 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

ze meerdere jaren aanwezig kunnen blijven.

S Afb. 259 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

287

1.2 Verstoringen van ecosystemen door de mens A

Verstoring van de stikstofkringloop: stikstofverrijking door meststoffen

Wanneer een landbouwer mest uitrijdt, verspreidt hij grote hoeveelheden anorganische stikstofverbindingen zoals ammoniak en nitraten op het land. Hij bemest de akkerbodem omdat de gewassen die hij wil telen stikstofverbindingen nodig hebben om goed te groeien. Omdat vaak niet alle meststoffen worden opgenomen door de gewassen, ontstaat er overbemesting, wat leidt tot stikstofverrijking. De overschotten

kunnen via grondwater in een vijver en in de bodem terechtkomen waardoor de samenstelling van de levensgemeenschap grondig verandert. Wanneer er een ongewenste overmaat aan voedingsstoffen in een ecosysteem

terechtkomt, spreken we van eutrofiëring. Ecosystemen kunnen erg te lijden hebben onder een eutrofiëring. zonlicht

NH4+ en NO3–

algengroei

W Afb. 261 Eutrofiëring kan zorgen voor het sterven van de gehele levensgemeenschap, en dus voor het verdwijnen van een ecosysteem.

S Afb. 260 Draadalgen

De extra instroom van bijvoorbeeld ammonium en nitraat uit meststoffen betekent extra voedingsstoffen voor algen en cyanobacteriën. Dat kan leiden tot een overdreven groei van bijvoorbeeld draadalgen aan het wateroppervlak; men spreekt dan van algenbloei door stikstofverrijking. Die algenbloei verhindert het doordringen van voldoende licht naar de diepere lagen van een zoetwaterplas, waardoor onderwaterplanten zullen afsterven. De aanmaak van zuurstofgas daalt. Tal van organismen, zoals vissen, zullen sterven door zuurstoftekort of

S Afb. 262 Eutrofiëring zorgt voor een woekering van draadalgen die nagenoeg het volledige wateroppervlak van het zonlicht afsluiten.

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.

288

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

Door het zuurstoftekort verdwijnen ook essentiële reducenten die tussenkomen in het verwerken van alle afval. Bepaalde materieomzettingen kunnen dan niet meer plaatsvinden en de materiekringloop wordt onderbroken. Daardoor zal ook het zelfreinigende vermogen van het ecosysteem verdwijnen. De eutrofiëring verstoort het ecosysteem dus grondig; de materiekringlopen en de energiedoorstroming stokken. Heel wat soorten verdwijnen, en andere soorten pieken. Uiteindelijk verdwijnt het zelfregulerende evenwicht van het ecosysteem volledig: het leven in de plas sterft.

S Afb. 263 Massale vissterfte door hypoxie

OPDRACHT 32

Stikstofverrijking kan ook vanuit de lucht komen doordat heel wat processen uit de landbouw, de veeteelt, de industrie en de huishoudens stikstofverbindingen uitstoten.

Plaats de nummers 1 t/m 5 in de onderstaande tekening.

NOx

NH3

verkeer industrie

natuur

veeteelt

Nummer 1

veld

landbouw

zoetwaterplas

Beschrijving

Ammoniak (NH3) komt vooral uit de mest en urine van dieren, dus van de veeteelt. Een

deel belandt rechtstreeks in de grond, bijvoorbeeld door het uitrijden van mest of als de dieren in de wei staan.

Een ander deel van de ammoniak komt vrij via de lucht uit de stallen en komt meestal

binnen een paar kilometer weer op de grond terecht. Zo belandt het in de nabijgelegen

natuur of natuurgebieden.

Stikstofoxiden (NO en NO2, samen NOx) komen vooral van het verkeer en de industrie. Bij

hoge temperaturen reageert stikstofgas namelijk met zuurstof en komt het als NOx uit de

uitlaat of schoorsteen. Vooral langs snelwegen en in steden is de hoeveelheid NOx groot.

In de lucht reageert NOx verder met andere deeltjes en vormt dan fijnstof. Die deeltjes

kunnen honderden kilometers met de wind meewaaien voordat ze ergens neerslaan als bijvoorbeeld NO3-.

Van alle stikstof die in Vlaanderen neerslaat, is ongeveer de helft afkomstig uit het buitenland. Luchtbewegingen stoppen immers niet aan de grenzen.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

289

OPDRACHT 33 ONDERZOEK

Ontdek hoe verschillende planten met verschillende hoeveelheden meststoffen omgaan aan de hand van Labo 14 bij het onlinelesmateriaal.

Er zijn ook andere ecosystemen, zoals heide en graslanden, die onder stikstofverrijking kunnen 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.

S Afb. 264 Braam (links), kleefkruid (midden) en hondsdraf (rechts) zijn dominante planten in een stikstofrijke bodem.

OPDRACHT 34

Zijn de onderstaande eigenschappen lager of hoger bij een ecosysteem in evenwicht en een ecosysteem dat verstoord werd? Omcirkel de correcte termen. Verstoord ecosysteem

aantal verschillende soorten

lager / hoger

aantal individuen per soort

lager / hoger

aantal ecosysteemdiensten

lager / hoger

achteruitgang bestuivers

lager / hoger

opbrengsten fruitbomen in buurt

lager / hoger

Ecosysteem in evenwicht

290

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

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 gebruiken, kun je zelf gezonde groenten en fruit kweken.

S Afb. 265 Composteren in eigen tuin

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

S Afb. 266 Tijdens het plaggen wordt uitsluitend de bovenste bodemlaag verwijderd, zelden dieper dan de eerste 10-20 cm van de bodem.

blijft een kale, stikstofarme 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

291

S Afb. 268 De rupsendoder met zijn prooi

S Afb. 267 Een graafbij nestelt in het zand.

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.

Verstoring van de biodiversiteit: monoculturen

De meeste landbouwers specialiseren zich in één gewas. Ze telen dezelfde plantensoort op hetzelfde stuk grond. We spreken dan van monocultuur.

OPDRACHT 35

Monoculturen komen vaak voor op onze velden. Waarom zouden ze economisch voordelig zijn voor de landbouwer?

292

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

Monoculturen hebben heel wat voordelen voor de landbouwer, maar tegelijk zijn ze nadelig voor de biodiversiteit. • Monoculturen kennen slechts een beperkte levensgemeenschap: één soort gewas trekt slechts enkele soorten planteneters aan. Daardoor zullen er ook maar een beperkt aantal soorten predatoren in die biotoop geïnteresseerd zijn. Naast de beperkte voedselkeuze vertoont de monocultuur ook slechts een kleine variatie in beschuttingsmogelijkheden en nestplaatsen. Slechts enkele soorten zullen de monocultuur dus als leefplek uitkiezen. • Om monoculturen rendabel en plagen onder controle te houden maakt

men gebruik van pesticiden: producten die ongewenste organismen zoals onkruid of planteneters verdelgen. Sommige pesticiden zorgen voor veel schade:

— herbiciden mogen dan wel ongewenste concurrerende planten tussen het gewenste gewas weghouden, ze belanden ook in de omliggende ecosystemen en doden daar andere bloeiende planten. Bijen en hommels worden zo het slachtoffer van een tekort aan voedsel;

insecten(larven) en schimmels doden, kunnen ziekten of sterfte van

bestuivers veroorzaken. Bijen en hommels nemen sommige gifstoffen

S Afb. 269 Het gebruik van pesticiden heeft schadelijke gevolgen.

— ook het gebruik van insecticiden en fungiciden, die schadelijke

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

S Afb. 270 Ophoping van giftige stoffen uit pesticiden in een voedselketen

• 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

293

OPDRACHT 36

Vergelijk de eigenschappen van een verdichte bodem met een bodem die rijk is aan organisch materiaal. Plaats de letters van de eigenschappen op de juiste plaats in de tabel.

A B

Bodem rijk aan organisch materiaal

Hoekige, verdichte bodem

Er komen voedingsstoffen vrij uit de langzame afbraak van organisch materiaal.

Er ontstaat een gebrek aan zuurstofgas rond de haarwortels van planten. Die nemen daardoor moeilijker water en voedsel op.

De bodem wordt minder kruimelig en kan moeilijker opwarmen.

Regenwater zal gemakkelijker afstromen.

Reducenten die de planten van voedsel moeten voorzien overleven veel beter.

Zaden kunnen minder gemakkelijk kiemen en jonge plantjes zullen minder gemakkelijk wortel vormen.

Door de losse structuur is de bodem minder gevoelig voor parasitaire schimmelinfecties.

Planten groeien trager en de opbrengst vermindert, zelfs bij bemesting.

De bodem wordt sterk verlucht.

OPDRACHT 37 ONDERZOEK

Onderzoek bodemverdichting en kiemkracht aan de hand van Labo 15 bij het onlinelesmateriaal.

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.

294

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

aardappel peulgewassen

wortelgewassen

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

S Afb. 271 Agroforestry is een alternatief voor monocultuur.

de planten beter beschut

tegen extreem weer. Bovendien haalt het diepe wortelstelsel van struiken en bomen nutriënten uit diepere aardlagen naar boven. De wortels maken ruimte voor insijpeling van regenwater.

Verstoring van de biodiversiteit: biologische plaagbestrijding en exoten

Om accumulatie van gifstoffen te voorkomen, zetten landbouwers bij plagen en ziekten steeds vaker biologische plaagbestrijding in. Daarbij zorgen de natuurlijke predatoren voor het aanpakken van plaagorganismen. Denk daarbij aan het uitzetten van predatorinsecten als oorwurmen, roofwantsen, sluipwespen, lieveheersbeestjes en zweefvliegen. Om te garanderen dat de predatorinsecten in het ecosysteem aanwezig blijven, zorgt de landbouwer het best voor gepaste predatorhabitats in de biotoop. Zo vormen hagen rond laagstamboomgaarden ideale schuil- en overwinteringsplekken voor die insecten.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

295

VOORBEELD BIOLOGISCHE PLAAGBESTRIJDERS predatorinsecten

prooien

lieveheers-

bladluizen, spintmijten

beestjelarven

(bv. bij sperziebonenteelt)

perenbladvlo

oorwurmen

(bv. bij perenteelt)

roofwantsen

sluipwesplarven

zweefvlieglarven

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

perenbladvlo

bladluizen, witte vlieg (bv. bij katoenteelt)

bladluizen (bv. bij paprikateelt)

Afb. 272 Biologische plaagbestrijders en hun prooien die gewasschade veroorzaken.

296

rupsen, bladluizen,

hoofdstuk 2

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

De selectieve pesticidemoleculen hebben bovendien 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 accumulatie van die stoffen in de hogerliggende trofische niveaus niet meer en verkrijgt men een bijkomende veiligheid tegen onbedoelde neveneffecten. Ook feromonen worden bij plaagbestrijding ingezet. Mannelijke schadelijke insecten worden dan naar feromoonvallen gelokt met bepaalde

bestrijdingsmiddel 1 t1/2 = 4 uur bestrijdingsmiddel 2 t1/2 = 20 uur

32 40 tijd (uren)

S Grafiek 7 De halfwaardetijd van twee bestrijdingsmiddelen: bestrijdingsmiddel 1 is selectief en heeft een veel kortere halfwaardetijd.

vrouwelijke geurstoffen. De mannetjes worden

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

vanzelf afgebroken. Daardoor gebeurt ook

actief percentage van initiële besproeiing

één specifieke soort dodelijk zijn.

daardoor aangetrokken en blijven kleven op

een 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.

Een dazenval maakt gebruik van een zwarte bal die door de zon wordt opgewarmd. Dazen zien

daarin een warmbloedig dier met bloed en worden erdoor aangetrokken. Bovenaan worden ze in een trechterval opgevangen. Voor de dazenval wordt geen gebruik gemaakt van feromonen.

S Afb. 273 Feromoonval

S Afb. 274 Dazenval

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

S Afb. 275 Aziatisch lieveheersbeestje

de Aziatische lieveheersbeestjes namelijk ook de larven van andere soorten lieveheersbeestjes waardoor ze een bedreiging vormen voor de inheemse soorten. De ecosysteemdiensten van lieveheersbeestjes komen daardoor in gevaar. 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.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

297

OPDRACHT 38

In de tabel ontdek je vier invasieve soorten in België. Probeer ze te linken aan de invloed die ze uitoefenen op inheemse soorten door het correcte cijfer in de tabel aan te brengen. Omschrijving

Invasieve invloed

De halsbandparkiet is een tropische vogel uit Centraal-Afrika en Zuid-Azië. Een veertigtal dieren werd vrijgelaten in 1974 aan de Heizel in Brussel. Ondertussen

zijn ze met meer dan tienduizend.

De Amerikaanse stierkikker werd vanaf 1932 in Europa

ingevoerd voor de productie van kikkerbillen. Nu komt hij ook in het wild voor en moeten de kikkers actief

worden gevangen met sleepnetten en fuiken om schade

te beperken.

De Amerikaanse vogelkers werd al in de 17e eeuw naar Europa overgebracht als sierboom in parken. Tweehonderd jaar later plantte men de boom aan voor de houtproductie. Natuurverenigingen rooien nu actief

de Amerikaanse vogelkers.

De reuzenbalsemien is afkomstig uit de Himalaya en werd als sierplant ingevoerd. Vanaf 1900 is hij gaan verwilderen in heel West-Europa. In België is de woekerplant zozeer een probleem dat hij actief wordt gemaaid en uitgetrokken.

Invasieve invloed

Nummer 1

Overschaduwt jonge inheemse planten, waardoor hun overlevingskansen sterk verminderen. Daarnaast zorgt de bladafval voor een verminderde bodemkwaliteit. Eet watersalamanders, boomkikkers, kleine vogels, insecten en reptielen. Groeit langs oevers van meren en beken en verdringt daar de inheemse planten en dieren. Neemt nestplaatsen in van de boomkruiper en de grote bonte specht waardoor die

schakels in de voedselketen kunnen verdwijnen. Sommige schadelijke insecten worden niet langer opgegeten.

298

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

De biodiversiteit in een ecosysteem kan op diverse manieren worden verstoord. Zo kan een monocultuur in de buurt van een ecosysteem, maar ook de introductie van invasieve exoten een evenwichtig ecosysteem ontregelen. Monoculturen zijn nadelig voor de biodiversiteit omdat ze: • slechts een beperkte levensgemeenschap vertonen: slechts een heel beperkt aantal soorten zal de monocultuur als habitat uitkiezen; • het gebruik van pesticiden vragen: die belanden ook in de omliggende ecosystemen en doden vele organismen. Door accumulatie van gifstoffen worden vooral dieren bovenaan in de

voedselketen vergiftigd;

• veelvuldig gebruikmaken van zware machines. Dat leidt tot

bodemverdichting, versneld afstromen van water in de bodem bij

regenval, verminderde kieming en lagere opbrengst van gewassen. Bovendien doet de bodemverdichting reducenten wegvallen in de materiekringloop.

Invasieve exoten zijn soorten die door toedoen van de mens buiten

hun normale biotoop terechtkomen en daar de biodiversiteit in gevaar brengen, omdat ze:

• inheemse soorten verdringen door concurrentie; • inheemse soorten opeten;

• de samenstelling van de levensgemeenschap soms drastisch veranderen, waardoor belangrijke schakels in een ecosysteem

kunnen wegvallen en ook ecosysteemdiensten kunnen verdwijnen.

Landbouwers, natuurorganisaties en overheden beseffen dat het herintroduceren van biodiversiteit vele voordelen kan hebben. Ze doen dat op verschillende manieren: wisselteelt in de landbouw, biologische plaagbestrijding, beheer van exoten … Maak oefening 10 t/m 16 op p. 307 t/m 310.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

hoofdstuk 2

299

THEMASYNTHESE

MATERIEKRINGLOOP In een ecosysteem gaat er per trofisch niveau van de voedselpiramide biomassa verloren. Reducenten kunnen de biomassa die niet doorstroomt naar een volgend trofisch niveau gebruiken als voedselbron. Zij zetten energierijk organisch materiaal om in energiearme anorganische stoffen die opnieuw bruikbaar zijn voor de producenten. Dankzij de reducenten wordt de voedselketen gesloten en ontstaat er een kringloop van materie of materiekringloop.

organische stoffen

Voor een ecosysteem zijn de vier

consumenten

belangrijkste materiekringlopen: • de waterkringloop, • de stikstofkringloop,

organische (afval)stoffen

producenten

• de koolstofkringloop, • de zuurstofkringloop.

anorganische stoffen

reducenten

ENERGIESTROMEN

Energie in een ecosysteem wordt doorgegeven via biomassa. De producenten leggen tijdens de fotosynthese zonne-energie vast in energierijke organische stoffen met behulp van CO2 en H2O. Bij dat proces komt O2 vrij. De energierijke organische stoffen worden door alle trofische niveaus als energiebron verbruikt. Tijdens de

celademhaling wordt de nodige energie vrijgezet uit die koolstofverbindingen. Organismen hebben daarvoor O2

nodig en stoten dan weer CO2 en H2O uit.

In een voedselpiramide wordt de doorgegeven biomassa en dus ook het doorgegeven pakketje energie bij elk trofisch niveau kleiner.

verlies biomassa

warmte

celademhaling

300

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

themasynthese

energiebron

BIODIVERSITEIT In een gezond ecosysteem is het evenwicht tussen productie en verbruik essentieel. Voldoende biodiversiteit is daarvoor een noodzaak; voor elke functie moeten er meerdere vertegenwoordigers aanwezig zijn. Het voorkomen van die vertegenwoordigers, en dus de biodiversiteit, is afhankelijk van de heersende biotische en abiotische factoren. Enkel als de biodiversiteit voldoende groot is, kan er bij verstoringen een kringloop van materie blijven bestaan en is er een voortdurende input van energie gegarandeerd. Abiotische factoren

Biotische factoren Biotische factoren zijn invloeden van andere

niet-levende omgeving op het overleven en

levende wezens op het overleven en voorkomen

voorkomen van een soort.

van een soort.

ECOSYSTEEMDIENSTEN

ECOSYSTEMEN IN EVENWICHT

Abiotische factoren zijn invloeden van de

Een ecosysteem is het geheel van abiotische en biotische interacties binnen een

levensgemeenschap en haar biotoop dat ervoor zorgt

Ecosysteemdiensten zijn de voordelen die een ecosysteem aan mensen biedt. De voordelen worden ingedeeld in: • producende diensten, • regulerende diensten, • culturele diensten, • ondersteunende diensten.

dat een levensgemeenschap zichzelf binnen die biotoop kan onderhouden.

Materiekringlopen en

energiestromen en

biodiversiteit in een

ecosysteem zijn nauw met elkaar verbonden.

kennisclip

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

themasynthese

301

NATUURLIJKE INVLOEDEN • successie

Ecosysteem bij start successie

Ecosysteem bij climax

• klimaatverandering

ECOSYSTEMEN UIT EVENWICHT

VERSTORINGEN DOOR DE MENS

• verstoring door opwarming

• verstoring van de stikstofkringloop door meststoffen

eutrofiëring

verdwijnen van de biodiversiteit

• verstoring van de biodiversiteit door monoculturen

• verstoring van de biodiversiteit door exoten

302

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

themasynthese

CHECKLIST

NOG OEFENEN

Begripskennis • Ik kan de rol of de functies benoemen die organismen in een materiekringloop uitoefenen. • Ik kan van elke functie uitleggen wat de betekenis is. • Ik kan omschrijven wat de betekenis is van een habitat, een niche, een biotoop, een levensgemeenschap en een ecosysteem. • Ik kan de betekenis omschrijven van een ‘evenwichtig’ ecosysteem. • Ik kan voorbeelden geven van interacties tussen biotische en abiotische factoren. • Ik kan uitleggen wat er wordt voorgesteld in een voedselpiramide, een

piramide van biomassa en een piramide van energie.

• Ik kan de weg van water, stikstof, koolstof en zuurstof in de materiekringloop situeren.

• Ik kan met voorbeelden aantonen wat het belang is van micro-organismen voor een ecosysteem.

• Ik kan met een voorbeeld uitleggen hoe biodiversiteit het voortbestaan van kringlopen garandeert. onderbrengen.

• Ik kan voorbeelden van ecosysteemdiensten in vier groepen

• Ik kan met voorbeelden aantonen dat het evenwicht van ecosystemen op een natuurlijke manier kan verdwijnen.

• Ik kan de begrippen sleutelsoort, successie, climax en klimaatverandering in eigen woorden uitleggen.

• Ik kan uitleggen wat er bedoeld wordt met overbemesting, stikstofverrijking en eutrofiëring.

• Ik kan voorbeelden geven van hoe monoculturen de biodiversiteit negatief kunnen beïnvloeden en uitleggen op welke manier wisselteelt een goed alternatief is.

• Ik kan de betekenis van ‘accumulatie van gifstoffen’ voor een ecosysteem toelichten.

• Ik kan verklaren wat biologische plaagbestrijding is en voorbeelden geven. • Ik kan uitleggen wat een inheemse soort, een exoot en een invasieve soort is.

Onderzoeksvaardigheden

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

criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren. • Ik kan een besluit formuleren op basis van de verzamelde gegevens. • Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

checklist

303

CHECK IT OUT

Uit het artikel van de CHECK IN bleek dat Vlaanderen een bijzonder hoge uitstoot van ammoniak kent. Die ammoniak kan op zijn beurt in natuurgebieden neerdalen. Dat is een gevolg van de vele veebedrijven. De slachtoffers daarvan zijn bijvoorbeeld de Limburgse heidevlakten die normaal gezien rond half augustus in een prachtig purperen landschap veranderen. Dat gebeurt onder andere dankzij de struikhei, een zuurminnende

Wat is een mogelijke oorzaak voor het zeldzamer worden van dit fenomeen?

plantensoort die op vooral arme zandgronden kan groeien.

Ook abiotische factoren kunnen ervoor zorgen dat de struikhei minder groeit. Verklaar.

Gaat het hier over een natuurlijke of een menselijke verstoring?

Eutrofiëring kan ook ontstaan door een invasie van exoten, zoals een grote groep Canadese ganzen op de oever

van een meer. Hoe verklaar je dat?

Stikstofverrijking en de instroom van ammoniak in de bodem kunnen een ecosysteem uit evenwicht brengen. Dat heeft een invloed op de biodiversiteit: soorten zoals struikhei verdwijnen, ecosysteemdiensten nemen af en de materiedoorstroming verandert.

304

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

check it out

AAN DE SLAG

In een grote vijver zonder vervuiling en verstoring houdt de snoek de brasempopulatie in toom. Wanneer er – om welke reden dan ook – een forse toename van het aantal brasems optreedt, dan zorgen die voor het opwoelen van bodemslib tijdens het zoeken van voedsel. Dat vertroebelt het water, waardoor er minder licht bij de onderwaterplanten kan. Troebel water belemmert niet alleen de groei van planten, maar ook de jacht van snoeken. a

Waarom kun je een meer als een voorbeeld van een

ecosysteem beschouwen?

b Welke biotische factor wordt in de tekst vermeld?

Over welke abiotische factor gaat het?

Een veehouder kweekt tien kalveren om als kalfsvlees aan het slachthuis te verkopen. Welke stelling is

juist als je de massa van de kalveren vergelijkt met de massa van het totale voer dat de veehouder aan die kalveren heeft gespendeerd? Verklaar je keuze.

De massa van de kalveren en het totale veevoer zijn exact dezelfde. De massa van de kalveren is het grootst.

De massa van het totale veevoer is het grootst.

ln de eerste kolom van de onderstaande tabel staan de processen van de stikstofkringloop.

Vul in de tweede kolom de correcte naam van het proces aan.

b Vul in de derde kolom de organismen aan waarop het proces betrekking heeft. Kies uit: planten – bacteriën – schimmels

Proces

Benaming

Organismen

stikstofgas → ammonium ammonium → nitraat nitraat + fotosyntheseproducten → eiwitten afbraak eiwitten in dode organismen → ammonium nitraat → stikstofgas

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

305

Voor groenbemesting op akkers wordt vaak gekozen voor vlinderbloemigen. a

Op welke micro-organismen wordt gerekend voor de stikstofbemesting van de bodem?

b Welke stofomzetting voeren die organismen door?

Wat is de naam van dat proces?

Een mug die zich net gevoed heeft met plantensappen moet plots vluchten voor een boomkikker. Welke

energieomzettingen grijpen plaats in de mug, te vertrekken vanaf de organische bestanddelen in de maag?

De aarde heeft ongeveer 10 miljard hectare nuttige aardoppervlakte die over een populatie van 7 miljard mensen moet worden

verdeeld. Een eenvoudige berekening toont aan dat elke

aardbewoner recht heeft op bijna 1,6 ha. Dat noemen we de

ecologische voetafdruk. De gemiddelde Belg heeft een ecologische voetdruk van 5 ha. Welke argumenten hanteren vegetariërs om

geen vlees of vis te eten wanneer je denkt aan de energieverliezen?

Veel tuinders verwarmen hun serres met aardgas. Sommigen leiden de verbrandingsgassen van de verwarmingsketels door de serres. a

Waarom doen tuinders dat?

b Van welke materiekringloop is dat een illustratie?

306

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

Raapzaad is een gewas dat als biobrandstof belangrijk is. Daarnaast kan het als groenbemester worden ingezet en zal het daardoor tegen bodemerosie bescherming bieden. De bloemen zijn bovendien een bron van nectar voor honingproductie. Noteer bij de verschillende functies van raapzaad de passende ecosysteemdienst.

Vaak kunnen kleine groene elementen in een landschap veel ecosysteemdiensten leveren omdat ze voorkomen vlakbij waar mensen wonen, werken en recreëren. Denk maar aan een eenvoudige bomenrij. Geef een voorbeeld van een producerende, regulerende en culturele dienst die zo’n

bomenrij biedt.

TIP

In het vademecum vind je een bijlage over hoe je betrouwbare bronnen online kunt raadplegen. Maak daar voor de volgende opdrachten gebruik van en vermeld telkens je bron.

Op veel plekken in de wereld komen vulkanen voor. Een uitbarsting

is verwoestend maar nadien gebeurt er heel wat met de bodem.

Wat zijn de voordelen van vulkanen voor ecosystemen?

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

307

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 klimaatverstoring ervoor dat het langer warm blijft, waardoor ook de verkleuring en de val van het blad wordt uitgesteld. a

Zoek op waarom de vroege knopbreuk in de lente de

biodiversiteit van een loofbos kan veranderen.

b Leg aan de hand van deze sleutelsoorten uit hoe de regulerende ecosysteemdienst van bestuiving komt

te vervallen.

In een serre valt zonlicht doorheen het glas op de donkere bodem.

Zonlicht bestaat uit ultraviolet (UV), visueel en infrarood (IR) licht. Als die stralen de bodem bereiken, warmt die op en daarmee ook de lucht daarboven. 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 weg uit de serre, waardoor de serre opwarmt. Raadpleeg betrouwbare bronnen om de opwarming door broeikasgassen met het serre-effect te vergelijken.

308

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

Door de klimaatverandering ontstond de bezorgdheid of koolmezen wel zullen overleven als soort. Zoek op en leg uit: waarom men dat denkt;

of de bezorgdheid terecht is.

b welke ecosysteemdienst daarmee zou wegvallen;

De zee en de atmosfeer wisselen voortdurend CO2 uit. Door de grote hoeveelheid in de lucht neemt het water steeds meer CO2 op. Dat heeft geleid tot een verzuring van de oceaan (daling van de pH). In een zuur milieu

kunnen bepaalde organismen niet langer voldoende calciumcarbonaat (CaCO3) opbouwen ter bescherming.

Bovendien leidt de verhoogde CO2-concentratie tot een grotere hoeveelheid aan algen. Die zijn vaak giftig

omdat ze toxinen maken. De klimaatopwarming zorgt daarnaast nog eens voor een verlengd groeiseizoen. a

Zoek op welke organismen CaCO3 nodig hebben om zich te beschermen.

b Zoek ook de chemische reactie op die duidelijk maakt hoe CaCO3 in een zure omgeving afgebroken wordt.

Zoek de namen van enkele giftige algen uit de zee op.

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

309

Sommige invasieve soorten doen het bij ons bijzonder goed. De klimaatverstoring maakte van onze regio een ideale leefplek voor die soorten. a

Zoek uit welke biotoop een reuzenbalsemien graag

bewoont. Benoem daarbij twee abiotische factoren.

b Leg uit waarom de reuzenbalsemien een exoot is.

Ook elders ter wereld zorgt de klimaatverandering voor ingrijpende verstoringen in ecosystemen. In het

noorden van Rusland smelt de Siberische permafrost; dat is een bevroren ondergrond. Daarbij komen niet alleen broeikasgassen vrij uit de bodem, maar ook enkele ziekmakers. Zoek uit waarom er de afgelopen jaren

duizenden rendieren en ook enkele mensen stierven bij hittegolven daar.

Meer oefenen? Ga naar

310

GENIE Biologie 4.2

THEMA 04

aan de slag

Notities

311

312