Eerste indrukken

We hebben alvast enkele impressies van het CES voor jullie. Meer foto’s en video’s volgen, dat staat vast.

1. De groene larve van een waterjuffer beweegt voorzichtig van rechts naar links in het scherm. Daarbij krijg je een indruk van de levendige drukte in en op de bodem: daphnia, muggenlarven, haften en waterpissebedden laten zich van hun beste kant zien.

2. Onze poelslak aan het werk. Omgekeerd hangend aan het wateroppervlak eet hij van de eendenkroos. Bemerk ook de opportunistische waterpissebed die een gratis ritje op de slak krijgt. Af en toe loopt zo’n ritje wel eens fout…

Advertenties

dary!

Potdicht!

Potdicht!

Memorabel, dat is de juiste beschrijving van vrijdag 29 november. Vanaf deze dag kunnen we van een werkelijk gesloten ecosysteem praten. Gesloten is de bak, en dat blijft hij. Zorgvuldig hebben we het ecosysteem verzegeld met silicone, waardoor enkel nog warmte-energie en lichtenergie de verbinding met de buitenwereld vormen. Wie onze top-secret locatie kent (VIVES Campus Torhout, als je binnenkomt langs de hoofdingang meteen links en langs de sportzaal, lokaal 119) kan vanaf heden het gesloten ecosysteem, 1.6, in al zijn glorie komen bewonderen. Kronkelende creaties, kriebelende kruipers en glibberige gluiperds kan je er met alle pracht in hun eenvoud aan het werk zien. Wij zijn alvast zeer benieuwd hoe het op lange termijn uitdraait. Welke organismen overleven? Staan er ons nog verrassingen te wachten? Wie eet wie? Dat zijn maar enkele vragen die maar binnen enkele maanden beantwoord kunnen worden, wie weet enkele jaren!

CES 1.6 op haar permanente standplaats

CES 1.6 op haar permanente standplaats

Tussen 1.6 en 1.4 hoort uiteraard een 1.5, want tussenin is er nog één en ander veranderd. Het gaat hier natuurlijk over berekende perfectie, geen impulsiviteit. Zo werd er een tweede, kleinere,  ‘poel des levens’ toegevoegd aan het water. Met deze laatste aanpassing kunnen we rekenen op 3 larven van waterjuffers, een bootsmannetje, platwormen, een bloedzuiger, haften (nimf), witte muggenlarven, daphnia en waterpissebedden extra. Dat maakt het aquatische deel compleet. Voorts is er aan land een plantensoort bijgekomen die normaalgezien nogal moerasbestendig is, namelijk waternavel.

Zoals beloofd vind je onderstaande foto van de overloop die afgewerkt is met zand… In het zand zijn altijd wel insecten actief, als ware het de zandbak van het ecosysteem. Het zand vormt geen obstructie voor de waterflow tussen het aquatisch gedeelte en de drainagelaag.

Zand!

De overloop

De sarracenia, weliswaar in wintertoestand.

De sarracenia, weliswaar in wintertoestand.

De poelslak

De poelslak

Posthoornslak

Posthoornslak

Legen-

We hebben de bak een nieuwe thuis gegeven: het biologielokaal van campus RENO, de thuisbasis van al wie biologie een plaatsje in het hart geeft in West-Vlaanderen en ver daarbuiten. De verhuis van alle componenten verliep goed en zonder schade. Wegens de gemiddelde snelheid van het betreffende transport werd er de bewuste dag een piek in het fileleed vastgesteld, waarvoor onze excuses. Maar: alles voor de wetenschap.

De foto’s volgen later, s-p-annend! Wat we wel al kunnen vertellen is het volgende: het ecosysteem staat in volle glorie te blinken in het licht, komende van het noordwesten. Zo komt ze niet in volle zon te staan.

Er zijn ondertussen ook al een aantal structurele veranderingen doorgevoerd in de bak:

  • CES 1.3: eerst en vooral is het aquatisch gedeelte tot leven gekomen door het bijvullen met ‘de poel des levens’, zijnde een kleiner slootaquarium die we maanden op voorhand opbouwden. Ongekend, maar fascinerend, is de hoeveelheid en variëteit aan organismen in het water. Na menig uren staren en turen naar het ecosysteem (het beter equivalent van de televisie) identificeerden we volgende soorten: een bloedzuiger (waarschijnlijk paardenbloedzuiger) die meteen de naam ‘Anaconda’ meekreeg door zijn gracieuze voortbeweging in het water, een zwerm waterpissebedden, een larve van een waterjuffer die uiterst goed gecamoufleerd tussen de waterpest vertoeft, een poelslak van formaat met eigenaardige eetgewoontes, een uitbreidende kolonie daphnia, witte muggenlarven, een aantal nimfen van haften, … Het plantenbestand bestaat uit waterpest (zowel wilde als uit de aquariumzaak) en eendenkroos, dat een groot deel van het wateroppervlak bedekt. We merken tot grote vreugde na een week op dat het water nog steeds glashelder is. We denken dat de bacteriën in de drainagelaag hier een groot aandeel in hebben. De overloop tussen het aquatisch gedeelte en de drainagelaag onder het landgedeelte is nu bedekt met een anderhalve centimeter zuiver zand.
  • CES 1.4: wat betreft het landgedeelte is er ook wat veranderd: de plant met de paarse bloemen heeft plaats moeten ruimen voor een kleine sarracenia sp. Bij nader inzien was deze plant helemaal niet geschikt voor een vochtig milieu (er was al een klein beetje schimmelvorming). Voor de sarracenia zou het aangenaam vertoeven moeten zijn in de moerassige omgeving. We zijn ook benieuwd naar het effect van een ‘vleeseter’ in het ecosysteem. (stiekem hopen we op een paar generaties muggen, maar daar kan deze plant misschien een stokje voor steken). Voorlopig doen de carexen het nog goed. In een vrij hoekje hebben we ook wat gekweekte kiemen van varens en mos gedropt.

Tot zover de korte stand van zaken. Vandaag werken we alles af en morgen gaat hij dicht. Stay tuned!

Tot op de bodem

Ook deze zonovergoten maand hebben we niet stilgezeten. Na nog wat opzoekwerk, overleg en enkele testjes hebben we al een groot deel van de bodem gemaakt.

De bedenkingen

Om zo goed mogelijk een ecosysteem na te bootsen zullen we een minimum aan verschillende lagen (horizonten) gebruiken. (Later komt er nog een ‘leesvoer’ topic over bodems). Het voorlopige plan is dit:

Afbeelding

Zoals je ziet gaan we nog een stapje verder dan een doorsnee terrarium. Het wordt zowaar een paludarium, met een landgedeelte en een aquatisch gedeelte dus. Omdat het water al een eerste bezorgdheid is zal de eerste horizont een drainagelaag worden die hoog genoeg moet komen. Daarboven komt de ‘grondlaag’, de horizont die aan het oppervlak komt en waar de planten in zullen wortelen. Ook bij deze laag moeten we rekening houden met waterdoorlatendheid. Tussen de twee lagen zouden we ook kiemdoek plaatsen (waarschijnlijk het enige niet-biologisch materiaal in de hele bak). Zo blijft alles mooi gescheiden en kan het water vlotjes doorsijpelen.

To the point

De drainagelaag kan uit verschillende materialen bestaan, zolang het maar ‘draineert’. Je kan aquariumgrind gebruiken of zelfs knikkers. Wij gebruiken hydrokorrel, waar we waarschijnlijk ook actieve kool door zullen mengen. Actieve kool zal het water filteren. Het bindt zeer gemakkelijk met giftige stoffen (maar ook andere stoffen) door adsorptie en nog meer door absorptie. Na enige tijd nestelen bodembacteriën zich ook in de actieve kool en krijgt het dus een biologische werking. De bacteriën halen allerlei zaken uit het water, ook organische zuren. Het zou ook helpen tegen schimmels en geuroverlast. Actieve kool is te verkrijgen in aquariumzaken. De prijzen variëren: grote hoeveelheden zijn relatief goedkoop maar dan zit je natuurlijk met een grote hoeveelheid.

Zo gezegd, zo gedaan: Nietzsche’s special drainage mix bestaat voor 95% uit hydrokorrel. De overige 5% zijn overschotten van aquariummateriaal (keramische korrels en aquariumgrind). De actieve kool voegen we later toe.

Afbeelding

De tweede laag is een ander paar mouwen. We moeten rekening houden met een hoge vochtigheid maar ook met de planten die voldoende water en mineralen moeten kunnen opnemen. Na enige research sprongen twee materialen in het oog:

  • Geëxpandeerd perliet: een vulkanisch glas dat verhit is zodat er kleine luchtbellen in komen. Het is bijgevolg zeer licht en heeft een grote permeabiliteit. Perliet en aanverwante grondstoffen hebben dus als voordelen: groot water –en zuurstofhoudend vermogen,inert en pH-neuraal en niet te vergeten:  goedkoop. Te verkrijgen in de meeste tuinzaken. De waterretentie is ongeveer 340ml per liter perliet.
Perliet

Perliet

 

 

 

 

 

 

  • Geëxfolieerd vermiculiet: dit mineraal zorgt ervoor dat de bodem kan ademen. Verder heeft vermiculiet een gelijkaardige werking aan perliet. Het zorgt eveneens voor een ideale verhouding water/lucht en is ook inert. Moeilijker te vinden dan perliet. De waterretentie is 350ml per liter vermiculiet.
Vermiculiet

Vermiculiet

 

 

 

 

 

 

Vooraf hebben we een testje gedaan met deze bodemverbeteraars. Perliet en vermiculiet werden elk in een maatbeker met 200ml water gedaan tot al het water opgenomen was. De cijfers van op de zak (340, resp. 350ml per liter) klopten ongeveer. Beide grondverbeteraars namen het water geleidelijk op. Perliet veranderde een beetje van consistentie: het werd een beetje plakkerig, bijna zoals een maizena-oplossing. Vermiculiet zette een heel klein beetje uit in het water, maar veranderde voor de rest niet van vorm of consistentie.

Perliet in water. Je kan de luchtkanaaltjes waarnemen.

Perliet in water. Je kan de luchtkanaaltjes waarnemen.

De potten werden ook even afgesloten en aan de kant gezet, ter observatie. Bij perliet waren er duidelijke gangetjes lucht zichtbaar tussen de korrels. Vermiculiet hield gewoon het water vast. In beide potten werd het water niet losgelaten, ook na een maand tijd. Toen de potten geopend werden droogden de vermiculietkorrels opmerkelijk sneller dan de perlietkorrels. Perliet laat dus wat langzamer het water los.

Voor ‘Nietzsche’s special soil mix’ zijn beide bodemverbeteraars gebruikt. Samen nemen ze ongeveer 2/15e van het mengsel in beslag. Geen bodemverbeteraar zonder bodem, dus de overige 13/15e van het mengsel wordt ingenomen door speciale heidegrond. Hierdoor bekomen we een zure (=kalkarme), turfrijke bodem. De heidegrond bestaat uit neutrale potgrond als basis, aangevuld met tuinturf, witveen en compost van naaldhoutschors. De pH van ons mengsel ligt tussen de 3,5 en 5,5.

Wat betreft planten zijn denken we momenteel aan heidesoorten (ericaceae) en (zuurminnende) varens die niet te groot worden.

Alle bestanddelen, nog niet gemengd.

Alle bestanddelen, nog niet gemengd.

De afgewerkte grond.

De afgewerkte grond.

Leesvoer #1

Onder het moto ‘twee geïnformeerde mannen zijn er vier waard’ durven we al eens de theoretische kant op te gaan. Het is een kwestie van goed geïnformeerd te zijn, en zo leren we er ook uit. We zijn ook van plan om onze opgedane kennis te delen, vandaar: leesvoer. Nu algemeen, later specifieker. Dit komt misschien handig uit voor collega’s die zich eveneens willen inlezen in dit onderwerp. Het is immers moeilijk om volledige (en Nederlandstalige) informatie te vinden op het web.

Ecosystemen: de basis

Een gesloten ecosysteem is een artificieel ecosysteem met als enige input het zonlicht. Water, nutriënten en gassen worden niet uitgewisseld met het externe milieu. De bedoeling is dat alle elementen in het CES (closed ecosystem) een evenwicht vinden, zodat een volwaardig, autonoom werkend ecosysteem ontstaat.

Een simpel ecosysteem bestaat uit drie functionele componenten:

  1. Autotrofen: de energie-capterende organismen: groene planten en algen. Capteren zonne-energie en produceren voedingsstoffen uit simpele anorganische en organische stoffen. Deze organismen bevinden zich gewoonlijk in de bovenste lagen van het ecosysteem.
  2. Heterotrofen: gebruiken voedingsstoffen geproduceerd door autotrofen en zetten ze om in ander organisch materiaal om ze tenslotte weer af te breken tot simpele anorganische stoffen. De energieflow en de nutriëntenflow wordt dus sterk beïnvloed door de heterotrofen. Algemeen verdelen we heterotrofen in reducenten en consumenten. Consumenten voeden zich met levend materiaal, reducenten met niet-levend materiaal. Detrivoren behoren tot de reducenten maar niet alle reducenten zijn detrivoren. Denk maar aan schimmels en bacteriën, reducenten op moleculaire schaal. Heterotrofen zijn logischerwijs het meest actief in de lagen waar organisch materiaal accumuleert.
  3. Inactief organisch materiaal en opgeloste mineralen in een bodemmatrix. Dit is de basis van de nutriëntencyclus.

In een gesloten ecosysteem gaan we ook rekening moeten houden met biotische en abiotische factoren. Biotische factoren zorgen ervoor dat we van elk organisme de impact min of meer moeten voorspellen op de rest van het ecosysteem. Abiotische factoren zijn belangrijk in de beginfasen: hoeveel water, welke grondsoort, pH, temperatuur, licht, … Sommige factoren, zoals temperatuur en licht, worden beïnvloed door de standplaats van het CES. Daar moeten we dus ook rekening mee houden.

Door het geïsoleerde karakter (geen interactie met andere ecosystemen) van het gesloten ecosysteem kunnen we het gerust ook een ecotoop noemen.

Een succesvol gesloten ecosysteem is hier te bewonderen. We gaan natuurlijk voor niet minder dan 40 jaar met het onze. Blijkbaar wordt er door anderen ook geld uit geklopt.

Bronnen:

Smith & Smith, Ecology and field biology, 6th edition.

O’Neill, 1976.

Inleiding en geschiedenis

Een eenvoudig gesloten ecosysteem kan de leerlingen aanzetten tot nadenken over de verschillende relaties in een ecosysteem. Ze kunnen hypotheses opstellen: ‘wat zou er gebeuren als de temperatuur enkele graden hoger wordt?’ en ‘wat als er een soort uitsterft?’.

Gesloten ecosystemen op grotere schaal bieden ook interessante informatie aan wetenschappers. Zo zijn wetenschappers al enkele decennia bezig met de mogelijkheid om mensen te laten overleven in zo’n ecosysteem op een andere planeet. Met Biosfeer 1 refereren we naar onze planeet. Biosphere 2 was een project in 1992. 8 mensen leefden twee jaar samen met een variatie aan planten en dieren in een gesloten ecosysteem van 1,6 hectare in Arizona.

In opvolging van Biosphere 2 kwam Laboratory Biosphere in Santa Fe, 2002. Laboratory Biosphere werd steeds verder uitgebouwd en bestaat nog. Uit experimenten in Laboratory Biosphere werd onder meer aangetoont dat onze huidige biosfeer de vervuiling door mensen niet aankan. Tegenwoordig wordt er onderzoek gedaan naar de cultivering van zoete aardappel.

Tegenwoordig worden dergelijke projecten meer en meer op ruimtevaart gericht. Zo heb je vb. het Mars On Earth project.

Biosphere 2

Biosphere 2

Het Victoriaanse tijdperk

Door de welvaart in het Victoriaanse tijdperk hadden veel vrouwen weinig te doen. Ze hielden er dan ook enkele merkwaardige hobby’s op na. Één welbedreven hobby was het verzamelen en cultiveren van varens. Dat cultiveren liep nogal eens mis door de luchtvervuiling als je in Londen woonde in die tijd. Een zekere Dr. Ward woonde in Londen en merkte dat zijn varens beter groeiden in een terrarium samen met insecten. De wardian case, een primitief terrarium, werd geboren en werd zeer populair.

Wat we doen met een gesloten ecosysteem komt in feite op hetzelfde neer, dus we kunnen nog leren uit de Victoriaanse plantenkassen.

Een Victoriaanse 'wardian case'.

Een Victoriaanse ‘wardian case’.

Bronnen:

http://www.mhhe.com/biosci/genbio/casestudies/biosphere2.mhtml

http://www.biospherefoundation.org/experiments.htm

http://www.biospheres.com/experimentchrono1.html

http://www.designsponge.com/2011/08/history-of-terrariums-terrarium-roundup.html