Testbak 1.1

DSC_2466 DSC_2471De fundamenten zijn er, en de eerste bewoners ook. Bovenop de Nietzsche’s special drainage mix ligt een kiemdoek (wit), met daarboven de Nietzsche’s special soil mix. De kiemdoek is goed waterdoorlatend en vormt dus geen problemen voor de drainage. Het grootste gedeelte van de bodem hebben we gerecycleerd uit het insectarium. Zo hebben we niet alleen de bodem maar ook de regenwormen overgezet.

We hebben ook al een familie pissebedden uitgezet en enkele miljoenpoten. De miljoenpoten verdwijnen in de bodem in no-time. De pissebedden laten zich nog net fotograferen.

DSC_2475Ondertussen staat het regenwater al een goeie twee weken in de bak. Vorige week hebben we het leven in het water een boost gegeven door er een heel klein beetje aquariumwater bij te doen (bacteriën!)Tussen de hydrokorrel is nu af en toe een luchtbel te vinden, wat wijst op bacteriële activiteit.

DSC_2478

Advertenties

Opstart testbak 1.0

Na een avond beraadslaging, experiment en verwondering zijn we tot de volgende inzichten gekomen:

DSC_2367Dit is de bak waarmee we de komende maanden zullen werken. We houden het op ‘testbak 1′, want wie weet maken we nog een grotere. Met deze gemodificeerde bak hebben we een mooie 90 centimeter om mee te werken. Dat volstaat voorlopig.

Op de achtergrond zie je trouwens een gemodificeerd aquarium dat nu dienst doet als insectarium. Een goeie week geleden werd het insectarium opgestart met een dikke laag Nietzsche’s special soil mix en een tiental regenwormen. Ondertussen zijn ook de miljoenpoten verhuisd naar dit comfortabele onderkomen. Zeer binnenkort worden er ook enkele uitverkoren huisjesslakken ondergebracht.

De regenwormen doen het goed en graven gangetjes zoals dat hoort. Wie meer wil weten over het doen en laten van regenwormen kan dit interessant document (pdf) eens lezen. Tot pagina 16 vind je zowat alle algemene informatie over regenwormen. Wie toevallig meer wil weten over bodemerosie mag ook verder lezen.

Tijdens één van onze brainstormsessies overviel ons de volgende vraag: waar houdt een hooiwagen zich eigenlijk mee bezig? En meteen daarop volgend: heeft een hooiwagen potentieel in ons ecosysteem? Deze pagina op de website van Natuurpunt beantwoordt al heel wat vragen. Hooiwagens zijn interessant omdat ze zowat alles eten. Later meer over hooiwagens in de praktijk dus.

Hoe meer zielen, hoe meer vreugd. Met dit motto in het achterhoofd dachten we ook meteen aan onze kreeftachtige vrienden; landpissebedden. Deze diertjes bewerken net als miljoenpoten de grond en ze vermalen dierlijk en plantaardig materiaal. Ze kweken goed, wat nog eens benadrukt dat we nog een geschikte predator moeten zoeken. Mooi pluspunt: pissebedden hebben kieuwen aan de evolutie overgehouden. Een vochtige bak is dus ideaal. Later meer over hooiwagens EN pissebedden dus.

DSC_2372Maar nu verder over testbak 1.0. Dankzij bovenstaand, vernuftig systeem blijft land en water gescheiden. Dat terwijl vrije waterflow tussen de drainagelaag en het watergedeelte mogelijk blijft.

DSC_2373We zagen dat het goed was, dus niet veel later viel de pientere beslissing om de bak te vullen met regenwater.

DSC_2381Het ondenkbare gebeurde: een deel van de hydrokorrel bleef drijven. Daar hadden we nog niet aan gedacht. Op zich geen probleem want het is niet de bedoeling dat 1. er hydrokorrel in het watergedeelte zit en 2. het water hoger komt dan de drainagelaag. Daarbij komt er nog een heleboel gewicht bovenop de drainagelaag. Het water werd wat troebel door stof van de hydrokorrel. De hydrokorrel vooraf spoelen is misschien een bruikbare tip voor toekomstige CES-bouwers.

In het watergedeelte komt er geen substraat. Althans niet in den beginne. Deze zomer werd, na intensieve kweek van een hele rist kleine waterorganismen in speciaal daarvoor aangepaste kweekbakken, duidelijk dat substraat uit zichzelf gevormd zal worden.

De komende maand worden de insecten onze voornaamste bezigheid, aangezien de winter voor de deur staat. Spannend!

Leesvoer #2

Voor we verder gaan met planten en dieren, eerst nog even kort over bodems en de interactie van bodems met het volledige ecosysteem.

Het belang van een goede bodem

De bodem oefent een grote invloed uit op het microklimaat. De absolute luchtvochtigheid bereikt zijn maximum aan het oppervlak van een bodem en aan het oppervlak van planten, daar gebeurt immers de evaporatie. De temperatuur wordt ook beïnvloedt door bodems: donkere bodems absorberen beter de warmte dan licht gekleurde bodems. Ook natte bodems zijn betere warmtegeleiders dan droge bodems.

Voorbeeld: graaf op een warme dag een put in de duinen (licht en droog) en je komt al snel aan koel zand.

Bodems: de basis

‘Bodem’ heeft een aantal definities, maar met bodem bedoelen wij de grondlaag van het systeem: vaste, minerale maar ook organische materie met bijbehorende gassen en vloeistoffen. Hierbij al meteen benadrukkend dat een bodem levend is, denk maar aan alle bacteriën die noodzakelijk zijn.

De opname van water en mineralen door planten is afhankelijk van de eigenschappen van je bodem. Uit de aardrijkskundelessen van vroeger weten we nog allemaal dat bijvoorbeeld doorlatendheid van de bodem een grote rol speelt bij de beschikbaarheid van water voor de plant.

Een andere eigenschap is de zuurtegraad (pH). De zuurtegraad beïnvloedt de gradiënt tussen bodem en wortels, waardoor bij extremen sommige mineralen moeilijk op te nemen zijn door de plant. Bij een lage pH worden aluminiumdeeltjes vrijgegeven in de bodem. Die deeltjes binden gemakkelijk met andere nutriënten die dan niet meer beschikbaar zijn voor de plant. Voor veel planten is aluminium ook giftig.

Door de speciale textuur van onze bodem hopen we dat de beschikbare watercapaciteit hoog ligt, terwijl de bodem ook excessief gedraineerd wordt. Dat is niet evident.

De levende bodem

De grootte van de poriën in de bodem is van belang voor de vochtigheid en gasuitwisseling, maar ook voor de levensruimte. Levensruimte voor de talrijke organismen die er zich thuis voelen. Onder andere bacteriën, eencellige algen, protozoa, rotifera en nematoden bezetten de bodem.

Tot nu toe hebben we het vooral gehad over de interactie tussen bodems en planten. Om de kringloop te sluiten hebben we ook een paar spelers uit het dierenrijk nodig. Veel CES-bouwers zetten regenwormen in hun ecosysteem. Dat is niet toevallig: regenwormen zijn uitstekende bodembewerkers. Ze maken de bodem luchtig en bemesten tegelijk. Miljoenpoten zijn ook handig in een ecosysteem. Ze zorgen voor de mechanische afbraak van afgevallen bladeren, in het bijzonder daar waar de decompositie door schimmels al begonnen is. De miljoenpoten leven vooral van die schimmels, aangezien ze zelf geen cellulose kunnen afbreken. De mechanische afbraak helpt de afbraak door andere schimmels en bacteriën wel vooruit. Slakken leven net als miljoenpoten van dood organisch materiaal. Zij kunnen wel cellulose afbreken.

Met regenwormen, miljoenpoten en slakken heb je dus al de belangrijkste spelers voor een mooi ecosysteem. Pissebedden en duizendpoten zijn ook een mooie additie. De vraag is hoe ver we kunnen gaan, met spinnen en kevers bijvoorbeeld. Maar hoe meer soorten, hoe meer kans dat het uit de hand loopt.

We vertrekken dus van een dode bodem, en door enkele sleutelorganismen toe te voegen is het de bedoeling dat de bodem evolueert naar een vruchtbare bodem vol leven.

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