Grote update!

In de voorbije, drukke, weken hebben we regelmatig de kans gehad om het ecosysteem van buitenaf te observeren. We hebben de indruk dat de situatie momenteel stabiel is, en we wachten af wat er zal gebeuren in de zomer. Zo is er momenteel nog geen mos te zien, maar er zitten wel heel wat kiemen van mos klaar. Van varens komt er voorlopig nog niets in huis (we hadden nochtans redelijk wat kiemen achtergelaten). We hopen nog op een paar kiemen om het ecosysteem met hun aanwezigheid te verrijken. De grote overheerser blijft de waternavel, die zijn uitlopers gestaag laat doorgroeien. Dat de waternavel het goed doet, is geen verrassing: het is een moerasplant met voorkeur voor natte, zwak zure grond en de plant kan wel tegen een stootje.

Wat betreft schimmel valt het al bij al nog mee. Het dichtst bij de waterkant staat wat schimmel waar oorspronkelijk mos stond en op de grassen. Soms hebben we nog eens een pissebed gezien, en één keer meenden we te zien dat er eentje van het schimmel aan het snoepen was. Als dat zo zit, dan mogen ze blijven! In het water is het een beetje eentoniger geworden: voorlopig is er geen spoor meer van de waterjufferlarven, bloedzuigers en haftenlarven. De waterpissebeddenpopulatie is verkleind vergeleken met in het begin, maar is stabiel. De waterpissebedden onderhouden een soort van evenwicht met de waterpest. Dit zou een mooi voorbeeld zijn enkele cyclussen uit te leggen in een ecosysteem. Daar komen we later (binnen een weekje?) nog op terug: we zijn van plan om de cyclussen één voor één te bespreken.

Verder doet de puntkroos het ook goed. Deze waterplant waren we even uit het oog verloren. We hebben er maar een klein stukje in gedaan en dat is nu gegroeid. Daphnia zijn ook nog steeds aanwezig, al hebben we de indruk dat het er minder zijn. We zijn echter niet ongerust over deze kleine helden, ze zijn zowaar niet te onderschatten in hun survivalskills… Meer daarover in een volgende post.

 

Trouwens: al ons opzoekwerk gebeurt niet via Google, maar via het milieuvriendelijkere, even effectieve alternatief Ecosia. Uitproberen kan geen kwaad…

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.

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