Oefentoets Biologie: Ecologie - voedselrelaties | VWO 4/VWO 5/VWO 6

Biotische relaties.

Enkele voorbeelden van biotische relaties worden genoemd:

1. In Limburg leven in de vacht van een schaap teken die bloed van het schaap zuigen.
2. In Namibië wijst de honingvogel, door kwetterend voor de honingdas uit te vliegen, de honingdas de weg naar nesten van wilde bijensoorten. De honingdas braakt deze nesten open en eet een deel van de honingraten op. De rest van de raten kan door de honingvogel worden opgegeten.
3. In Kenia worden de maaltijdresten van roofdieren vaak door gieren opgegeten.
4. In Tanzania kunnen leeuwen een prooi van een troep hyena's stelen, maar een troep hyena's kan ook een leeuw van zijn prooi beroven.

Welke van deze genoemde biotische relaties is of welke zijn te beschouwen als voorbeelden van competitie? Geef een verklaring voor je antwoord.

2/2 Voedselrelaties in de Waddenzee.
Zie figuur E 47 en E 46 van de bijlage.

In de uitwerkbijlage zijn beide energiestromen getekend in de vorm van een aantal vijfhoekige vakken. Op verschillende plaatsen vindt overdracht van stoffen binnen en tussen beide hoofdstromen plaats. Wanneer die overdracht in de vorm van pijlen worden toegevoegd, ontstaat een schema van een voedselweb.

Maak dit schema in de uitwerkbijlage als volgt compleet:
- Zet de namen van de volgende zes groepen organismen op een juiste plaats in de vakken: algen, bacteriën, schelpdieren, schimmels, vogels, wormen.
- Verbind de vakken waartussen overdracht van organisch materiaal plaatsvindt met pijlen.
Noteer ten minste zeven nieuwe pijlen.

1/2 Voedsel in de woestijn.

Bij een voedselproject in een woestijngebied overweegt men water van grote diepte op te pompen en in bekkens te verzamelen. Dit water bevat veel keukenzout (NaCl). In dit water kan men, eventueel na toevoeging van andere elementen, algen kweken. Algen zijn planten die kunnen dienen als voedsel voor dieren en mensen. Er worden drie situaties genoemd waarin de algen als voedsel kunnen worden gebruikt:

1. als voer voor vee dat wordt gehouden voor vleesproductie;
2. als voer voor in de bekkens te kweken consumptievissen;
3. voor menselijke consumptie.

Vergelijk deze drie situaties waarin de algen kunnen worden gebruikt. Ga ervan uit dat de netto primaire productie in deze situaties even groot is. In elke situatie komt een andere hoeveelheid biomassa in de vorm van voedsel voor de mens ter beschikking.

Welke van deze situaties levert de grootste hoeveelheid voedsel voor de mens op?

Situatie

2/2 Voedsel in de woestijn.

Afhankelijk van de ionensamenstelling van het opgepompte water kunnen bepaalde elementen, zoals fosfor, stikstof en zwavel, beperkend zijn voor de algengroei. Deze elementen moeten dan in een passende verbinding aan het water worden toegevoegd. Koolstof blijkt niet beperkend te zijn voor de algengroei. In het water bestaat de evenwichtsreactie C0₂ + H₂ 0 ® H⁺ + HC0₃ ^- .

Noem twee processen waardoor in deze situatie voldoende CO₂ beschikbaar blijft voor de algen.

1/2 Ooievaars.
Zie figuur B 1637 van de bijlage.

In het zuiden van de staat Florida in de Verenigde Staten komen in een moerasgebied Schimmelkop-ooievaars voor. Het voedsel van deze ooievaars bestaat uit kleine visjes die ze uit het water oppikken.
Het diagram in de afbeelding bevat de volgende gegevens:

1. de gemiddelde waterdiepte in het moerasgebied gedurende het jaar,
2. de dichtheid van prooivisjes (aantal prooivisjes per km2 moerasgebied),
3. de ecologische dichtheid van prooivisjes (aantal prooivisjes per km² wateroppervlak).

Geef een verklaring voor het gegeven dat in de maanden november en december de ecologische dichtheid van prooivisjes toeneemt, terwijl het aantal prooivisjes afneemt.

2/2 Ooievaars.

De ooievaars leggen hun eieren in november en december. De broedtijd bedraagt ongeveer drie weken. Het begin van het broeden is afgestemd op een voldoende groot voedselaanbod voor de opgroeiende jongen.

Leg uit, met behulp van de gegevens in de afbeelding, dat het begin van het broeden inderdaad is afgestemd op een voldoende groot voedselaanbod voor de opgroeiende jongen.

1/3 Watervlooien netwerken.
Zie figuur B 3916 van de bijlage.

Lang is gedacht dat organismen in een ecosysteem alleen voedselrelaties onderhouden. In werkelijkheid is er ook sprake van een informatienetwerk.
Zo ontdekte de Amsterdamse ecoloog Joop Ringelberg dat er chemische interactie plaatsvindt tussen vissen en zoöplankton, waaronder de watervlo. Verschillende predators van watervlooien zoals het bootsmannetje (een soort wants) en het vetje (een soort vis) geven 'infochemicaliën' af aan het water. Deze stoffen leiden bij watervlooien onder andere tot de vorming van een helmvormig uitgroeisel, waardoor ze minder makkelijk gegeten kunnen worden.

Leg uit hoe infochemicaliën processen in de celkernen kunnen beïnvloeden, waardoor de ontwikkeling van een helmvormig uitgroeisel bij watervlooien tot stand komt.

2/3 Watervlooien netwerken.
Zie figuur B 3327 van de bijlage.

Op hun beurt vermijden organismen van een fytoplanktonsoort, Gonyostomum semen, contact met watervlooien. Deze algen overwinteren op de bodem van een meer. In het voorjaar komen zij naar de bovenste waterlaag. Zij kunnen zich stevig vasthechten op de menselijke huid en flinke jeuk veroorzaken.

Welke organismen, afgezien van de algen, kan men het beste wegvangen om in zwemwater een algenplaag te bestrijden? Leg je antwoord uit.

3/3 Watervlooien netwerken.

Watervlooien kunnen ook een bepaalde schimmelinfectie van algen voorkomen. Deze schimmel vormt vrijzwemmende eencellige sporen. Voordat zo'n spore zich vasthecht aan een alg, kan de spore worden opgegeten door een watervlo. De watervlo kan ook de algen eten, maar alleen als deze eencellig zijn. Als een alg zich deelt tot een samenhangende kolonie, wordt hij te groot voor de watervlooien en zal na sterfte, bijvoorbeeld ten gevolge van een schimmelinfectie, naar de bodem zakken. Via de schimmels stromen de voedingsstoffen uit algenkolonies op twee manieren door in het voedselweb.

Beschrijf (of teken) stapsgewijs de twee routes waarlangs stoffen uit algenkolonies via de schimmels uiteindelijk bij vissen terechtkomen.

1/5 De Kleine zwaan en het Schedefonteinkruid.
Zie de figuren B 6827 en B 4501 van de bijlage.

Kleine zwanen zijn trekvogels die broeden op de Russische toendra en zich gedurende de winter in Noordwest-Europa ophouden. Voor de Kleine zwaan zijn de ondergrondse knolletjes of tubers van het Schedefonteinkruid een belangrijke voedselbron, met name tijdens de voor- en najaarstrek. Onder andere door het NIOO (Nederlands Instituut voor Oecologisch Onderzoek) wordt onderzoek gedaan naar de interactie tussen de Kleine zwaan en Schedefonteinkruid.
Schedefonteinkruid (Potamogeton pectinatus) behoort tot de fonteinkruidfamilie, die wereldwijd voorkomt in ondiepe gedeelten van meren en plassen. Deze planten vermeerderen zich voornamelijk op ongeslachtelijke wijze. In het geval van het Schedefonteinkruid gebeurt dat met behulp van tubers, die vol zitten met zetmeel. Daarnaast vindt geslachtelijke voortplanting plaats door middel van zaden die over grote afstanden kunnen worden verplaatst. In de winter sterven alle bovengrondse delen van de plant af (zie de afbeelding 4501).
De tuberproductie is bijzonder variabel: een plant kan vele, relatief kleine tubers produceren, maar de plant kan ook wat minder exemplaren produceren, die dan groter zijn. Het is bekend dat daglengte en temperatuur invloed hebben op de tuberproductie van Schedefonteinkruid. Ook de bodemsamenstelling, zand of klei, en de voedselrijkdom spelen een rol.
Zoals voor een zich voornamelijk klonaal voortplantende soort valt te verwachten, is de ‘fenotypische plasticiteit' van het Schedefonteinkruid groot. Er is echter ook een genetische basis voor verschillen tussen de populaties.
Bepaalde waterplanten, zoals het Schedefonteinkruid, kunnen alleen in de ondiepe gedeelten van meren en plassen groeien.

Geef hiervoor twee mogelijke verklaringen.

2/5 De Kleine zwaan en het Schedefonteinkruid.

Met de term plasticiteit wordt aangegeven dat iets buigzaam of kneedbaar is.

Wat wordt in bovenstaande tekst bedoeld met ‘fenotypische plasticiteit'? Leg uit waarom fenotypische plasticiteit van belang is bij een klonaal voortplantende soort, zoals het Schedefonteinkruid.

3/5 De Kleine zwaan en het Schedefonteinkruid.

Beschrijf in maximaal drie zinnen hoe je in een (veld)experiment kunt onderzoeken of verschillen tussen populaties van Schedefonteinkruid genotypisch zijn.
Beschrijf welk resultaat hoort bij de conclusie dat bepaalde verschillen vooral fenotypisch zijn.

4/5 De Kleine zwaan en het Schedefonteinkruid.
Zie afbeelding B 4502 van de bijlage.

Om de ondergrondse tubers te bereiken, trappelen de Kleine zwanen met hun poten grote kuilen in de bodem, waarna ze met de snavel er de tubers uit halen (zie de afbeelding). Een door Kleine zwanen bezocht fonteinkruidveld wordt zo volledig omgeploegd. Toch wordt op dezelfde plek ieder jaar opnieuw weer volop fonteinkruid aangetroffen. Dit omploegen schaadt een populatie Schedefonteinkruid blijkbaar niet. Eén tuber kan per groeiseizoen liefst 22 nieuwe tubers vormen. Op plekken waar ieder jaar zwanen grazen, maakt Schedefonteinkruid grotere knolletjes dan op onbegraasde plaatsen.

Zie afbeelding C 395 van de bijlage.

In het diagram van de afbeelding is de relatie weergegeven tussen de diepte waarop de tubers in de bodem van twee plassen worden aangetroffen en de tubergrootte, gemeten in oktober en nogmaals in april.

Wat is het verband tussen de diepte waarop de tubers in de bodem voorkomen, en de tubergrootte? Leg uit dat dit verband voordelig is voor het voortbestaan van de soort Schedefonteinkruid in een door de Kleine zwaan bezochte plas.

5/5 De Kleine zwaan en het Schedefonteinkruid.

Uit onderzoeksgegevens blijkt dat door het foerageergedrag van de Kleine zwaan de genetische variatie tussen klonen van Schedefonteinkruid in hetzelfde gebied toeneemt.
Hiervoor worden drie verklaringen gegeven:

1. De Kleine zwaan zorgt door het lostrappelen van tubers voor verspreiding van het genoom van de klonen door het gebied.
2. Doordat de Kleine zwaan een extra biotische milieufactor is, is er een andere selectiedruk dan wanneer vooral abiotische factoren van invloed zijn. Daardoor kunnen meer genotypes voorkomen.
3. Door begrazing van de tubers (ongeslachtelijke voortplanting) verschuift de voortplanting richting zaden (geslachtelijke voortplanting), met als gevolg een grotere variatie in genotypes.

Welke van deze verklaringen kan of welke kunnen juist zijn?

1/6 Kosten en baten bij honingzuigers.
Zie de figuren B 5183 en B 5184 van de bijlage.

Aan de zuidelijke oever van Lake Naivasha in Kenya staan enorme velden leeuwenoor (Leonotis nepetifolia), zie afbeelding 1. De bloemen van deze plant worden bezocht door goudvleugelhoningzuigers (Nectarinia reichenowi), zie afbeelding 2.
De territoria van de honingzuigers variëren in grootte van 7-2000 m² . Binnen het territorium staan meer of minder leeuwenoorplanten met voor de vogels aantrekkelijke nectar. Iedere bloem produceert per dag 6 µl nectar met een energiewaarde van 3 joule/µl.

Leg uit welk verband er bestaat tussen de dichtheid aan bloemen en de grootte van het verdedigde territorium.

Niches.
Zie figuur B 5203 van de bijlage.

In de afbeelding hiernaast zijn van vijf verschillende vogelsoorten de koppen met de snavel weergegeven.

Welke is de verzamelnaam voor de ecologische niches die deze vogelsoorten innemen?

Zij zijn allemaal ......................

1/3 Modelleren van predatorgedrag.

Veel aspecten van het predatorgedrag kunnen wiskundig gemodelleerd worden. In een simpel model neemt men aan dat een predator zich kan voeden met twee soorten prooien, Prooi 1 en Prooi 2 en dat elke prooi die hij tegenkomt ook vangt en opeet.
De variabelen voor deze predator zijn:

T_s : Totale zoektijd nodig voor zoeken naar de prooien
N₁ : Aantal dieren van Prooi 1 tegengekomen per tijdseenheid
N₂ : Aantal dieren van Prooi 2 tegengekomen per tijdseenheid
E₁ : verkregen energie van een enkel Prooidier 1
E₂ : verkregen energie van een enkel Prooidier 2
T_H1 : Handelingstijd nodig voor Prooi 1. Dit houdt in doden en consumptie.
T_H2 : Handelingstijd nodig voor Prooi 2. Dit houdt in doden en consumptie

Welke formule geeft de opbrengst aan in calorieën per tijdseenheid per gevangen prooi (Prooi 1 en Prooi 2)?

2/3 Modelleren van predatorgedrag.

De totale hoeveelheid verkregen energie E voor de predator zal zijn

3/3 Modelleren van predatorgedrag.

De totale tijd die nodig is om de totale energie E te verkrijgen is

2/3 Een invasie van ribkwallen.
Zie de figuren B 5260 en B 5259 van de bijlage.

In 1997 arriveerde de natuurlijke vijand van Mnemiopsis leidyi, de net iets grotere meloenribkwal Beroe ovata (zie afbeelding 1 hiernaast) ook via schepen in de Zwarte Zee. Afbeelding 2 laat de ontwikkeling in aantallen van beide ribkwallen zien in de jaren 2000-2001.

Verklaar het verloop van deze ontwikkeling.

Verschillende dieren.

Afhankelijk van de voedselkeuze kunnen bij dieren afvaleters, carnivoren, herbivoren, omnivoren en predatoren worden onderscheiden.

Welke behoren tot de consumenten?

3/4 Cane toads.

De padden zijn giftig. Krokodillen, slangen of andere predatoren die de padden eten gaan daaraan dood.

Welke gevolgen heeft dat voor de prooidieren die deze predatoren normaal eten?