Ecologie

Een ecosysteem staat voor alle relaties tussen planten en dieren (levende natuur) en milieufactoren (niet-levende natuur zoals temperatuur, lichtintensiteit en voedingsstoffen) in een bepaald gebied.

Er zijn veel verschillen tussen de verschillende ecosystemen, zoals duidelijk te zien is op bovenstaande foto’s. Een koraalrif is een ecosysteem in zee waar veel verschillende planten en dieren leven.ProSea

Het mangrovebos is ook een bijzonder ecosysteem. Deze bossen zijn belangrijk voor de biodiversiteit en vormen vaak een kraamkamer voor vissen en vogels.ProSea

Rotskusten, zoals deze kust bij de Shetlandeilanden, hebben weer een heel ander ecosysteem. Hier tref je weer heel andere omstandigheden aan dan bij een koraalrif of mangrovebos.ProSea

Welke planten en dieren op een bepaalde plek in zee voorkomen en wat ze met elkaar te maken hebben, is ook afhankelijk van milieufactoren zoals temperatuur, zoutgehalte, lichtintensiteit, stroming en diepte. In de Noordzee komen andere planten en dieren voor dan in een tropische koraalzee. Op het land is dat ook zo. In de warme en vochtige omgeving van het tropisch regenwoud zie je andere planten en dieren dan op de koude en droge toendra’s van Siberië. Planten en dieren in één ecosysteem leven daar niet toevallig samen, maar hebben iets met elkaar te maken en zijn van elkaar afhankelijk.

1Planten en dieren in zee

Het leven in zee is indrukwekkend. Op National Geographic en Discovery Channel worden prachtige films uitgezonden waarin het zeeleven centraal staat. Zo maken veel Nederlanders kennis met verschillende soorten walvissen, mooi gekleurde vissen bij koraalriffen, meterslange roggen en haaien en spectaculaire dolfijnen.

De witte haai of mensenhaai is de grootste roofvis ter wereld.Terry Goss

De anemoonvis leeft tussen de tentakels van grote zeeanemonen in tropische wateren.ProSea

De orka is de grootste vertegenwoordiger van de dolfijnen familie.ProSea

Ook voor de vissers zijn die grote dieren interessant. Ze weten natuurlijk alles van de vis die er in de Noordzee zit, zeker van de vissoorten die geld opbrengen. Op de Noordzee zien vissers bruinvissen en dolfijnen en soms komen er grote, bijzondere exemplaren van maanvissen, heilbotten of haaien aan boord. Daar wordt verslag van gedaan in Visserijnieuws.

Een haringhaai gevangen door de BCK 40 Quo Vadis.Johan Romkes

Een congeraal of zeepaling gevangen door vissers. Johan Baaij

De grotere dieren die we zo goed kennen zijn echter niet zo talrijk. Het overgrote deel van de planten en dieren in zee is heel klein. En juist zij spelen een heel belangrijke rol! Ze vormen namelijk de basis van al het leven in zee.

De kleinste planten en dieren in zee (plankton) vormen de basis van al het leven in zee.

De kleinste planten en dieren in zee (plankton) vormen de basis van al het leven in zee.NIOZ

2Voedselketens: eten en gegeten worden

Vis wordt door de mens gegeten. Maar die vissen moeten zelf natuurlijk ook eten. Ze eten andere zeedieren en planten. Een schol eet bijvoorbeeld een worm en die worm eet weer algen in zee. Zo ontstaan voedselketens waarin elke soort een schakel vormt. In zee staan kleine planten aan de basis van bijna elke voedselketen. Dit zijn eencellige algen die tot het plankton behoren. Het plankton is een verzamelnaam voor alle kleine diertjes en plantjes die in het water zweven en met de zeestromingen meedrijven. Het plantaardig plankton wordt door dierlijk plankton gegeten.

Een simpele voedselketen in zee.

Een simpele voedselketen in zee.ProSea

Dit dierlijk plankton staat op het menu van kleine vissen zoals haring en zandspiering, maar wordt ook gegeten door veel bodemdieren. Grotere roofvissen (zoals kabeljauw) doen zich tegoed aan de kleinere vissen. Aan de top van de voedselketen in zee staan de allergrootste rovers, zoals zeehonden, grote dolfijnen en mensen. Zij zijn in staat om de grote roofvissen zoals kabeljauw te vangen. Deze keten van eten en gegeten worden heet een voedselketen.

Een grijze zeehond staat aan de top van de voedselketens in de Noordzee en Waddenzee.

Een grijze zeehond staat aan de top van de voedselketens in de Noordzee en Waddenzee.ProSea

3Algen aan de basis

Groene planten zijn de basis voor (bijna) al het leven op land en in zee. Planten kunnen namelijk met behulp van zonlicht voedsel maken. Ze gebruiken de energie van de zon om kooldioxide en water om te zetten in glucose (suiker) en zuurstof. Dit proces heet fotosynthese. Omdat planten zelf hun voedingsstoffen maken en omdat ze aan de basis van voedselketens staan, worden ze primaire (eerste) producenten genoemd.

Fotosynthese door groene planten op het land (boom) en in zee (plantaardig plankton).

Fotosynthese door groene planten op het land (boom) en in zee (plantaardig plankton).ProSea

Op het land zijn belangrijke groene planten vaak groot, zoals bomen en struiken. In zee zijn de belangrijkste planten heel erg klein. Dat zijn de eencellige algen. Deze algen heten plantaardig plankton of fytoplankton (fytos is het Grieks woord voor plant) en zweven in grote aantallen in zee. Een milliliter zeewater bevat zo’n 100.000 algen.

Het fytoplankton kan je zien als het gras van de aarde, want hoewel fytoplankton maar 1% van de biomassa (aantallen × gewicht) van groene planten op de aarde is, zorgt dat plankton voor 50% van alle primaire productie op aarde. De zee bevat ook grotere groene planten zoals zeegras en wieren, maar die zijn veel minder belangrijk voor de totale primaire productie dan al die kleine algen.

Je hebt primaire producenten op het land, zoals de bomen in het tropisch regenwoud.Frank Vassen

Je hebt ook primaire producenten in zee, zoals kelp.Claire Fackler

Maar de belangrijkste primaire producenten op aarde zijn algen/fytoplankton.NOAA

Plantaardig plankton zweeft in het water of groeit in ondiep water of op de bodem. Het water lijkt door die algen een beetje op groene of soms rode soep, maar dat verandert als je het onder de microscoop bekijkt. Dan zie je algen met veel verschillende vormen en maten. Het verschil tussen een grote en een kleine alg kan gigantisch zijn en is te vergelijken met het verschil tussen een muis en een olifant. Plankton kan er spectaculair uitzien. Zo heeft kiezelwier een pantser van glas dat de mooiste vormen kan hebben.

De kolonievormende alg Asterionellopsis glacialis. NIOZ

De spiraalvormige alg Chaetoceros debilis.NIOZ

Verschillende soorten fytoplankton.Ecomare

In 2010 is gebleken dat de hoeveelheid fytoplankton wereldwijd sinds 1950 met 40% is afgenomen. Dat is nogal zorgwekkend. Want het kan onder meer grote gevolgen hebben voor voedselketens in zee, en dus ook voor de productie van vis. Vissen zijn immers afhankelijk van de energie en suikers die geproduceerd worden door fytoplankton. Onderzoekers denken dat de afname van fytoplankton komt omdat de zeewatertemperatuur de laatste halve eeuw gestegen is.

4Geen groei zonder voedingsstoffen

Planten maken zelf suiker uit zonlicht. Van deze suiker en voedingsstoffen zoals nitraat, sulfaat en fosfaat kunnen ze eiwitten, vetten en koolhydraten maken. Die hebben ze nodig om te groeien. Planten op het land halen die voedingsstoffen met hun wortels uit de grond. De planten in het water zijn omgeven door water waarin die stoffen zijn opgelost en hebben daarom geen wortels nodig.

Als de omstandigheden voor fytoplankton gunstig zijn, dan kan er een algenbloei ontstaan. Dit zijn grote hoeveelheden algen bij elkaar, zoals hier te zien is voor de zuidkust van Groot Brittannië.

Als de omstandigheden voor fytoplankton gunstig zijn, dan kan er een algenbloei ontstaan. Dit zijn grote hoeveelheden algen bij elkaar, zoals hier te zien is voor de zuidkust van Groot Brittannië. Plymouth Marine Laboratory

Wanneer er te weinig voedingsstoffen aanwezig zijn, kunnen algen niet goed groeien. Te veel voedingsstoffen in het water is ook niet goed, want dan groeien de algen zo snel dat er veel meer algen zijn dan opgegeten kunnen worden. De algen gaan dood, zakken naar de bodem en worden daar afgebroken door bacteriën. Die gebruiken daar zoveel zuurstof voor dat het zuurstof op kan raken en er op die plek tijdelijk geen leven meer mogelijk is. Dat is af en toe te zien aan de zwarte vlekken op het wad.

Fosfaat als voedingsstof

In de visserij wordt veel gesproken over het belang van fosfaat als voedingsstof. Feit is dat op het land lange tijd veel fosfaat werd gebruikt, bijvoorbeeld in wasmiddelen. Dat fosfaat zorgde in de natuur voor allerlei problemen, zoals ongecontroleerde groei van algen. Daarom bevatten wasmiddelen nu geen fosfaat meer en ook de landbouw en industrie produceren er minder van. De hoeveelheid fosfaat die met rivieren in de zee komt is daardoor afgenomen. Vissers en sommige onderzoekers vinden dat hierdoor de visstand in de Noordzee na 1990 is afgenomen. Zij willen het fosfaat graag terug in zee.

Fytoplankton is voor z'n groei afhankelijk van licht en voedingsstoffen zoals nitraat, kiezelzuur en fosfor. Je ziet in bovenstaand figuur duidelijk terug dat het gehalte voedingsstoffen in het water afneemt zodra de zee warmer wordt en de dagen langer worden. Dit komt door de groei van fytoplankton die de voedingsstoffen opnemen.

Fytoplankton is voor z’n groei afhankelijk van licht en voedingsstoffen zoals nitraat, kiezelzuur en fosfor. Je ziet in bovenstaand figuur duidelijk terug dat het gehalte voedingsstoffen in het water afneemt zodra de zee warmer wordt en de dagen langer worden. Dit komt door de groei van fytoplankton die de voedingsstoffen opnemen.Ecomare

In 2007 heeft de visserijsector de toenmalig minister van LNV (Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit) gevraagd om te onderzoeken of toevoegen van fosfaat in zee loont. Wetenschappelijke instituten concludeerden toen dat het toevoegen van fosfaat niet zinvol is. De hoeveelheid te lozen fosfaat zou namelijk duurder zijn dan de verwachte extra visopbrengsten.

5Dierlijk plankton

Het volgende niveau in de voedselketen is meestal het dierlijk plankton. Het plantaardig plankton wordt gegeten door dierlijk plankton. Dierlijk plankton wordt weer gegeten door andere dieren, zoals opgroeiende vissen. Er zijn twee soorten dierlijk plankton – permanent en periodiek (tijdelijk).

Een verzameling van verschillende soorten zoöplankton.

Een verzameling van verschillende soorten zoöplankton.Matt Wilson & Jay Clark

Permanent plankton

Sommige dieren, zoals kwallen en roeipootkreeftjes, horen hun hele leven tot het plankton. Roeipoot­kreeftjes zijn de watervlooien van de zee. Ze zijn heel klein, maar vanwege hun enorme aantallen zijn ze de belangrijkste groep van het dierlijk plankton in zee. De geschatte hoeveelheid roeipootkreeftjes die in alle wereldzeeën bij elkaar leven is 1.000.000.000.000.000.000!

Roeipootkreeftjes eten beestjes en algen die nog kleiner zijn dan zijzelf. Heel veel grotere dieren, zoals haring en makreel, maar zelfs sommige reusachtige walvissen, leven van deze roeipootkreeftjes. Deze kreeftjes zijn de belangrijkste schakel tussen het allerkleinste plankton en het grotere dierlijk leven in zee.

Er is één andere soort dierlijk plankton dat ongeveer net zo belangrijk is als voedselbron. Dit is krill, een ander soort klein kreeftje die rond de Zuidpool in hele grote aantallen voorkomt. Krill is van levensbelang voor de Antarctische voedselketen en is de belangrijkste voedselbron van veel walvissen.

Een roeipootkreeftje is een kleine kreeftachtige.Uwe Kils

Krill speelt een belangrijke rol in de voedselketen tussen algen en grotere dieren zoals walvissen.Oystein Paulsen

Tekeningen van een aantal verschillende soorten eenoogkreeftjes.Ernst Haeckel

Periodiek plankton

Sommige dieren zijn alleen een deel van hun leven onderdeel van het plankton. Dit geldt bijvoorbeeld voor de drijvende eieren en larven van vissen en schelpdieren. In het volwassen stadium worden ze niet meer tot het plankton gerekend. Dieren en planten horen namelijk alleen bij het plankton als ze drijvend in het water leven en voor hun verplaatsing afhankelijk zijn van de zeestromingen. Maar volwassen vissen kunnen zichzelf actief verplaatsen en horen dan niet meer bij het plankton, maar bij het nekton. Volwassen schelpdieren behoren tot het benthos, of bodemdieren.

De congeraal begint zijn leven als onderdeel van het plankton. Eenmaal volwassen worden ze niet meer tot het plankton gerekend.Uwe Kils

Ook de maanvis of klompvis begint z’n leven als onderdeel van het plankton. Uiteindelijk kunnen deze volwassen vissen wel 4 meter hoog worden en behoren ze dus ook tot het periodieke zoöplankton. G. David Johnson

6Er gaat veel energie verloren - de 10% regel

Van eten krijg je energie. Energie die in beginsel afkomstig is van de zon. Want algen, die aan het begin van de voedselketen staan, zetten de energie van de zon om in bruikbare energiebronnen zoals suikers. Het plantaardig plankton wordt gegeten door dierlijk plankton, dat vervolgens weer als voedsel dient voor andere dieren. De energie en voedingsstoffen worden steeds verder doorgegeven in de voedselketen. Maar tijdens dat proces wordt er veel energie verbruikt.

Dieren gebruiken een deel van hun energie om voedsel te zoeken, te bewegen, zich voort te planten, warm te blijven, enzovoorts. Hiervoor wordt 90% van de energie gebruikt. De rest van de energie (de overige 10%) wordt gebruikt om te groeien en komt terecht in extra gewicht. En alleen dat deel wordt gegeten door een dier op één niveau hoger in de voedselketen.

Deze voedselpiramide bestaat uit 5 lagen. Per laag wordt er maar 10% van de energie doorgegeven naar de laag erboven. Hierdoor is er veel meer fytoplankton in zee dan dat er haaien zijn.

Deze voedselpiramide bestaat uit 5 lagen. Per laag wordt er maar 10% van de energie doorgegeven naar de laag erboven. Hierdoor is er veel meer fytoplankton in zee dan dat er haaien zijn.

Dit betekent dat er heel wat plantaardig plankton nodig is om een kilo vis of een kilo zeehond te produceren. De kabeljauw bovenin de voedselketen krijgt via duizenden haringen de energie binnen die oorspronkelijk door miljoenen planktonplantjes is aangemaakt. Een voedselketen heeft daardoor een piramidevorm (zie bovenstaande afbeelding): hoge aantallen van de lagere niveaus zijn nodig om een klein aantal organismen van de hogere niveaus te laten groeien. Daarom zijn er bijvoorbeeld veel minder vleesetende vissen dan plankton etende vissen in zee.

Als je 1000 kilogram fytoplankton hebt aan de basis van de voedselpiramide, dan kun je daar uiteindelijk maar 1 kilogram grote vis van produceren. Elke stap in de voedselpiramide kost namelijk energie.

Als je 1000 kilogram fytoplankton hebt aan de basis van de voedselpiramide, dan kun je daar uiteindelijk maar 1 kilogram haai van produceren. Elke stap in de voedselpiramide kost namelijk energie.ProSea

 

7Bacteriën maken voedselketens rond

Tot nu toe hebben we het gehad over voedselketens als een recht lijn. Maar in de natuur zijn deze ketens geen lange rechte lijnen, maar cirkels. Want als er alleen maar voedsel uit zee opgenomen en verbruikt wordt, zijn alle voedingsstoffen op een gegeven moment op. De hoeveelheid voedingsstoffen wordt constant aangevuld. Daar spelen bacteriën een belangrijke rol in.

Dode planten en dieren, uitwerpselen en etensresten worden door grote aantallen bacteriën afgebroken. De voedingsstoffen en kooldioxide die door bacteriële afbraak vrijkomen, worden weer gebruikt door het fytoplankton om te groeien. En zo is de cirkel rond.

Bacterien maken de voedselketen rond door alles weer af te breken en om te zetten in nutriënten.

Bacterien maken de voedselketen rond door alles weer af te breken en om te zetten in nutriënten.ProSea

Bacteriën zorgen er voor dat de elementen waaruit alle planten en dieren zijn samengesteld (koolstof, waterstof, zuurstof, en stikstof (C, H, O, N)) voortdurend hergebruikt worden. We noemen dit de kringloop van voedingsstoffen. In een liter zeewater kun je een miljard (!) bacteriën vinden.

8Voedselketens samen in een voedselweb

Meerdere voedselketens, die dus eigenlijk cirkels zijn, zijn met elkaar verbonden in een voedselweb. Want het is natuurlijk niet zo dat een alg of een klein dier maar door èèn soort wordt gegeten. Kabeljauw bijvoorbeeld eet niet alleen maar haring, maar ook andere visjes, kreeftjes, inktvissen en wormen. En kabeljauwen zelf worden weer door zeehonden én mensen gegeten. Organismen kunnen dus onderdeel zijn van verschillende voedselketens. En zo zijn die ketens onderdeel van een voedselweb. Voedselwebben laten relaties zien tussen verschillende planten en dieren in een ecosysteem. Een ecosysteem is een nog breder begrip dan een voedselweb.

Een voorbeeld van een voedselweb in de Noordzee.

Een voorbeeld van een voedselweb in de Noordzee.ProSea

9Interacties tussen soorten in een voedselweb

Soorten in een voedselweb kunnen elkaar beïnvloeden. Bijvoorbeeld door elkaar op te eten. Maar ook door het voedsel van de ander op te eten. In verschillende zeeën kun je daar voorbeelden van vinden:

  • In de Barentszzee leidt een groot haringbestand tot een kleiner en sterk wisselend loddebestand. Lodde is een spieringachtige vis, die door haring wordt gegeten. Maar lodde wordt ook gegeten door kabeljauw. Een klein loddebestand zorgt daarom voor een kleiner kabeljauwbestand. Als kabeljauwen minder lodde kunnen eten, gaan ze elkaar opeten (kannibalisme) en groeien ze ook minder snel.
  • In de Noordzee is de hoeveelheid vleesetende vissen, zoals kabeljauw, wijting en koolvis, sinds 1970 flink afgenomen. Dat kwam door de visserij, maar ook door veranderingen in allerlei milieuomstandigheden. Doordat er minder roofvissen in zee waren, kon de populatie bodemdieren, zoals garnalen, zeesterren en schelpdieren, groeien.

Kabeljauw is een vleesetende vis, waardoor het kabeljauwbestand dus mede afhankelijk is van het aantal prooidieren zoals de lodde.

Kabeljauw is een vleesetende vis, waardoor het kabeljauwbestand dus mede afhankelijk is van het aantal prooidieren zoals de lodde. August Linnman

Deze voorbeelden maken duidelijk dat wanneer één soort toe- of afneemt, door wat voor omstandigheid dan ook, er een keten van reacties in een voedselweb kan ontstaan. Daarbij zijn deze voorbeelden nog redelijk simpel. Maar als je kijkt naar het voedselweb hieronder, dan kun je je voorstellen dat de ketens van reacties nog veel langer kan zijn en nog veel meer organismen kan betreffen.

Een vereenvoudigd voedselweb in de Noordwest Atlantische oceaan. Iedere lijn geeft een relatie aan tussen organismen die met elkaar verbonden zijn in het voedselweb.

Een vereenvoudigd voedselweb in de Noordwest Atlantische oceaan. Iedere lijn geeft een relatie aan tussen organismen die met elkaar verbonden zijn in het voedselweb.IMMA