FFundamental · deel F7 · Leven en systemen

Oplossingen · hoofdstuk 28Ecosystemen en kringlopen

Wie wie eet, waar de energie heen gaat, en waarom een gesloten wereld zo moeilijk is

Uitgewerkte oplossingen bij de 16 opdrachten van het werkboek. Voor de leerkracht, en voor wie zichzelf wil verbeteren nadat hij het eerst zelf probeerde.

5× oefenen6× toepassen5× uitdagen± 322 min

BLeven en systemen MMaterie en chemie

Een gesloten fles met planten: licht gaat erin, warmte eruit, en al de rest gaat rond.

Voor de leerkrachtDeze pagina bevat de antwoorden. Druk het werkboek af zonder deze pagina.

Oefenen

één stap, direct toepassen

28.1

Producent, consument of reducent?

Oefenen1Begrijpen8 min

Deel de organismen in.

a
Vul de tabel in: producent, planteneter, vleeseter, alleseter, afvaleter of reducent.
eik: producent; konijn: planteneter; paddenstoel: reducent; vos: vleeseter (eigenlijk ook wat bessen: alleseter); zeewier: producent; regenworm: afvaleter; bacterie in compost: reducent; mens: alleseter; watervlo: planteneter.

28.2

Voedselketens maken

Oefenen1Tekenen10 min

Maak met de gegeven organismen telkens een voedselketen, met pijlen in de juiste richting.

a
rups, koolmees, eikenblad, sperwer
eikenblad → rups → koolmees → sperwer
b
stekelbaars, algen, reiger, watervlo
algen → watervlo → stekelbaars → reiger
c
vos, gras, konijn
gras → konijn → vos
d
Duid in de eerste keten de producent, de planteneter en de vleeseters aan.
Producent: eikenblad (de eik). Planteneter: rups. Vleeseters: koolmees en sperwer (toprover).

28.3

Biotisch of abiotisch?

Oefenen1Begrijpen6 min

Een slaplant in de meetkas wordt door veel factoren beïnvloed.

a
Schrijf B (biotisch) of A (abiotisch): (a) de temperatuur, (b) bladluizen, (c) de hoeveelheid licht, (d) een schimmel op de bladeren, (e) het bodemvocht, (f) de buurplant die schaduw geeft, (g) de koolstofdioxide in de lucht.
(a) A, (b) B, (c) A, (d) B, (e) A, (f) B, (g) A.
b
De buurplant geeft schaduw: waarom noem je dat een biotische factor, hoewel het over licht gaat?
De oorzaak is een levend wezen: de buurplant concurreert om licht. Het licht zelf is abiotisch, de concurrentie biotisch.

28.4

De waterkringloop benoemen

Oefenen2Begrijpen10 min

In de figuur staan zes pijlen van de waterkringloop, met een letter.

De waterkringloop, met de processen A tot F.

a
Schrijf bij elke letter het proces.
A verdamping uit de zee; B neerslag op zee; C de wind brengt waterdamp (wolken) naar het land; D neerslag op het land; E verdamping en transpiratie door planten; F afvoer via rivieren en grondwater naar zee.
b
Bij welke letters verandert water van toestand? Welke faseovergang is het (hoofdstuk 6)?
A en E: verdampen (vloeibaar naar gas). Bij de wolkvorming (vóór B en D): condenseren (gas naar vloeibaar), bij sneeuw ook rijpen of stollen.

28.5

Stroom of kringloop?

Oefenen2Begrijpen8 min

Juist of fout? Verbeter de foute uitspraken.

a
(a) Een koolstofatoom in je lichaam kan vroeger in een dinosaurus gezeten hebben.
Juist: koolstof gaat rond in een kringloop, al miljoenen jaren.
b
(b) De energie in een konijn wordt, als het konijn sterft, door de reducenten teruggegeven aan de planten.
Fout: de reducenten geven de stoffen (CO₂, mineralen) terug, niet de energie; die wordt warmte.
c
(c) Zonder zon zou er in een ecosysteem na een tijd niets meer leven.
Juist: energie moet voortdurend binnenkomen.
d
(d) Er zijn minder vossen dan konijnen omdat vossen trager zijn.
Fout: bij elke stap in de keten blijft maar ongeveer 10 % van de energie over; er is dus veel minder voedsel voor vossen dan voor konijnen.

Toepassen

meerdere stappen, in een context

28.6

Het voedselweb van een poel

Toepassen3Analyseren15 min

Bekijk het voedselweb van een poel.

Een voedselweb in een poel.

a
Noem de producenten en de toprovers.
Producenten: algen en waterplanten. Toprovers: ijsvogel en blauwe reiger.
b
Schrijf de langste voedselketen uit het web.
algen → muggenlarve → libellenlarve → stekelbaars → ijsvogel (of reiger); ook met watervlo in plaats van muggenlarve.
c
Van welke organismen leeft de stekelbaars? Op welke voedingsniveaus staat hij?
Van watervlooien, muggenlarven en libellenlarven. Hij is consument van de tweede orde (als hij watervlooien eet) én van de derde orde (als hij libellenlarven eet).
d
Een insecticide doodt alle muggenlarven. Wat gebeurt er met de watervlooien en met de algen? Leg uit.
De stekelbaars en de libellenlarve eten dan meer watervlooien: die nemen af. Er zijn ook geen muggenlarven meer die algen eten. Beide effecten maken dat er minder algen gegeten worden: de algen nemen toe, het water kan groen worden.
e
Welk organisme heeft in dit web geen rover? Wat zegt dat over het web?
De poelslak. Het web is onvolledig: in werkelijkheid eten bijvoorbeeld eenden, vogels of bloedzuigers slakken.

28.7

De energiepiramide

Toepassen3Rekenen12 min

In een bos leggen de eiken op een jaar 2 000 000 kJ vast. Rupsen eten eikenbladeren, koolmezen eten rupsen, sperwers eten koolmezen. Gebruik de vuistregel van 10 %.

a
Hoeveel energie per jaar komt terecht in de rupsen, de koolmezen en de sperwers?
Rupsen: $200000 kJ$ ; koolmezen: $20000 kJ$ ; sperwers: $2000 kJ$ .
b
Stel dat een sperwerpaar met zijn jongen per jaar 400 000 kJ nodig heeft. Hoeveel energie moeten de eiken dan vastleggen? Waarom heeft een sperwerpaar een groot jachtgebied nodig?
$400000 \times 10 \times 10 \times 10 = 400000000 kJ$ : tweehonderd keer meer dan dit bos. Het paar moet jagen in een gebied met veel bos of bomen.
c
Waar gaat de 90 % die niet in het volgende niveau terechtkomt naartoe? Noem er twee.
Warmte (ademhaling, bewegen, warm blijven) en onverteerde resten en uitwerpselen (voor afvaleters en reducenten). Ook: delen die niet opgegeten worden (hout, botten).

28.8

De reis van een koolstofatoom

Toepassen3Begrijpen15 min

Een koolstofatoom zit in de koolstofdioxide van de lucht boven de meetkas. Een jaar later zit het opnieuw in de lucht, na een tocht via de sla, een slak, een merel en de bodem.

a
Beschrijf de tocht in stappen. Noem bij elke stap het proces (fotosynthese, eten, ademhaling, afsterven, afbraak ...).
Lucht → (fotosynthese) → glucose en cellulose in de sla → (eten) → in de slak → (eten) → in de merel → (ademhaling van de merel, of: de merel sterft) → dode resten in de bodem → (afbraak door reducenten, hun ademhaling) → koolstofdioxide in de lucht.
b
Geef een kortere weg van hetzelfde atoom terug naar de lucht.
Lucht → sla (fotosynthese) → dezelfde nacht terug in de lucht door de ademhaling van de sla.
c
Geef een heel lange weg, van miljoenen jaren.
Lucht → plant → de plant sterft in een moeras zonder zuurstof → onder druk steenkool → miljoenen jaren later verbrand in een centrale → lucht.

28.9

De Keelingcurve lezen

Toepassen3Analyseren15 min

Gebruik de twee grafieken van Mauna Loa in het handboek.

a
Lees af: in welk jaar werd voor het eerst 400 ppm (jaargemiddelde) overschreden?
In 2015 (401,01 ppm; in 2014 was het 398,81 ppm).
b
Hoe groot was het verschil tussen mei 2024 (426,90 ppm) en september 2024 (422,03 ppm)? Waarom ligt het maximum in het late voorjaar (mei-juni)?
4,87 ppm. Tot in mei overheerst de afbraak en ademhaling van de winter; vanaf mei groeien de bossen en velden van het noordelijk halfrond volop en nemen ze meer CO₂ op dan er vrijkomt, tot in september.
c
Op het zuidelijk halfrond is de schommeling veel kleiner. Geef een verklaring.
Op het zuidelijk halfrond ligt veel minder land (en dus minder bos en veld) en veel meer oceaan: het seizoenseffect van de planten is er kleiner.
d
Stel dat de stijging van 2,6 ppm per jaar gelijk blijft. In welk jaar wordt 450 ppm bereikt (vertrek van 427,35 ppm in 2025)?
$450 - 427, 35 = 22, 65 ppm$ ; $22, 65 : 2, 6 \approx 8, 7$ jaar: rond 2034. (Als de stijging versnelt, eerder.)

28.10

Maak: een flessentuin

Toepassen3Maken50 min

Bouw een flessentuin in een grote glazen pot met deksel: een laag kiezels, een laag potgrond, kleine plantjes die van vocht en halfschaduw houden, wat mos. Bevochtig, sluit, en zet hem bij een raam, maar niet in de volle zon. Volg hem vier weken.

a
Maak een schets van je flessentuin met de lagen en de organismen.
Kiezels onderaan (drainage), potgrond, plantjes, mos; deksel dicht.
b
Welke organismen zijn producenten, welke reducenten? Zijn er ook consumenten?
Producenten: de plantjes en het mos. Reducenten: schimmels en bacteriën in de potgrond. Consumenten: misschien springstaartjes of mijten die met de grond meekwamen.
c
Noteer elke week wat je ziet (condens, groei, schimmel, verkleuring).
Eigen waarnemingen: condens vooral 's ochtends, nieuwe blaadjes, soms een beetje schimmel op een dood blad.
d
Verklaar het condens op het glas met de waterkringloop. Waarom zet je de pot niet in de volle zon?
Het water verdampt uit de grond en de bladeren, condenseert op het koelere glas en druppelt terug: een waterkringloop. In de volle zon wordt de pot een broeikas (hoofdstuk 16): te warm voor de plantjes, en ze verbranden.

Zo wordt dit beoordeeld

Bouw	Lagen correct, plantjes gezond, pot goed gesloten.
Rollen	Producenten, reducenten en eventuele consumenten juist benoemd.
Opvolging	Vier waarnemingen, zonder interpretatie in de waarneming zelf.
Verklaring	Waterkringloop en energie (licht erin, warmte eruit) correct uitgelegd.

28.11

De pijl klopt niet

Toepassen2Begrijpen8 min

Noah tekende deze voedselketens:
(1) vos → konijn → gras
(2) gras → konijn → vos → bacteriën
(3) merel → regenworm → dode bladeren
(4) zon → sla → slak

a
Welke fouten maakte Noah? Verbeter elke keten.
(1) Pijlen omgekeerd: gras → konijn → vos. (2) Correct als keten, maar bacteriën zijn reducenten: ze eten de dode vos, geen levende; je tekent ze beter apart. (3) Omgekeerd: dode bladeren → regenworm → merel. (4) De zon is geen organisme: een keten begint bij een producent (sla → slak); het licht teken je hoogstens apart.

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren

28.12

Habitat: de balans van jouw teelt

Uitdagen4Habitat45 min

In het handboek werd de balans van de meetkas gemaakt voor pluksla. Maak nu de balans voor een teelt in de zomer: 8 weken, de planten verbruiken gemiddeld 2,4 L water per dag, en je oogst 12 × 150 g basilicum (90 % water, droge stof voor 40 % koolstof). Voedingsoplossing 1,0 g/L.

a
Bereken de stromen: water in, water in de oogst, waterdamp uit, voedingszouten in.
Water in: $2, 4 \times 56 = 134, 4 L$ . Oogst: $12 \times 150 = 1800 g$ , water $0, 90 \times 1800 = 1620 g \approx 1, 6 L$ . Waterdamp: $134, 4 - 1, 6 \approx 132, 8 L$ . Voedingszouten: $134, 4 \times 1, 0 \approx 134 g$ .
b
Bereken de opgenomen koolstofdioxide en de afgegeven zuurstof (1 g koolstof uit 3,67 g CO₂; 0,73 g O₂ per g CO₂).
Droge stof $1800 - 1620 = 180 g$ ; koolstof $0, 40 \times 180 = 72 g$ ; CO₂ $72 \times 3, 67 \approx 264 g$ ; zuurstof $264 \times 0, 73 \approx 193 g$ .
c
Teken het balansschema (in/uit) met je getallen.
In: licht, 134,4 L water, ±134 g voedingszouten, ±264 g CO₂. Uit: ±133 L waterdamp, ±193 g O₂, warmte, 1,8 kg basilicum.
d
Welke kringlopen zijn in de meetkas niet gesloten? Stel twee maatregelen voor om er één meer te sluiten, en zeg wat ze kosten.
Water: de damp verlaat de kas. Maatregel: condens opvangen op een koude plaat en terug naar het reservoir leiden (kost een koelelement of een koude wand, en energie). Mineralen en koolstof: de oogst en de resten verlaten de kas. Maatregel: plantenresten composteren en de compost terug in de bakjes (kost tijd; risico op ziektes). CO₂: verse lucht is nodig; een gesloten kas zou CO₂ tekortkomen.

Zo wordt dit beoordeeld

Berekeningen	Alle stromen juist, met eenheden, en de massabalans klopt.
Schema	Duidelijk onderscheid in en uit, met getallen.
Kringlopen	Water, koolstof en mineralen besproken; open plekken juist benoemd.
Maatregelen	Twee haalbare maatregelen met hun nadeel of kost.

28.13

Biosphere 2 onder de loep

Uitdagen4Analyseren25 min

Lees het verhaal over Biosphere 2 en bekijk de grafiek van het zuurstofgehalte. De lucht in het gebouw was ongeveer 200 000 m³.

a
Met hoeveel procentpunt per maand daalde het zuurstofgehalte?
$(20, 9 - 14, 5) : 16 = 0, 4$ procentpunt per maand.
b
Hoeveel m³ zuurstof verdween er in zestien maanden? (Tip: 20,9 % van 200 000 m³ is zuurstof.)
$6, 4 %$ van $200000 m^{3}$ is $0, 064 \times 200000 = 12800 m^{3}$ zuurstof.
c
Bij ademhaling wordt zuurstof koolstofdioxide. Waarom steeg de koolstofdioxide dan niet evenveel? Waar zat ze?
De koolstofdioxide reageerde met de kalk in het onafgewerkte beton en zat daar vast (als kalksteen). Samen met de koolstof verdween ook de zuurstof uit de lucht.
d
Welke twee ontwerpfouten zou jij vermijden bij een nieuw gesloten station? Motiveer met wat je over producenten en reducenten weet.
Bijvoorbeeld: (1) geen bodem met zoveel compost: de reducenten ademden meer zuurstof in dan de jonge planten maakten; begin met een bodem in evenwicht, of met veel groeiende planten. (2) Geen beton dat met de lucht in contact staat: afdichten, of vooraf laten uitreageren. Ook: meten en een reserve zuurstof voorzien.

28.14

Zuurstof voor één bewoner uit de meetkas?

Uitdagen4Rekenen20 min

Volgens het handboek geeft één teelt pluksla in de meetkas (6 weken, 42 dagen) ongeveer 77 g zuurstof af. Een bewoner van het station verbruikt ongeveer 0,84 kg zuurstof per dag (hoofdstuk 29). De meetkas neemt 0,72 m² grond in.

a
Hoeveel zuurstof geeft de meetkas gemiddeld per dag?
$77 : 42 \approx 1, 8 g$ zuurstof per dag.
b
Hoeveel meetkassen heb je nodig voor één bewoner? Hoeveel m² grond is dat?
$840 : 1, 8 \approx 460$ meetkassen. Grond: $460 \times 0, 72 \approx 330 m^{2}$ .
c
In de sovjetproef BIOS-3 was 8 m² algenkweek genoeg voor de zuurstof van één persoon. Geef twee redenen waarom dat zoveel minder is dan jouw antwoord.
Algen groeien heel snel en bestaan bijna volledig uit groene cellen (geen wortels of stengels); ze kregen de hele dag sterk kunstlicht. De meetkas heeft jonge plantjes die maar een deel van de tijd groeien, weinig licht in de lente en een lage plantdichtheid.
d
Wat besluit je voor het station van Habitat?
Met gewone kasplanten lukt dat niet: het station heeft technische zuurstof (water splitsen) of een snelle, sterk belichte algenreactor nodig (Expert, hoofdstuk 31).

28.15

Onderzoek: wat rot het snelst?

Uitdagen4Onderzoeken50 min

Reducenten breken dode resten af. Onderzoek welke materialen ze het snelst afbreken: een stukje appel, een vers blad, papier, karton en plastic, telkens in een potje met vochtige potgrond uit de tuin. Na vier weken graaf je ze op.

a
Onderzoeksvraag, hypothese, en de variabelen die je gelijk houdt.
Bv.: 'Hoe hangt de afbraak na 4 weken af van het soort materiaal?' Hypothese: appel het snelst (zacht, veel suiker en water), plastic niet. Gelijk: dezelfde grond, even vochtig, zelfde temperatuur, even grote stukjes, zelfde diepte.
b
Hoe meet je 'hoeveel is afgebroken'? Beschrijf een meetbare methode.
Voor en na drogen (bv. een nacht op de verwarming) en wegen; afgebroken % = (massa begin − massa na) : massa begin × 100. Liefst droge massa voor en na.
c
Noteer je resultaten.
Typisch: appel grotendeels weg of beschimmeld, blad deels afgebroken, papier zacht en aangevreten, karton minder, plastic onveranderd.
d
Besluit en bespreking. Wat zegt je resultaat over plastic in de natuur?
Materialen uit levende wezens worden afgebroken (reducenten 'kennen' ze), in verschillende tempo's. Plastic wordt in vier weken (en ook in jaren) nauwelijks afgebroken: het stapelt zich op in de natuur.

Zo wordt dit beoordeeld

Eerlijke proef	Zelfde grond, vochtigheid, temperatuur, grootte van de stukjes; controlepotje.
Meten	Massa voor en na, na drogen; herhaald per materiaal.
Besluit	Onderbouwd met de tabel; beperkingen genoemd.

28.16

Debat: bomen planten tegen de opwarming

Uitdagen4Argumenteren25 min

Iemand zegt: 'We moeten gewoon genoeg bomen planten, dan is het klimaatprobleem opgelost.' Rekenwaarden (orde van grootte): een groeiende boom legt ongeveer 20 kg CO₂ per jaar vast; een Belg stoot ongeveer 8 ton CO₂ per jaar uit; in een bos staan ongeveer 300 volwassen bomen per hectare; België is ongeveer 3 miljoen hectare groot en telt ongeveer 12 miljoen inwoners.

a
Hoeveel bomen zijn nodig voor de uitstoot van één Belg? En voor alle Belgen? Hoeveel hectare bos is dat, vergeleken met de oppervlakte van België?
Eén Belg: $8000 : 20 = 400$ bomen. Alle Belgen: $12000000 \times 400 = 4, 8$ miljard bomen. Oppervlakte: $4800000000 : 300 = 16$ miljoen hectare: meer dan vijf keer België.
b
Wat gebeurt er met de koolstof in de bomen als het bos later afbrandt of de bomen verrotten?
Dan komt de koolstof weer vrij als koolstofdioxide (verbranding of ademhaling van reducenten). Een bos slaat koolstof maar op zolang het blijft staan en groeit.
c
Is bomen planten zinvol? Formuleer een genuanceerd standpunt.
Bv.: 'Bomen planten helpt, en is ook goed voor de biodiversiteit en tegen hitte, maar het kan nooit genoeg koolstof opnemen voor onze uitstoot. De uitstoot zelf moet dalen: minder fossiele brandstoffen verbranden.'

Zo wordt dit beoordeeld

Rekenwerk	Correct en met eenheden; vergelijking met de oppervlakte van België.
Kringloop	Tijdelijke opslag van koolstof juist uitgelegd.
Standpunt	Genuanceerd: bomen helpen, maar vervangen minder uitstoot niet.