Profielwerkstuk - Dieren

Alternatieve evenwichten zijn verschillende toestanden waarin een systeem zich kan bevinden terwijl de parameterwaarden gelijk zijn, bijvoorbeeld helder water met veel hogere planten versus een groene soep met veel algen zonder waterplanten. De dynamica die systemen met alternatieve evenwichten vertonen is in Wageningen uitgebreid bestudeerd, met internationale belangstelling. Het blijkt namelijk dat systemen met alternatieve evenwichten heel snel kunnen veranderen van toestand bij soms kleine verstoringen. Zo is het mogelijk dat een systeem een hele tijd stabiel lijkt te zijn maar dan opeens van toestand veranderd. Dit is met name belangrijk bij natuurbescherming en natuurherstel.

De onderzoeken in Wageningen begonnen met studies naar ondiep water en vermesting. Het blijkt dat een ondiep meer een tijdlang kan vermesten zonder duidelijk zichtbaar effect, maar dat dan opeens een omslag plaatsvindt waarbij alle planten afsterven en de algen het meer bedekken.

Het doel van dit experiment is een beeld te geven van de huidige wetenschappelijke inzichten over alternatieve evenwichten en het niet-lineaire gedrag van sommige biologische systemen. Dit gebeurt aan de hand van verschillende wiskundige modellen die dit soort gedrag beschrijven.

In de Nederlandse sloten en plassen leven vele soorten organismen, waaronder de watervlo. Watervlooien spelen een belangrijke rol in aquatische ecosystemen. Ze staan tamelijk aan het begin van voedselketens en gaan overmatige algengroei als gevolg van eutrofiëring tegen.

De watervlo is ook onder laboratoriumcondities goed te houden en gemakkelijk te kweken. Hij is daarom een gewild proefdier in het wetenschappelijk onderzoek. De anatomie en de voortplanting zijn met behulp van een binoculair of microscoop goed te bestuderen en het dier leent zich ook goed voor onderzoek naar predator-prooi relaties.

In een ecosysteem bestaat een intensieve wisselwerking tussen bodem, water, atmosfeer, micro-organismen, planten en dieren. Hierbij spelen dus zowel levende als niet-levende componenten een rol. Een ecosysteem is geen duidelijk afgebakend geheel, tenzij je de gehele aarde of het universum als één ecosysteem beschouwt. Om toch onderscheid te kunnen maken, moeten we per gebied afspraken maken over hoe we de verschillende ecosystemen definiëren. Een ecosysteem kan bijvoorbeeld een aquarium met planten en vissen zijn, maar ook een sloot, een tropisch regenwoud of zoals in dit experiment: een weiland.

In dit experiment maak je nader kennis met de weide als ecosysteem. Graslanden worden gekenmerkt door de afwezigheid van bomen en struiken. Hier kunnen verschillende abiotische en biotische factoren de oorzaak van zijn: temperatuursbeperkingen (bijvoorbeeld in gebieden boven de boomgrens), periodes van grote droogte (steppes), begrazing of cultivatie.

Bij evolutie denken we vaak aan macro-evolutie: het ontstaan, de afstamming of verandering van organismen over een lange tijdsperiode. In macro evolutionair onderzoek werkt men met aannames, veronderstellingen of hypothesen. Directe bewijzen ontbreken omdat de processen te traag gaan om direct te kunnen waarnemen. De resultaten worden weergegeven in afstammings- of evolutiebomen.

In de genetica doet men onderzoek naar micro-evolutie: veranderende genfrequenties in populaties die kunnen leiden tot het ontstaan van nieuwe soorten. Genetici doen experimenten in het laboratorium en gebruiken computermodellen. Het voordeel van deze technieken is dat je alle omstandigheden zelf kunt instellen zodat je verschillende factoren apart kunt isoleren en controleren. Je weet echter nooit of dezelfde factoren ook in het wild optreden. In de ecologische genetica bestudeert men micro-evolutie in bestaande wilde populaties.

Plantenetende insecten kunnen onderscheid maken tussen de planten waarmee ze zich voeden en andere planten in de omgeving. Hoe doen ze dat? Tijdens het zoeken naar voedsel nemen insecten beslissingen, zoals waar ze zoeken naar voedsel, hoe lang ze in een bepaalde omgeving blijven en of ze een bepaalde voedselbron accepteren of afwijzen. Zulke beslissingen zijn gebaseerd op informatie die ze vergaren over planten in hun omgeving. Die informatie is deels visueel (de vorm en kleur van planten) en deels chemisch (geur en smaak van planten).

In deze proef wordt gekeken naar het voedingsgedrag van Mamestra brassicae rupsen (kooluil) en Pieris brassicae rupsen (koolwitje), als ze kunnen kiezen tussen kool- en bonenblad.

Tijdens deze proef wordt het voedselzoek- en eetgedrag (foerageren) van twee rupsensoorten onderzocht. Belangrijke vragen hierbij zijn: Maken de rupsen onderscheid tussen verschillende plantensoorten en welke prikkels gebruiken ze daarbij? In het experiment moeten de kooluilrups en de koolwitjesrups kiezen tussen stukjes kool- en bonenblad.

Er zijn twee versies van deze proef: een met statistische verwerking en een zonder.

Mensen hebben vaak een voorkeur voor energierijk, zoet en/of vet eten. Deze voorkeur wordt tegenwoordig als ongewenst beschouwd vanwege gezondheidsaspecten, maar is in tijden van schaarste belangrijk om de overlevingskansen te vergroten. Er lijkt geen terugkoppeling te zijn waardoor in tijden van overvloed mensen zich niet ongezond dik eten.

Deze koppeling van nuttigheid en behoefte is wel aanwezig bij rupsen. Tijdens dit experiment ga je onderzoeken aan welk plantaardig voedsel rupsen de voorkeur geven. Op Wageningen University wordt veel onderzoek aan voeding gedaan, zowel voor mensen als voor dieren en planten.