Biologie basisschool en onderbouw · Grades 1–9
41Materie uit voedsel
Een kalf van wordt in twee jaar een koe van . Een halve ton nieuwe koe — vlees, bot, huid, hoorn — is ergens vandaan gekomen. De koe at gras; de nieuwe materie is geen gras; en toch zou zonder het gras niets ervan bestaan. Wat dieren met hun voedsel doen is het onderwerp van dit hoofdstuk — de kant van de consumenten in de boekhouding van Hoofdstuk 40.
41.1 Dieren bouwen hun materie uit voedsel
Propositie 41.1 (Consumenten zetten organische materie om)
Een dier bouwt zijn eigen organische materie — spier, bot, vet, veer, schelp — uit de organische materie die het eet. De vertering (Definitie 25.3) haalt het voedsel uit elkaar tot voedingsstoffen; het bloed bezorgt ze (Propositie 27.1); en de cellen van het lichaam (Propositie 29.7) zetten ze weer in elkaar tot de eigen stof van het dier. Dieren zijn omzetters van materie, nooit makers-uit-mineralen: dat vak hoort alleen de producenten toe.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Voorbeeld 41.2 (Gras wordt koe)
Volg die halve ton: de koe graast uur na uur (Propositie 10.7 verklaarde die lange uren); haar zware vertering (Oefening 25.11) haalt het gras uit elkaar tot voedingsstoffen; haar bloed brengt die naar uier, spier en het groeiende kalf in haar; haar cellen bouwen koeienmaterie uit grasmaterie. De weide loopt, heel letterlijk, in een nieuwe vorm rond.
Opmerking 41.3 (Materie wisselt van eigenaar, niet van aard)
Bij elke pijl van een voedselketen (Definitie 19.1) wisselt organische materie van eigenaar en wordt ze herbouwd — grasmaterie tot koeienmaterie, koeienmaterie (de melk, het vlees) tot kindermaterie. Het organische komt nooit uit het niets: consumenten geven het door en vervormen het. Alleen aan het groene begin van de keten werd het nieuw gemaakt (Propositie 40.6); alleen aan het einde bij de afbrekers, in het volgende hoofdstuk, keert het terug naar mineraal.
41.2 Groei is materieproductie
Definitie 41.4 (De materieproductie van een dier)
De materieproductie van een dier is de nieuwe organische materie die het bouwt: de groei van het jong (de kilo’s die het kalf erbij krijgt), jaarlijkse vernieuwingen (vacht die verharen en weer aangroeien, geweien, veren), herstel (het geheelde bot uit Opmerking 17.3) en producten (melk, eieren, wol). Het is allemaal herbouwd voedsel.
Voorbeeld 41.5 (Productie wegen)
Boeren wegen de productie dagelijks: een melkkoe geeft zo’n melk per dag — organische materie die ze dag na dag uit voer moet herbouwen; het ei van een kip is zo’n ingepakte proviand (Opmerking 8.3), ’s nachts uit haar graan in elkaar gezet. Geen voer, geen productie: de boekhouding klopt genadeloos.
Propositie 41.6 (Niet al het voedsel wordt lichaam)
Een consument zet nooit al zijn voedsel om in nieuwe materie:
- een deel wordt nooit opgenomen en verlaat het lichaam als ontlasting (Propositie 25.5);
- een groot deel wordt verbrand — verbonden met de zuurstof uit de adem (Propositie 26.5) — om beweging en warmte aan te drijven: materie die als brandstof uitgegeven wordt en als uitgeademd gas vertrekt;
- alleen de rest wordt groei en producten.
Van het gras dat een koe eet eindigt maar een bescheiden deel als nieuwe koe — en daarom is elke verdieping van de piramide uit Propositie 34.5 zoveel kleiner dan die eronder.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Voorbeeld 41.7 (De piramide, eindelijk verklaard)
De tonnen gras van een wei voeden een kudde konijnen; de kilo’s van de konijnen voeden een vos of twee. Bij elke pijl wordt de meeste materie voor het leven verbrand of gaat ze verloren, en wordt maar een fractie als lichaam naar boven doorgegeven. Grote jagers zijn zeldzaam (Propositie 34.5) omdat ze van de restanten van restanten leven — rekenkunde, geen pech.
41.3 Menu’s, tanden en hetzelfde ene vak
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Methode 41.9 (De materie van een dier controleren)
Stel voor elk dier zijn materiebalans op:
- in: welke organische materie eet het, en van wie? (zijn binnenkomende pijlen in het voedselweb, Definitie 34.1);
- gebouwd: welke groei, vernieuwingen en producten maakt het?
- uit: ontlasting, en materie die voor beweging en warmte verbrand is;
- controleer de balans: de productie moet de bescheiden rest zijn — als een bewering haar groter maakt (“deze vijver levert meer vismaterie op dan de vijver aan voedsel groeit”), dan klopt de bewering niet.
Voorbeeld 41.10 (De controle in de praktijk)
Controleer de merel (Voorbeeld 10.8): in — wormen, insecten, bessen; gebouwd — zijn eigen groei, elk jaar nieuwe veren, het legsel eieren; uit — poep op de muur, en het grote verbrande deel dat een jaar vliegen en zingen aandreef. Het dagelijkse voedselgewicht van een zangvogel is enorm voor zijn formaat, juist omdat het vliegen zo’n groot deel van de boekhouding opbrandt.
41.4 Oefeningen
Oefening 41.1 ★
Beschrijf het vak van de consumenten, en zet het in één zin per stuk tegenover dat van de producenten.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.1.
Consumenten zetten de organische materie die ze eten om in hun eigen organische materie. Producenten maken nieuwe organische materie uit zuiver minerale grondstoffen, met de energie van het licht.
Oefening 41.2 ★
Noem de stappen die gras tot koeienspier maken, met bij elke stap het hoofdstuk dat haar behandelde.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.2.
De vertering haalt het gras uit elkaar tot voedingsstoffen (Hoofdstuk 25); het bloed bezorgt ze overal (Hoofdstuk 27); de cellen van het lichaam zetten ze weer in elkaar tot koeienmaterie, en delen zich terwijl het lichaam groeit (Hoofdstuk 29).
Oefening 41.3 ★
Geef vier vormen van materieproductie bij een dier, met van elk een voorbeeld.
Oefening 41.4 ★
Noem de drie bestemmingen van het voedsel van een consument, volgens Propositie 41.6.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.4.
Nooit opgenomen — eruit als ontlasting; verbrand met de zuurstof uit de adem voor beweging en warmte — eruit als uitgeademd gas; en de rest, gebouwd tot groei en producten.
Oefening 41.5 ★
Waarom heeft een melkkoe elke dag opnieuw voer nodig om melk te blijven geven?
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.5.
Omdat de melk van elke dag organische materie is die ze uit het voer van diezelfde dag moet herbouwen; melk is productie, en productie is herbouwd voedsel — geen invoer, geen uitvoer.
Oefening 41.6 ★
Een ei bevat organische materie. Waar is die gefabriceerd — in de kip, of daarvóór? Ontwar het zorgvuldig.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.6.
In de kip in elkaar gezet, uit de voedingsstoffen van haar graan — maar de organische materie zelf is vóór haar gefabriceerd, in de bladeren van de graanplant. De kip zette om; de plant produceerde.
Oefening 41.7 ★★
Leg met Propositie 41.6 uit waarom de voedselpiramide bij elke verdieping smaller wordt.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.7.
Bij elke pijl wordt het meeste van de gegeten materie voor het leven verbrand of gaat het als ontlasting verloren, en wordt maar een bescheiden fractie lichaam van de eter — het enige deel dat de volgende verdieping kan eten. Elke verdieping heeft daardoor maar een fractie van de materie eronder: de piramide wordt door rekenkunde smaller.
Oefening 41.8 ★★
Laat Methode 41.9 lopen over een huiskat: in, gebouwd, uit — met minstens twee posten per regel.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.8.
In: vlees of brokjes (en af en toe een muis). Gebouwd: haar groei als kitten, de vacht die ze bij elke rui vernieuwt, herstel na schrammen. Uit: poep in de tuin, en het verbrande deel dat elke sprong, elk gespin en elk warm dutje aandreef.
Oefening 41.9 ★★
“De vos en de koe doen verschillende dingen met voedsel.” Verbeter die zin met Propositie 41.8 — wat verschilt er, en wat is identiek?
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.9.
Wat verschilt zijn de bron en de uitrusting: gras tegenover konijn, maalkiezen-en-enorme-darm tegenover grijpers-en-korte-darm. Wat identiek is, is het vak zelf: allebei halen ze gegeten organische materie uit elkaar tot voedingsstoffen en bouwen ze die opnieuw op als hun eigen stof.
Oefening 41.10 ★★
Een kind groeit in een jaar terwijl het enkele honderden kilo’s voedsel eet. Waar bleef de rest? Antwoord met de boekhouding.
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.10.
Het meeste vertrok als het verbrande deel — dat een jaar rennen, denken en op blijven aandreef — en een deel werd nooit opgenomen en vertrok als ontlasting. Alleen de kleine rest, de , werd nieuw lichaam: de boekhouding van het kind klopt net als die van de koe.
Oefening 41.11 ★★
Het huisje van de slak is minerale stof, en toch telde Voorbeeld 40.2 het als maaksel van de slak. Breng dat met elkaar in overeenstemming: wat deed het lichaam van de slak, en uit welke grondstoffen, om het te bouwen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.11.
Het lichaam van de slak haalde de minerale ingrediënten van het huisje uit haar voedsel en haar omgeving, vervoerde ze, en legde ze laag voor laag in haar eigen bouwwerk neer. De stof is mineraal; het bouwen is het werk van het levende dier — een gemaakt ding, van mineraal materiaal.
Oefening 41.12 ★★★
Eén hectare land kan meer mensen voeden met aardappelen dan met varkens die op die aardappelen gehouden worden. Leg dat uit met Propositie 41.6 — waar gaat het verschil heen als de aardappelen de omweg via het varken nemen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 41.12.
Via het varken wordt het meeste van de materie van de aardappelen aan het eigen leven van het varken besteed — verbrand voor warmte en beweging, verloren als mest — en komt maar een fractie als varkensvlees terug. Rechtstreeks gegeten slaan de aardappelen de uitgaven van het varken over. Het verschil ging de boekhouding van het varken in, niet de tafel op.
41.5 Probleem: De boekhouding van de boerderij
Probleem 41.1
Weekendprobleem — een kleine boerderij doorgelicht, van akker tot tafel
Het boerderijtje van oma: een weiland met één koe, een kippenhok met tien kippen die graan krijgen, een moestuin en de keuken van het gezin. Dit weekend houd jij de materieboekhouding bij.
Deel I — De verdieping van de producenten.
- Noem de producenten van het bedrijf. Wat zijn hun minerale grondstoffen, en wat is hun energiebron?
- Het weiland laat in een seizoen ongeveer grasmaterie groeien. In wier bladeren is elke gram daarvan gefabriceerd?
- Oma strooit de mest uit het kippenhok over de moestuin. Welke regel uit Propositie 35.5 houdt ze aan, en wat vult de mest precies aan?
- Waarom kun je de koe niet gewoon rechtstreeks minerale zouten en water voeren en het weiland uitsparen?
Deel II — De verdieping van de consumenten.
- De koe eet ruwweg gras per dag en geeft ongeveer melk. Noem de drie bestemmingen van de ontbrekende .
- De kippen maken van graan eieren. Schrijf de boekhouding van een kip op — in, gebouwd, uit — en zeg waarom een ruiende kip (die al haar veren vernieuwt) een tijdlang minder eieren legt.
- Een buizerd pakt een kuiken. Breid de voedselketen van het bedrijf tot hem uit, en zeg bij welke schakels materie gemaakt werd en bij welke ze alleen omgezet werd.
- Het gezin eet eieren, melk en groente. Volg de organische materie van één ontbijt — brood, gekookt ei, melk — elk terug naar het blad waar ze het eerst gefabriceerd is.
Deel III — De rekenkunde van de verdiepingen.
- Oma zegt: “het weiland voedt één koe; het zou hooguit een klein vossenhol voeden als vossen er van gras gevoede konijnen aten”. Onderbouw haar schatting met de verliezen op elke verdieping.
- De moestuin voedt het gezin rechtstreeks. Leg met de redenering van Oefening 41.12 uit waarom de moestuin per vierkante meter meer mensen voedt dan de route van weiland naar koe naar melk.
- Bij droogte stopt het gras met groeien. Voorspel op volgorde wat er met de melk van de koe, met haar gewicht en met de regel “gebouwd” in de boekhouding gebeurt — en waarom geen extra zonneschijn kan helpen zolang de regen uitblijft (Probleem 40.1, vraag 7, heeft de sleutel).
- Sluit de boekhouding af met één zin per verdieping: producenten, consumenten — en noem wie er in de boekhouding nog ontbreekt (het onderwerp van het volgende hoofdstuk).
Oplossing
Oplossing van Probleem 41.1.
1. De grassen van het weiland en de planten van de moestuin (en eventuele fruitbomen). Grondstoffen: water en minerale zouten uit de bodem, koolstofdioxide uit de lucht. Energie: licht.
2. In de eigen bladeren van de grasplanten — elke gram: producenten fabriceren ter plaatse, overdag.
3. Geef terug wat je leent: de verterende mest vult de minerale zouten van de tuinbodem aan en vervangt wat de oogsten afvoeren.
4. Omdat de koe een consument is: haar vak heeft organische materie nodig om uit elkaar te halen en te herbouwen. Minerale zouten en water zijn grondstoffen van een producent; zij heeft geen machinerie om lichaam uit mineralen te bouwen — dat is precies het vak dat haar ontbreekt.
5. Een deel gaat er onopgenomen doorheen — de koeienvlaaien; een groot deel wordt met ingeademde zuurstof verbrand om lopen, kauwen en warm blijven aan te drijven; de rest wordt melk en koe (en de dagbalans klopt).
6. In: graan. Gebouwd: eieren, haar eigen onderhoud, en — bij de rui — een volledig nieuw verenkleed. Uit: mest en het verbrande deel. Tijdens de rui gaat de regel “gebouwd” naar de veren; bij een gelijkblijvende invoer moet de post eieren dus een tijdlang krimpen.
7. Gras kip (via graan, zelf een plantenproduct) kuiken buizerd; of aan de weilandkant: gras koe. Materie werd alleen bij de groene schakels gemaakt (gras, graanplanten); elke dierlijke schakel — kip, kuiken, buizerd, koe — zette haar alleen om.
8. Brood: de bladeren van de tarweplant. Gekookt ei: kip uit graan — de bladeren van de graanplant. Melk: koe uit gras — de grasbladeren. Drie sporen, drie bladeren, allemaal in het licht.
9. Elke verdieping geeft maar een fractie door: van de gras bouwt een konijnenpopulatie maar haar bescheiden fractie als lichaam; daarvan bouwen vossen weer maar een fractie. Twee verdiepingen verlies krimpen een weiland vol gras tot een hol vol vossen — haar schatting is de rekenkunde van de piramide.
10. Rechtstreeks gegeten bereikt de opbrengst van de tuin het gezin zonder consumentenverdieping ertussen: niets ervan wordt in het leven van een dier verbrand of in zijn mest verloren. De weilandroute betaalt eerst alle uitgaven van de koe, dus voedt elke vierkante meter minder mensen.
11. Het gras stopt met produceren, dus valt de invoer van de koe weg: eerst krimpt de melk (productie is herbouwd voedsel), daarna verbrandt ze haar eigen vetreserves en verliest ze gewicht — de regel “gebouwd” wordt negatief. Zonneschijn is energie, geen stof: zonder water heeft het gras niets om mee te bouwen, dus kan het weiland niet uit de hemel gered worden.
12. Producenten: de planten van het bedrijf maken al zijn organische materie uit minerale grondstoffen en licht. Consumenten: koe, kippen en gezin zetten die materie om, verbranden het meeste en bouwen de rest. Ontbreekt: de afbrekers — die de mest, de koeienvlaaien en de herfstresten weer tot minerale materie moeten maken; zij zijn het onderwerp van het volgende hoofdstuk.