Uitgebreide tutorialbasis voor Sunfish: eerst de vijver als ecosysteem begrijpen, daarna het simulatieprogramma leren lezen en bedienen, en vervolgens heel expliciet leren hoe je experimenteert.
Een visvijver is geen bak met water waarin toevallig vissen rondzwemmen. Het is een levend systeem waarin water, licht, temperatuur, opgeloste stoffen, algen, kleine dieren, afval en vissen voortdurend met elkaar verbonden zijn. Wie in zo'n systeem één factor verandert, verandert meestal tegelijk ook andere factoren. Meer vissen betekent bijvoorbeeld niet alleen meer vis, maar ook meer voedselverbruik, meer afval en meer druk op de waterkwaliteit.
De eerste stap in Sunfish is daarom dat je leert kijken naar samenhang. De kernvraag is niet wat één los onderdeel doet, maar hoe onderdelen op elkaar ingrijpen. Dat is precies de basis van ecologisch denken.
In Sunfish spelen vooral deze componenten een hoofdrol: zuurstof (O), nitraat (N), fosfaat (P), algen of fytoplankton (F), bodemdieren (B), detritus of afval (D), karpers (C) en zilverkarpers (S). Nitraat en fosfaat voeden de primaire productie. Algen bouwen biomassa op. Dieren en vissen gebruiken die biomassa direct of indirect als voedsel. Afval wordt afgebroken en keert terug in de kringloop.
Dat betekent dat de vijver geen rechte keten is, maar een kringloop van opbouw, gebruik, afbraak en terugkeer. Juist daarom moet je later in de simulatie niet alleen losse cijfers lezen, maar processen leren herkennen.
Een productieve vijver draait niet alleen om de aanwezigheid van vissen. Vissen kunnen alleen goed leven wanneer er ook een passend voedselmilieu is. Zilverkarpers zijn sterk verbonden met de plantaardige productie in het water, vooral met algen. Gewone karpers gebruiken een bredere voedselbasis en zijn meer verbonden met het bodemmilieu, bodemdieren en aanvullend voer.
Daarmee ontstaat meteen een belangrijk inzicht: niet elke vissoort stelt dezelfde eisen aan dezelfde vijver. Wie later experimenteert, moet dus niet alleen kijken hoeveel vis er is, maar ook welke voedselbasis die vissoort nodig heeft.
Een vijver is alleen leefbaar wanneer de kwaliteit van het water voldoende blijft. Opgeloste zuurstof is daarbij een basisvoorwaarde. Zonder voldoende zuurstof kunnen vissen niet goed ademen, eten, groeien of herstellen. Maar zuurstof staat niet op zichzelf. De zuurstofhuishouding hangt samen met plantengroei, afbraakprocessen, organische belasting en het ritme van dag en nacht.
Je leert hier dus dat waterkwaliteit geen technisch detail is, maar een kernonderdeel van het ecosysteem. Een vijver kan er rustig uitzien en toch ecologisch onder druk staan.
Ecologische processen werken vaak vertraagd. Extra voedingsstoffen zorgen niet meteen voor meer visgroei. Eerst reageren de algen, daarna verandert het voedselaanbod voor andere organismen, en pas later wordt zichtbaar wat dat voor vissen of waterkwaliteit betekent. Een ingreep die op korte termijn gunstig lijkt, kan op langere termijn schadelijk uitpakken.
Juist daarom is een simulator didactisch zo sterk: je kunt zien hoe kleine ingrepen zich door de tijd heen ontvouwen. In Sunfish kijk je dus niet alleen naar een moment, maar naar ontwikkeling.
Biologisch evenwicht betekent niet dat er niets verandert. Een gezonde vijver blijft voortdurend in beweging. Temperaturen wisselen, productie schommelt, vissen groeien en afval wordt afgebroken. Evenwicht betekent daarom dynamische stabiliteit: het systeem blijft leefbaar en productief zonder te ontsporen.
Dat is een belangrijk onderscheid. Niet elke verandering is meteen slecht. De echte vraag is of de vijver veranderingen nog kan opvangen zonder dat de samenhang breekt.
Na de ecologische inleiding leer je het simulatieprogramma zelf kennen. Wanneer Sunfish opent, zie je een werkruimte met meerdere zones. Bovenaan staan de belangrijkste bedieningsknoppen. Links staat een zijbalk met onderdelen en log. In het midden verschijnt de eigenlijke simulatie. Onderaan kan een begeleidings- en analysegedeelte worden geopend.
Dat betekent dat Sunfish geen losse knoppenverzameling is, maar een geordende leeromgeving waarin waarnemen, noteren, analyseren en vergelijken bewust met elkaar verbonden zijn.
Bovenaan gebruik je knoppen zoals Leerpad / begeleiding, Analyseer run en Tutorvenster. In en rond de simulatie werk je met instellingen voor vissoorten en aantallen, en met interventies zoals PU voor extra fosfaat, NU voor extra nitraat, OU voor extra zuurstof en AU voor visvoer. Met deze instellingen beïnvloed je voedselbasis, waterkwaliteit en belasting van het systeem.
De simulator rekent processen door in de tijd. Daarom moet je leren wat Start of Doorgaan, Stop en Herstart of Reset betekenen. Starten betekent dat het model zich gaat ontwikkelen; stoppen betekent dat je die ontwikkeling onderbreekt om te kijken; herstarten betekent dat je opnieuw vanuit een beginpunt werkt zodat vergelijking later zin krijgt.
Een deel van de toestand van de vijver verschijnt als waarden of biomassa's, een ander deel in grafische of visuele vorm. Daardoor leer je informatie op twee manieren lezen: wat er op een bepaald moment aanwezig is, en hoe waarden zich in de tijd ontwikkelen.
Onderaan helpen Notities, Analyse, Tutor en Experiment map om vast te houden wat er in een run gebeurde. Eerst moet je echter programmabegrip krijgen. Pas daarna wordt onderzoekend werken echt sterk.
Nu komt een nieuw en heel belangrijk deel. Veel leerlingen denken dat experimenteren betekent: iets veranderen en dan kijken wat er gebeurt. Maar zo eenvoudig is het niet. Wie meerdere dingen tegelijk verandert, weet achteraf niet meer waardoor een effect is ontstaan. Wie zonder duidelijk beginpunt start, heeft niets om mee te vergelijken. En wie niet goed kijkt, ziet wel beweging maar begrijpt niet wat die betekent.
Daarom heeft een goed experiment altijd een vaste opbouw. Er is een beginpunt. Er is een kleine en bewuste ingreep. Er is een vergelijking. En er is een poging om betekenis te geven aan wat je ziet. In Sunfish werk je dus niet als iemand die zomaar knopjes indrukt, maar als iemand die een vraag onderzoekt.
De eerste stap is altijd een baseline-run. Dat is een nulmeting. Je laat de vijver eerst lopen zonder extra ingrepen, zodat je kunt zien hoe het systeem zich uit zichzelf ontwikkelt. Dat is belangrijk, want later wil je kunnen onderscheiden tussen wat de vijver normaal doet en wat het gevolg is van jouw interventie.
Bij een baseline-run controleer je eerst of de simulatie in de beginstand staat. Daarna laat je de tijd lopen met Start of Doorgaan. Je kijkt bewust naar wat er gebeurt. Daarna stop je de run. Pas na deze eerste observatie gebruik je de analyse. Eerst kijken, dan analyseren: dat is de juiste volgorde.
Wat je tijdens een run op het scherm ziet, zijn geen losse cijfers. Het zijn signalen van processen in de vijver. Zuurstof zegt iets over leefbaarheid van het water. Nitraat en fosfaat zeggen iets over de meststofbasis. Algen horen bij de primaire productie. Bodemdieren en detritus laten iets zien van voedselketen en afbraak. Karpers en zilverkarpers laten zien hoe de vissoorten reageren op wat er in het ecosysteem gebeurt.
Dat betekent dat je niet alleen moet vragen welke waarde stijgt of daalt. Je moet ook vragen wat die verandering betekent. Gaat het om voedselbasis, waterkwaliteit, afvaldruk of visgroei? Goed experimenteren is dus altijd tegelijk kijken én interpreteren.
Pas na de baseline-run komt de eerste echte ingreep. In Sunfish kun je bijvoorbeeld werken met extra fosfaat, extra nitraat, extra zuurstof of extra visvoer. Maar de eerste regel blijft steeds hetzelfde: verander één parameter tegelijk.
De reden daarvoor is eenvoudig. Als je twee of drie dingen tegelijk verandert, kun je later niet meer goed zeggen welk effect door welke verandering is ontstaan. Een experiment moet daarom klein en controleerbaar beginnen. Eerst één kleine ingreep. Daarna pas eventueel een tweede of contrasterende proef.
Wanneer je na de baseline-run een tweede run uitvoert met één kleine verandering, krijg je pas echt experimentele informatie. Die tweede run heeft namelijk alleen betekenis doordat je hem vergelijkt met de baseline. De vraag is dan niet alleen wat er gebeurde. De echte vraag is: wat veranderde er ten opzichte van de nulmeting?
Bij die vergelijking let je niet alleen op meer of minder. Soms gaat het om snelheid: reageerde iets eerder of later? Soms gaat het om sterkte: was het effect klein of opvallend? Soms lijkt een ingreep eerst gunstig, maar blijkt later dat het systeem minder stabiel wordt. Daarom moet vergelijking zorgvuldig gebeuren.
Om goed te leren experimenteren, is het belangrijk steeds dezelfde werkvolgorde te gebruiken. Dat voorkomt rommel en helpt je denken ordenen. In Sunfish is de beste volgorde: baseline-run → observatie → analyse → interventie → vergelijking → voorlopige conclusie.
Concreet betekent dit: je kijkt eerst, je noteert wat opvalt, je leest daarna de analyse, je voert dan één kleine ingreep uit, je vergelijkt de tweede run met de baseline, en pas daarna formuleer je een eerste conclusie. Zo houd je het onderzoek overzichtelijk en begrijpelijk.
De onderdelen onderaan het scherm hebben niet allemaal dezelfde rol. Notities zijn er om vast te houden wat jou opvalt. Analyse is er om de run samen te vatten en patronen beter zichtbaar te maken. Tutor helpt je bij de volgende stap, maar moet niet jouw eigen observatie vervangen. Experiment map helpt wanneer je meerdere runs met elkaar wilt verbinden.
Daarom is de beste volgorde: eerst zelf kijken en noteren, daarna analyse lezen, en daarna pas tutorfeedback gebruiken. Zo blijf je zelf denken en kijken, terwijl de hulpmiddelen je onderzoek versterken.
Aan het eind van een eerste experiment kun je een eerste conclusie formuleren. Maar die conclusie is nog niet definitief. Een simulatie laat patronen en mogelijkheden zien, maar één run bewijst niet alles. Daarom is een conclusie in Sunfish altijd voorlopig: een eerste verantwoorde uitspraak op basis van vergelijking, die meteen ook een nieuwe vraag oproept.
Een goede vraag na een eerste conclusie is bijvoorbeeld: welke volgende proef zou nu logisch zijn? Moet je dezelfde ingreep kleiner maken? Moet je een contrasterende run doen? Moet je juist een andere parameter testen? Zo groeit experimenteren van één losse proef uit tot een kleine onderzoekscyclus.
Wanneer je de simulatie zo meteen start, werk je niet zomaar met een programma. Je gaat de vijver systematisch onderzoeken. Je begint met een baseline-run. Je kiest daarna één kleine interventie. Je vergelijkt de tweede run met de eerste. Je noteert wat opvalt. Je leest de analyse. Je gebruikt de tutor om een volgende stap te kiezen. En je eindigt met een eerste, voorlopige conclusie.
Dat is de kern van experimenteren met Sunfish: niet willekeurig proberen, maar gericht onderzoeken. Wie dat eenmaal begrijpt, begrijpt ook veel beter waarom de simulatie, de analyse en de reflectie na afloop zo zijn opgebouwd.
Begeleiding tijdens het doen: nu ga je uitvoeren wat je vooraf al hebt geleerd over baseline, interventie, vergelijking en voorlopige conclusies.
Je weet nu wat experimenteren is en hoe de vaste werkvolgorde eruitziet. Tijdens de simulatie verschuift de aandacht daarom naar het echte kijken. Laat de vijver lopen en probeer gericht waar te nemen wat eerst verandert.
Let in het begin vooral op vroege signalen. Vaak zijn dat veranderingen in algen, zuurstof of voedingsstoffen. Visgroei is belangrijk, maar meestal niet het allereerste signaal dat het systeem begint te verschuiven.
Begin met een run zonder extra ingrepen. Laat de tijd een tijdlang lopen, stop de run en kijk wat er uit zichzelf in de vijver gebeurt. Dit is je baseline. Zonder baseline kun je latere effecten niet goed beoordelen.
Probeer deze eerste run niet meteen te sturen. De bedoeling is juist dat je ziet hoe het systeem zich normaal gedraagt voordat je iets gaat veranderen.
Wat je ziet, moet je meteen proberen te verbinden met de ecologie van de vijver. O, N, P, F, B, D, C en S verwijzen niet naar losse getallen, maar naar waterkwaliteit, voedselbasis, afbraak en visgroei.
Vraag je dus niet alleen af welke waarde verandert, maar ook wat die verandering ecologisch betekent. Zie je vooral iets in de productielaag, in de waterkwaliteit, in de afbraak of in de reactie van de vissoorten?
Na de baseline kies je precies één parameter voor je eerste ingreep. Denk aan PU voor extra fosfaat, NU voor extra nitraat, OU voor extra zuurstof of AU voor extra visvoer. Herstart of reset de simulatie, kies één kleine verandering en voer daarna een nieuwe run uit.
Houd het klein en overzichtelijk. Het doel is niet om alles tegelijk te testen, maar om een effect zichtbaar en begrijpelijk te maken.
Laat de nieuwe run lopen, onderbreek hem op tijd en vergelijk daarna met je baseline. Let niet alleen op meer of minder, maar ook op wanneer een effect zichtbaar wordt, hoe sterk het is en of het tijdelijk of aanhoudend lijkt.
Werk bewust in volgorde: eerst noteer je wat opviel, daarna lees je de analyse, en pas daarna gebruik je de tutor als hulp bij de volgende stap. Zo blijft jouw eigen observatie het uitgangspunt.
Eén run is zelden genoeg. Een zinvolle proef roept bijna altijd een vervolgvraag op. Misschien wil je je eerste indruk bevestigen, misschien wil je hem juist tegenspreken, of misschien wil je scherper afbakenen waar het effect precies vandaan komt.
Wanneer je meerdere runs hebt, helpt de Experiment map om overzicht te houden. Zo wordt experimenteren geen losse activiteit, maar een kleine onderzoekslijn waarin de ene run voortbouwt op de andere.
Uitgebreide reflectie na de run: van losse uitkomsten naar ecologische betekenis, biologisch evenwicht en een volgende onderzoeksvraag.
Kijk na afloop niet alleen naar de eindtoestand, maar opnieuw naar het verloop van de run. Welke parameter werd veranderd, wat gebeurde er als eerste, en wat leek pas later zichtbaar te worden? Zo leer je opnieuw zien dat een vijver niet lineair reageert, maar via ketens en vertragingen.
Dat helpt om onderscheid te maken tussen een vroeg signaal en een later doorwerkend effect.
Bekijk je experimentele run niet op zichzelf. Vergelijk met een eerdere baseline-run of met een contrasterende tweede run. Vraag je af welke verschillen echt relevant zijn en welke slechts kleine schommelingen zijn. Soms zie je vooral een verschuiving in waterkwaliteit, soms in voedselbasis, en soms nog nauwelijks in visgroei maar wel al in de voorwaarden daarvoor.
Een goede vergelijking gaat daarom niet alleen over meer of minder, maar ook over timing, stabiliteit en samenhang.
Vertaal de uitkomsten terug naar de ecologie van de vijver. Een stijging van algen betekent nog niet automatisch een betere vijver. Een tijdelijke winst voor één vissoort kan tegelijk nieuwe druk geven op zuurstof, afval of biologisch evenwicht. Kijk dus niet alleen naar opbrengst, maar naar samenhang in de kringloop.
De kernvraag is welke schakel in de vijver het sterkst geraakt werd: productielaag, waterkwaliteit, afbraaklaag of vislaag.
Koppel je uitkomsten terug aan de twee vissoorten. De zilverkarper is sterk verbonden met algenproductie en plantaardig materiaal in het water. De gewone karper gebruikt een bredere, meer bodemgerichte voedselbasis en reageert ook anders op extra voer. Daardoor kan dezelfde ingreep heel verschillend uitwerken voor beide soorten.
Juist dat verschil maakt de simulatie biologisch en didactisch interessant: niet elke verbetering voor de ene soort is automatisch gunstig voor de andere.
Nu komt de hoofdvraag van de tutorialreeks terug: welke ingrepen helpen de vijver productief te blijven zonder hem te ontregelen? Een ingreep kan op korte termijn aantrekkelijk lijken en toch op langere termijn riskant blijken. Daarom kijk je niet alleen of iets groeide, maar ook of het systeem stabieler, kwetsbaarder of eenzijdiger werd.
Reflectie na de simulatie is dus geen losse nabespreking, maar een terugkeer naar het ecosysteemdenken van het begin.
Een goede simulatie-uitkomst sluit het denken niet af, maar opent een volgende vraag. Misschien wil je dezelfde ingreep kleiner maken, juist een contrasterende ingreep proberen, of dezelfde run nog eens uitvoeren met gerichtere observatie. Zo groeit van losse runs langzaam een kleine onderzoekslijn.
De tutor helpt je dus niet om te snel een definitief oordeel te vellen, maar om de volgende proef scherper en bewuster te kiezen.
Je ziet hier lesmateriaal over hoe je vissen kunt kweken met een losse compacte 'simulator' waar een wiskundig model aan ten grondslag ligt. Het wiskundig model is ingebed in een simulatiesysteem en in een experimenteel tutoring systeem.
Je ziet hier een losse compacte 'simulator' waar een wiskundig model aan ten grondslag ligt. Het wiskundig model is ingebed in dit simulatiesysteem. Het model is een 'viskweekvijver'. Het gedrag van biologische en scheikundige processen in een viskweekvijver kan met dit model worden nagebootst, gesimuleerd, voor onderwijsdoeleinden. Een leerling kan ingrijpen in processen. De simulatie-run kan onderbroken worden; en worden voorgezet. De tijd loopt van 1 januari tot 31 december.
Piet van Schaik Zillesen heeft dit met een team van de Stichting Leerplanontwikkeling Enschede (SLO) rond 1989 ontwikkeld [Referentie: P. van Schaik Zillesen, A. Hartsuijker, J. Hondebrink en V. Labordus, Informatica project Voortgezet Onderwijs, Natuuronderwijs 12-16 jarigen. 'Een vijver in de computer', SLO, 1989, ISBN 90 329 0809 X. Werkboek en floppy].
Rond 2013 heeft Rik Min het model in Java op het internet gezet bij de Universiteit Twente. Faculteit Toegepaste Onderwijskunde, onderzoeksgroep van de vakgroep onderwijskundige 'Instrumentatietechnologie']. Nu is het in JavaScript geschreven. Oorspronkelijk komt het wiskundige model van wetenschappers uit de Sovjet Unie [Svirezhev et al., 1984].
Zilverkarpers (Hypophthalmichthys molitrix) zijn planteneters. Ze voeden zich voornamelijk met fytoplankton, algen en waterplanten. Deze soort is speciaal aangepast om grote hoeveelheden plantaardig materiaal te filteren uit het water.
Gewone karpers (Cyprinus carpio) zijn daar en tegen omnivoren. Dit betekent dat ze zowel plantaardig als dierlijk voedsel eten. Hun dieet kan bestaan uit algen, waterplanten, insectenlarven, schelpdieren en zelfs aas. Gewone karpers zijn veelzijdige eetgedragingen die ze in staat stellen zich aan verschillende omgevingen en voedselbronnen aan te passen.
Dus, terwijl zilverkarpers zich enkel op plantaardig voedsel richten, hebben gewone karpers een breder dieet dat ook dierlijk voedsel omvat.
In het water kunnen verschillende stoffen opgelost zijn: zuurstof (O), fosfaat (P) en nitraat (N). Dat zijn meststoffen. Algen en wieren zijn hele kleine groene plantjes, waterplantjes (phytoplankton) (F). Algen zijn voedsel voor de zilverkarpers. Algen groeien door licht. Overdag. En maken uit water en kooldioxide hun eigen voedsel. Daarbij komt zuurstof vrij. Dat heet photosynthese. 's Nachts verbruiken algen hun voedsel en nemen ze zuurstof op. Dan heb je nog dierlijk afval, Detritus (D). Afval wordt gebruikt voor micro-organismen, zoals bacterien en schimmels.
Vissen worden niet alleen in de natuur gevangen, ze worden tegenwoordig ook vaak "gekweekt": in zogenaamde viskweekvijvers. Bekend zijn kweekvijvers voor forel; die kun je in de vakantie als toerist soms bezoeken.
De eigenaar van een viskweekvijver wil natuurlijk zo veel mogelijk vis zien te krijgen tegen zo laag mogelijke kosten. Dat geldt voor alle ondernemers, of ze nu broden, Lego-dozen, rozen of bromfietsen produceren.
Zo'n kweekvijver is een ingewikkeld geheel. Vissen hebben voedsel nodig. Welk voedsel hangt af van de soot vis. Vissen hebben ook zuurstof nodig. En ze produceren afval. De kwaliteit van het water is van groot belang. Ook de temperatuur van het water en de hoeveelheid (zon) licht hebben invloed. En al die processen duren nogal lang: pas na dagen of weken wordt duidelijk wat de gevolgen zijn. Kortom: een ingewikkeld geheel.
In de laatste jaren wordt bij dergelijk onderzoek de computer veel gebruikt. Een computer kan namelijk razendsnel met getallen omgaan, rekenen dus. Alle gegevens die de biologen -onderzoekers hebben gevonden worden "in de computer gestopt". Beter gezegd: Alle verbanden tussen de factoren die een rol spe/en in de kweekvijver worden ingevoerd in de computer.
Als in de computer veel van deze verbanden gestopt zijn wordt het mogelijk om zittend achter de computer "proeven te doen". Elke verandering die je in do factoren aanbrengt kan de computer razendsnel doorrekenen en je ziet dan op het scherm wat de gevolgen zijn. Men doel dus alsof er een vijver in de computer zit.
De baas van een kweekvijver moet van al deze zaken verstand hebben. Maar hij of zij hoeft niet alles zelf te onderzoeken. Beroepsonderzoekers, in dit geval biologen, kunnen hierbij helpen. In speciale onderzoeksvijvers kunnen zijn alle factoren die van belang zijn zorgvuldig nagaan.
Neem bijvoorbeeld het volgende: Zilverkarpers zijn vissen die zich voeden met algen, kleine groene plantjes. Algen hebben mest nodig, vooral fosfaat en nitraat. De onderzoekers gaan dan na hoeveel mest en welke soort-je het best kunt toevoegen. Dat levert "verbanden" op, verbanden tussen hoeveelheid mesttoevoer en hoeveelheid algen. Al deze verbanden komen tot uiting in de tijd. Biologische processen duren, zoals gezegd, meestal tamelijk lang.
De computerprogramma's gaan over het leven in (vis)kweekvijvers. Om met deze programma's te kunnen werken moet je het een en ander weten over het leven in het water. Dat staat in dit stuk "Wat je van biologie moet weten". Het meeste heb je al gehad: in dat opzicht is dit stuk een herhaling.
Het nieuwe dat hierin voorkomt is niet moeilijk.
Een vijver is een voorbeeld van 'oppervlaktewater': water dat zich op de oppervlakte van de aarde bevindt. Oppervlaktewater staat dus in contact met lucht.
De simulator zelf heeft grafische output en enkele animaties-objecten. Plus drie 'parallelle instructies'. De introductie, de instructie en de opdrachten zijn ontworpen conform de 'Parallelle Instructie' theorie van Min en de 'Cognitive Laod' theorie van Mayer [R. Min, de PI-theorie, 2004, R. Maijer, the Cognitive Load, 2002]. De volledige parallelle instructieset is bij deze versie van de viskweekvijver weggelaten.
Het wiskundig model is van de Universiteit Wageningen en heeft circa 40 variabelen, 11 integraalvergelijkingen (voor C, S, D, F, etc.) en circa 10 interventie-mogelijkheden (o.a. PU, NU en OU), waarbij de tijd (t) loopt van 0 tot 365 dagen. Je kunt het dag-nacht-ritme en (dus) de lichtinval in de vijver goed zien. De extinctie-functie, de instraling, geeft aan hoe hoe helder het water is. Die fluctueert met het dag-nacht-ritme. Bij 0 is het water helder; bij 1 is het water zeer vies. Naar mate er minder licht is/komt, wordt het zicht beperkt. Naar mate de extinctie hoger is, wordt het licht minder.
NAWOORD:
Ik ben een groot voorstander van evolutionair ontwikkelen van systemen [R.J.H. Tolido, 'Het evolutionair ontwikkelen van informatiesystemen', CAP Volmac, Academic Services, 1996]]. Ook dit keer heb ik met deze stap voor stap werkmethode (en daardoor voortschrijdend inzicht) veel met JavaScript kunnen ontdekken. Ik ging van versie 0.0x, het eerste concept, naar versie 1.0 en 2.0.
Hierbij speciaal dank aan Piet v. Schaick Zillesen, bioloog & Jan de Goeijen Maar ook de studenten: Saskia Meulman, JS, AH, CW en AS. Eerste internet versie rond 2002: Daarna geupdated: 2004, 2010, 2019 en 2020. Weer latere versies: Restauratieproject: Start maart 2025. Grotendeels afgerond: april 2025. Eindversie december 2025.
REFERENTIES:
Rik Min, Enschede 30 april 2025; speciale versie voor project X: 19 maart 2025; update 21 februari 2026
In deze fase ga je het systeem echt onderzoeken. Je werkt steeds volgens een experimentcyclus.
Ga naar de simulatie en laat het systeem eerst een tijdje lopen zonder iets te veranderen. Zo krijg je een eerste indruk van het gedrag van de vijver.
In het model zie je verschillende variabelen die samen het ecosysteem vormen.
Deze variabelen beïnvloeden elkaar voortdurend.
Je kunt als gebruiker ingrijpen in het systeem door parameters te veranderen.
Met deze interventies kun je experimenten uitvoeren.
Voer eerst een run uit zonder veranderingen. Dit is je baseline.
De baseline laat zien hoe het systeem zich normaal ontwikkelt.
Reset de simulatie. Verander nu één parameter een klein beetje.
Laat de simulatie opnieuw lopen en vergelijk met je baseline.
Door meerdere runs te vergelijken kun je patronen ontdekken.
Let vooral op:
Gebruik nu de analysefunctie van de tutor om je run te evalueren.
Daarna kun je een nieuwe interventie proberen.
Je hebt nu geleerd hoe je met de simulator kunt experimenteren.
Door systematisch parameters te veranderen kun je begrijpen hoe het ecosysteem werkt.
TIP 1: Kijk eerst even naar het gedrag van een vijver zonder vissen. Start en laat de tijd gewoon eens lopen van 0 tot de lente, de zomer en de herst, in totaal 365 dagen. Klik daarvoor bij de simulator op 'Doorgaan'.
Het blauwe blokje geeft een indicatie voor het dag-nacht-ritme; en dientengevolge de instraling en de gemiddelde dag-temperatuur. Het rode blokje is een indicatie voor de algengroei (phytoplankton) (F). Algengroei is eigelijk vervuiling. Deze twee blokjes dienen alleen maar als indicatie voor een verandering. De twee andere blokjes geven de hoeveelheid karpers en de hoeveelheid zilverkarpers aan. De vijver begint met nul vissen. De juiste waardes voor de acht belangrijkste variabelen kun je onder de grafiek. De interventiemogelijkheden daar weer onder. TIP 2: Daarna kun je de vijver - wederom zonder vissen - eens gaan bemesten! Of overbemesten. Weet je hoe je dat moet doen?
Neem bijvoorbeeld het volgende: Algen hebben mest nodig, vooral fosfaat en nitraat. De onderzoekers gaan dan na hoeveel mest en van welke soort- je het best kunt toevoegen. Dat levert 'verbanden' op, verbanden tussen hoeveelheid mestloevoer en hoeveelheid algen. Al deze verbanden komen rot uiting in de tijd. Biologische processen duren, zoals gezegd, meestal tamelijk lang.
TIP 3: Herstart en laat de tijd eens lopen tot de lente. Deponeer dan 50 kg aan karpers in de vijver. Wat blijkt? Karpers vervuilen de vijver. Zie je dat? Klopt dat?
TIP 4: Herstart en laat de tijd eens lopen tot de lente. Deponeer dan 50 kg aan zilverkarpers in de vijver. Wat blijkt? Zilverkarpers eten daarbij ook plantaardig afval. Zie je dat?
TIP 6: Als je (extra) visvoer (AU) geeft groeien de karpers in de zomer heel hard. (De zilverkarpers niet.)
TIP 7: Kies de viskweekvijver met 50 kg karpers en 50 kg zilverkarpers. Geef in april gedurende een maand eens een stoot fosfaat en een stoor nitraat: PU=0.4 kg/dag en NU = 1.4 kg/dag. Kijk wat er gebeurt.
TIP 8: Herstart het model eens met vissen, en laat de tijd drie maanden lopen. Dat is 90 dagen. Het is dan begin april, de lente. Stel de zuurstof inname (OU) vervolgens in op 4.0 eenheden/dagen; en Nitraat (NU) en Phosfaat (PU) op 1.0. Hou de visvoer inname (AU) vooralsnog op 0.0. Je ziet dat de ene soort heel anders reageert dan de andere soort. Doordat N, P en O begin april (door jou) zijn verhoogd, zie je dat het plantaardig voedsel toeneemt en dientengevolge het gewicht van de zilverkarpers! De karpers eten wat anders.
Bekijk goed de verschillen. Maak dus steeds notities. Vind je het opmerkelijk? De computer doet dat ook. Denk je dat je het snapt?
Enschede, 19 maart 2025; update 28 februari 2026
Eerst wat algemene opdrachten (B.1 t/m/ B.12):
Opdracht B.1
Bedenk een voorbeeld van water in de natuur dat geen oppervlaktewater is.
Opdracht B.2
De vijver in de computer meet 100 bij 100 meter en is 1 meter diep. Hoeveel m3 water bevat deze vijver?
We behandelen van een kweekvijver hierna het volgende:
Water met opgeloste stoffen
Lucht is een beetje oplosbaar in water: dat gebeurt aan het oppervlak van het water. Lucht bestaat voornamelijk uit stikstofgas en zuurstofgas. Verder bestaat lucht uit een klein beetje argon en uit een heel klein beetje koolstofdioxide. (Al deze gassen kun je niet zien en niet ruiken.) Voor het leven in een vijver zijn van belang:
Deze twee opgeloste gassen zijn niet alleen afkomstig uit de lucht boven de kweekvijver. Ook het leven van planten en dieren in de vijver heeft invloed. Dat zien we verderop.
Opdracht B.3
Bedenk een manier om de hoeveelheid opgeloste zuurstof (het zuurstofgehalte) in water te vergroten.
Opdracht B.4
In "vervuilde" lucht zitten ook andere gassen en soms ook roetdeeltjes. Denk je dat dan het water van de kweekvijver hierdoor ook vervuild wordt? Waarom?
Niet alleen gassen zijn in het water opgelost, maar ook allerlei vaste stoffen. Voor de kweekvijver zijn van belang:
Fosfaat en nitraat zijn grijs/witte vaste stoffen. In water opgelost zijn ze kleurloos: je kunt ze dan dus niet meer zien.
Fosfaat en nitraat zijn voorbeelden van mineralen, stoffen die in de grond zitten. Het zijn ook voorbeelden van meststoffen, ze zijn namelijk noodzakelijk voor de groei van algen, zie het volgende stuk: Algen.
Ze komen in de natuur voor, ze ontstaan bijvoorbeeld uit plantenresten. Maar ook worden ze in een fabriek gemaakt: kunstmest. We zullen de namen fosfaat/nitraat, mineralen en meststoffen verder door elkaar gebruiken.
In kweekvijvers wordt het water voortdurend langzaam ververst: er stroomt water in en er stroomt water uit, net als in een zwembad.
Opdracht B.5
Stel dat je de hoeveelheid fosfaat (het fosfaatgehalte) in een kweekvijver wilt vergroten. Hoe jun je dat doen?
Algen
In oppervlaktewater leven bijna altijd algen: heel kleine groene plantjes. (Ze worden ook wel wieren genoemd.) Als de omstandigheden gunstig voor hen zijn kunnen er zo veel ontstaan dat het water helemaal groen of blauw-groen wordt.
Net als groene planten op het land leven algen als volgt:
Ze groeien, ze vermedigvuldigen zich en ze gaan dood. (Algen vermedigvuldigen zich meestal door deling: ze splitsen zich in tweeen.) Voor hun leven hebben ze hetzelfde nodig als landplanten:
Als er licht is (overdag dus) dan maken ze uit water en koolstofdioxide hun eigen voedsel. Daarbij komt zuurstof vrij. Dit proces heet fotosynthese. (Synthese betekent: iets maken, en foto betekent: met licht. Fotosynthese betekent: iets maken met behulp van licht.) In een schema:
licht
Water + koolstofdioxide à voedsel + zuurstof
Als er geen licht is, s nachts dus, verbruiken algen (een deel van) het overdag gemaakte voedsel. Daarbij nemen ze zuurstof uit het water op. Dan gebeurt het omgekeerde als bij de fotosynthese.
Een gedeelte van de voedselstoffen zet de plant om in bouwstoffen. Als mineralen zijn fosfaat en nitraat daarbij belangrijk. Deze opgeloste stoffen worden door algen opgenomen en dus gebruikt bij het maken van bouwstoffen.
We kunnen al deze factoren op verschillende manieren opschrijven. Een manier die ook in het computerprogramma gebruikt wordt is het blokkenschema:
Let op:
Dit blokkenschema kan nog aangevuld worden. De pijlen die de verbanden aangeven kunnen we nog verduidelijken.
xxxx betekent: wordt opgenomen door ..... xxx betekent: wordt afgestaan door .....
Opdracht B.6
a. Zet de pijlen in het schema o (opgenomen door) of a (afgestaan door). Doe dat eerst voor de processen overdag. (Het onderste blok in het schema laten we even rusten.)
b. Hetzelfde voor de processen die voornamelijk s nachts gebeuren.
Opdracht B.7
Wat denk je zal het gevolg zijn als in een vijver met algen extra fosfaat en nitraat opgelost wordt?
Opdracht B.8
Als er plotseling erg veel algen ontstaan spreekt men van een algenplaag (of van "algenbloei"). Een algenplaag maakt het water s nachts arm aan zuurstof. Waardoor? Wat zal het gevolg zijn voor vissen in dat water?
Opdracht B.9
Als het water troebel wordt (ondoorzichtig), krijgen de algen die niet aan de oppervlakte leven het moeilijk. Hoe komt dat?
Plantaardig en dierlijk afval: schimmels en bacterien
Alle organismen gaan een keer dood, ook de planten en dieren in een kweekvijver. De stoffelijke resten noemen we afval. Dit afval dient weer als voedsel voor heel kleine organismen (micro-organismen), namelijk voor bacterien en schimmels.
Bacterien zijn organismen die zo klein zijn dat je ze alleen maar met een sterk vergrotende microscoop kunt zien.
Ze leven ook in water, in enorme aantallen en in vele soorten.
Ze leven vooral van afval: gestorven dieren en planten. De resten van dode algen bijvoorbeeld worden door bacterien veranderd in stoffen als fosfaat, nitraat en koolstofdioxide. Hierbij verbruiken bacterien zuurstof.
(Overigens: bacterien hebben een slechte naam. Dat is niet terecht. Er zijn maar enkele bacteriesoorten die voor de mens gevaarlijk zijn. Alle andere soorten zijn onmisbaar voor het leven op aarde.)
Schimmels zijn wel zichtbaar voor het blote oog. Deze organismen vervullen in een vijver ongeveer dezelfde rol als bacterien: ze veranderen afval in andere stoffen. Schimmels verbruiken hierbij zuurstof.
(Overigens: de vruchtlichamen van sommige schimmels op het land ken je wel: paddestoelen.)
Opdracht B.10
In het blokkenschema van opdracht B.6 hadden we de pijlen met het onderste blok weggelaten. Teken deze pijlen nu aan de hand van de tekst hierboven. Let op: deze pijlen betekenen nu: in het ene geval "opgenomen/afgestaan door" en in het andere geval "veranderd in". Zet er dus maar geen o en a bij.
Watervlooien en bodemdieren
In een vijver leven niet alleen planten vooral algen-, maar ook zeer veel dierlijke organismen. Voor de vijvers die in het computerprogramma zitten zijn van belang:
Watervlooien
Dat is een verzamelnaam voor vele soorten kleine beestjes die in het water leven. Ze zwemmen in het water.
Bodemdieren
Ook een verzamelnaam voor vele verschillende soorten diertjes die op of in de bodem van de vijver leven. (Een bekende soort is Tubifex dat vaak als voer voor aquariumvissen wordt gebruikt.)
(Overigens: de wetenschappelijke naam voor watervlooien is: zooplankton. En bodemdieren heten in de biologie: zoobenthos.)
Vissen
Niet alle vissoorten eten hetzelfde. (Landdieren eten ook niet allemaal hetzelfde voedsel.) Een vis als de zilverkarper eet plantaardig voedsel, algen.
Een vis als de karper eet bij voorkeur kleine bodemdieren.
En een vis als de snoek eet vooral andere vissen: het is een roofvis.
Verder verbruikt een vis zuurstof uit het water. En vissen produceren afval.
Opdracht B.11
Denk je dat je in een kweekvijver zilverkarpers en karpers kunt grootbrengen? Waarom (niet)?
Opdracht B.12
Dezelfde vraag voor zilverkarpers en snoeken
Biologen noemen het aantal kilogram van een organisme de biomassa. Als er dus bijvoorbeeld 125 kg algen in een vijver aanwezig is zeggen biologen dat de biomassa algen 125 kg is.
Karper, ook: schubkarper of boerenkarper, de algemene zoetwatervis Cyprinus carpio uit de familie van de karpers, gekenmerkt door o.a. vier voeldraden bij de bek, een lange rugvin met ca. 25 vinstralen en een geelbruine kleur. De karper wordt 75 -120 cm lang en voedt zich met plankton en bodenorganismen (wormen, muggelarven enz.). De wijfjes worden meestal geslachtsrijp na vier jaar, de mannetjes na drie jaar. De paaitijd valt in mei-juni, doch van het broed komt in ons koude klimaat meestal niet veel terecht. De karper is afkomstig uit Zuidoost Azie en wordt als consumptievis geteeld. In Nederland en Belgie wordt de karper ook als pootvis ten behoeve van de sportvisserij geteeld. De wettelijke minimummaat voor het vissen met de hengel is in Nederland 35 cm, een lengte die de vis na ca. vier jaar bereikt, in Belgie 25 cm (na twee a drie jaar).
Je hebt het stuk ..... Wat je van biologie moet weten xxx doorgenomen en de opdrachten daarin gemaakt.
In deze eerste simulatie heb je de gelegenheid om te wennen aan vijversimulaties. De "Algenvijver" is namelijk met opzet simpel gehouden: in de vijver leven alleen algen, geen watervlooien, bodemdieren, vissen.
In deze vijver gaan we alleen maar na waardoor de groei van algen beinvloed kan worden.
Opdracht 1.1
xxxx xxx "xxxx" in de computer en zet deze aan. Het programma wordt nu in het geheugen van de computer geladen. Dat duurt even. Na enige tijd verschijnt de titel VIJVER op het scherm. Druk dan op de <xxxx> toets. Linksboven zie je de cursus op "xxx" staan. Druk je nu op <xxx> dan komt er een submeny xxxx. Ga je met een xxxx naar beneden naar "Algemeen" en druk je op <xxx> dan krijg je een korte uitleg. Als het goed is ken je de inhoud al.
xxxx weer op <xxx>. Verplaats dan de cursor naar "xxxx" en druk op <xxx>. Je ziet dan een submenu met de vijf vijvers.
Opdracht 1.2
Ga met een xxxx naar benedeb naar "Algen" en druk op <xxxx>. Dan zie je een tekening die de "onderdelen" (de samenstelling) van de Algenvijver voorstelt. Bovenaan komt een nieuwe menubalk. De cursor staat op "xxxx". Druk je op <xxx> dan zie je een submenu: "Deze vijver" en "Bediening". Ga naar "Deze vijver" en druk op <xxx>. Dan krijg je een uitleg van de Algenvijver. Door nog eens op <xxxx> te druken komt de tekening terug. Druk nu op (cijfer) toets <2>. Dan zie je het blokkenschema dat je al in opdracht B.6 hebt leren kennen. Scherm 2 toont steeds een blokkenschema. Door <1> in te drukken krijg je "scherm 1", de tekening. Met <2> krijg je "scherm 2", het blokkenschema.
In de blokken op het scherm zie je getallen staan. Dat zijn aantallen kilogrammen (kg) van de "onderdelen: van deze vijver. (Alleen de hoeveelheid licht, de "instraling", wordt niet in kg uitgedrukt.)
Met deze samenstelling starten we straks onze algenvijver. De startdatum is 1 april; dat zie je onderaan scherm 2 staan. Vul deze getallen in onder "1 april" in tabel 1.1.
1 april
(kg)
1 mei
Verschil
(+,0,-)
1 juni
Zuurstof
Nitraat
Fosfaat
Afval
Schimmels
Bacterien
Opdracht 1.3
In de "xxx" staat de cursor op "xxx).
Met een xxx-toets kun je naar andere kopjes gaan. Ga naar menukeuze "TIJD". Als je dan de <xxxx> toets indrukt gaat de tijd lopen: de computer berekent (vijf keer per etmaal) de hoeveelheden. Doe dat. Lees wel direct verder!
De tijd loopt tot 1 mei; dan stopt het programma uit zichzelf. (Je kunt zelf de tijd eerder stilzetten door opnieuw op de <xxxx> toets te drukken. Door daarna nog een op deze toets te drukken loopt de tijd weer verder.)
Het programma geeft je vijf keer per dag de aantallen kilogrammen.
Opdracht 1.4
Als 1 mei bereikt is vul je in tabel 1.1 de getallen (de waarden) in in de kolom "1 mei". Zijn in de algenvijver na 30 dagen de hoeveelheden duidelijk toegenomen (+) of duidelijk afgenomen (-) of ongeveer hetzelfde (0) gebleven?
Vul de kolom "verschil" in tabel 1.1 op deze manier in.
Opdracht 1.5
Je ziet een submenu: "Deze maand nog eens bekijken" en "Volgende maand". Ga met een xxxx naar "Deze maand nog eens bekijken" en druk op <xxxx>.
We bekijken de maand april vervolgens in grafieken.
Daarvoor druk je op toets <3>. Dan verschijnen de grafieken voor de aantallen kilogrammen algen, zuurstof, fosfaat en nitraat, voor de maand april.
Opdracht 1.6
Om de grafiek (en) op je gemak te kunnen bekijken is het handig om van het scherm een print te maken.
In de regel krijg je van je docent een kopie van deze, al eerder gemaakte print.
Plak deze print in.
(Als aan he computer een printer aangesloten is kun je die print zelf maken. Dat gaat als volgt.
Zet de printer aan.
Verplaats de cursor van "TIJD" naar "PRINT" en druk op <xxxx>. Ga dan met een xxxx naar "Print deze pagina" en druk dan op <xxxx>.
Als de print klaar is zet je de cursor weer op "TIJD".)
We hebben nu de algenvijver een maand z n gang laten gaan. Zou de vijver nog opvallend veranderen als we de tijd verder laten lopen? Dat gaan we nu onderzoeken.
Opdracht 1.7
Laat de tijd verder lopen tot 1 juni.
Doe dat als volgt.
Via toets <2> ga je terug naar het blokkenschema. Druk op <xxxx>. De cursor moet staan op "Volgende maand". Druk op <xxxx>.
Door <3> in te drukken kun je het verloop van de grafieken volgen.
Op 1 juni stopt het programma uit zichzelf.
Ga dan met een xxxx naar "Deze maand nog eens bekijken" en druk op <xxxx>.
Opdracht 1.8
Druk (zo nodig) op <2> voor de waarden op 1 juni. Vul in tabel 1.1 deze getallen in. Vergelijk deze getallen met die van de toestand op 1 mei en zet in de kolom "verschil" of er een duidelijke toename (+), een duidelijke afname (-) is of dat er weinig veranderd is (0).
We hebben de vijver nu twee maanden aan z n lot overgelaten. We hebben gezien dat de hoeveelheid algen met ongeveer de helft is toegenomen, van 100 naar 160 kg. Dat is weliswaar een behoorlijke toename maar als we in deze vijver algen- etende vissen zouden willen kweken, dan zou er al gauw een tekort aan algen ontstaan. Hoe zouden we de algengroei kunnen bevorderen?
Opdracht 1.9
Wat zou jij doen om de algengroei te bevorderen?
De manier om algengroei te bevorderen is: extra meststoffen toevoegen, dus extra nitraat en fosfaat. Elke dag wordt er dan een kleine hoeveelheid van deze mineralen toegevoegd aan de vijver. Dat kan makkelijk in de waterinlaat van de vijver. We gaan met de computer zien wat er dan gebeurt.
Opdracht 1.10
Hoe kan de computer "weten", wat er zal gebeuren als je extra nitraat/fosfaat toevoegt?
Biologen-onderzoekers hebben vastgesteld dat om de algengroei te bevorderen je zowel nitraat als fosfaat moet toevoegen. (De beste verhouding is: ongeveer vijf keer zoveel nitraat als fosfaat.)
In de volgende opdrachten kun je zien wat de gevolgen zijn als je:
Het is voldoende om steeds de tijd 20 dagen te laten lopen.
De resultaten gaan we invullen in tabel 1.2.
De waarden voor de toestand op 20 april zonder mesttoevoer zijn in de tabel al ingevuld. Omdat de getallen zo schommelen in de loop van een etmaal hebben we er ca. (circa = ongeveer) voorgezet.
Tabel 1.2
20 april zonder mest
20 april
+ 0.7 kg nitraat
+ 0.15 kg fosfaat
ca. 136
ca. 103
ca. 0.6
ca. 0.25
ca. 91
Opdracht 1.11 Algengroei door extra nitraat?
Om de algenvijver opnieuw te starten ga je in de menubalk met de cursor naar "EINDE" en druk je op <xxxx>. Ga dan met de cursor naar "Herstart" en druk op <xxxx>.
Verplaats dan de cursor naar "TIJD" maar druk dan nog niet op <xxxx>, want dan zou de tijd gaan lopen.
Eerst gaan we extra nitraat toevoegen.
Dat doe je door op functie-toets <F3> te drukken.
Je typt dan 0.7 in en drukt op <xxxx>.
(Typ niet: 0.7 kg, want kg staat er al.)
Door nog eens op <F3> te drukken kun je controleren of je het goed gedaan hebt. Druk dan weer op <xxxx>. Met toets <2> ga je naar scherm 2. Als je nu op <xxxx> drukt gaat de tijd lopen: het computerprogramma begint nu te rekenen. OP 20 april stop je de tijd door weer op <xxxx> te drukken. Stop de tijd s nachts! Kom je per ongeluk op 21 april, dan is dat niet erg. Maar ook dan stop je s nachts. (Ondertussen kun je met <3> kiezen voor het kijken naar de grafieken. Met <2> zie je weer het blokkenschema.)
Vul de hoeveelheden in in tabel 1.2.
Opdracht 1.12 Algengroei door extra fosfaat/
Herstart de algenvijver net als in opdracht 1.11.
Ga dan in plaats van nitraat extra fosfaat toevoegen.
Druk daarvoor op <F2>.
Type als extra fosfaat-toevoeging in: 0.15.
Druk op <xxxx>/
Door nog eens op <F2> te drukken kun je controleren of je het goed gedaan hebt. Druk dan weer op <xxxx>. Met toets <2> roep je scherm 2 op. Door op <xxxx> te drukken gaat de tijd lopen. Stop op 20 (of 21) april, opnieuw s nachts. (Met <3> kun je het verloop van de grafieken volgen.)
Vul de waarden in in tabel 1.2.
Opdracht 1.13 Algengroei door extra nitraat + fosfaat?
Herstart de algenvijver net als in opdracht 1.11
Nu gaan we en extra nitraat en extra fosfaat toevoegen. Kies met <F3> voor 0.7 kg extra nitraat. Kies met <F2> voor 0.15 kg extra fosfaat. Met toets <2> ga je naar scherm 2. Door op <xxxx> te drukken gaat de tijd lopen. Kijk hierbij vooral naar de grafieken, met <3>. Stop op 20 (of 21) april, s nachts.
Je kunt het programma als volgt beeindigen:
Opdracht 1.14
Bekijk tabel 1.2. goed en beantwoord de volgende vragen:
Opdracht 1.15
Welke van de volgende beweringen a,b is waar en welke niet?
Let op
Scherm 2 liet steeds een blokkenschema zien. Maar ook zag je hoe de getallen (de waarden) in de tijd veranderden. Daarom kun je scherm 2 ook een rekenblad (Engels: "spread- sheet") noemen.
Computers zijn zeer geschikt om met "rekenbladen" te werken: ze kunnen razendsnel de in het programma ingevoerde verbanden tussen de waarden doorrekenen.
In deze vijver-simulatie breiden we de Algenvijver uit: we laten er zilverkarpers in rondzwemmen. Zilverkarpers zijn vissen die planten eten, vooral algen. Zilverkarpers verbruiken verder zuurstof en ze produceren zoals elk leven wezen- ook afval.
We beginnen met 100 kilogram zilverkarpers. Deze vissen worden als kleine visjes in de vijver uitgezet. Het is onze bedoeling dat ze groot en dik worden. Een toename in de biomassa zilverkarper komt dus niet doordat ze zich vermedigvuldigen, zoals dat bij algen het geval is.
In deze computer- simulatue voegen we dezelfde hoeveelheden nitraat en fosfaat toe als in vijver 1, de algenvijver.
We gaan kijken wat de gevolgen zijn doordat er nu zilverkarpers in de vijver leven.
Opdracht 2.1
Herhaal opdracht 1.1
Kies dan "Zilverkarper" en druk op <xxxx>. Dan zie je een tekening, horend bij toets <1>. In de menubalk staat de cursor op xxxx. Door op <xxxx> te drukken kun je die uitleg krijgen. Druk nu op toets <2> voor scherm 2.
Je ziet dan het onderstaande blokkenschema.
Opdracht 2.2.
Opdracht 2.3
Noteer de aantallen kilogrammen die in de blokken staan in onderstaande tabel onder "1 april".
Tabel 2.1
1 april (kg)
1 mei (kg)
1 juni (kg)
1 juli (kg)
ZILVERKARPER
Opdracht 2.4
We gaan nu de tijd laten lopen.
Maar eerst moeten we de mesttoevoer regelen, net als in vijver 1. Dat doen we als volgt:
Druk op <F2> en kies een fosfaat- toevoeging van 0.15 kg per dag. Controleer dit door nogmaals op <F2> te drukken. Druk op <F3> en kies een nitraat- toevoeging van 0.7 kg per dag. Controleer dit door nogmaals op <F3> te drukken. Dan ga je met de cursor naar "TIJD" en start je de tijd door op <xxxx> te drukken. Met de toetsen <3>, <4> en <5> kun je het verloop van de grafieken volgen. Met toets <2> zie je de getallen. Op 1 mei stopt het programma vanzelf. Vul het aantal kilogrammen in in tabel 2.1.
Opdracht 2.5
Laat de tijd weer verder lopen tot 1 juni. (Met <3>, <4> en <5> kun je het verloop van de grafieken volgen.) Er zijn dan dus twee maanden voorbij. Noteer het aantal kilogrammen in tabel 2.1.
Opdracht 2.6
Laat nu nog een maand voorbijgaan.
Laat dus de tijd verder lopen tot 1 juli.
Noteer het aantal kilogrammen in de vierde kolom van de tabel.
Hoeveel kilogram zilverkarper hebben we nu meer dan bij het begin?
Opdracht 2.7
Met de toetsen <3>, <4> en <5> kun je de grafieken oproepen. Je krijgt van je docent kopieen van de printen van scherm 3 en scherm 4. Plak deze in. In de volgende opdrachten heb je deze grafieken soms nodig.
(maand april scherm 3 Ziverkarper)
(maand mei scherm 3 Zilverkarper)
(maand juni scherm 3 Zilverkarper)
(maand april scherm 4 Zilverkarper)
(maand mei scherm 4 Zilverkarper)
(maand juni scherm 4 Zilverkarper)
Opdracht 2.8
Bekijk de grafieken voor het aantal kilogram algen gedurende de drie maanden. Je ziet dat gedurende enige tijd de grafiek plat (horizontaal) is. Wanneer?
Het aantal kilogram algen verandert in die periode dus niet. Betekent dat dan dat er helemaal niets met de algen gebeurt? Wat gebeurt er dan wel?
(Overigens: In de wetenschap heet zo n toestand, met een Engels woord, een "steady state", een stabiele toestand. De algengroei is gelijk aan de algenafname; netto blijft de biomassa algen dus constant. Het woord "biologisch evenwicht" reserveren we voor een stabiele toestand over veel langere tijd.)
Opdracht 2.9
Je ziet in de grafieken (en in tabel 2.1) dat het aantal kg algen in de derde maand weer afneemt. Hoe komt dat?
Opdracht 2.10
We hebben gezien dat de vijver na 90 dagen ongeveer 650 kilogram meer vis had opgeleverd. Aan materiaal moest dan wel mest (nitraat en fosfaat) toegevoegd worden. Deze mest kost f0.50 per kilogram. Voor hoeveel gulden mest is in deze 90 dagen aan de vijver toegevoegd?
Opdracht 2.11
We kunnen met het computerprogramma ook nagaan wat de gevolgen zijn van overbemesting. Je leest wel eens in de krant dat veel kunstmest die in de landbouw gebruikt wordt, weggespoelt en in beken, vijvers en rivieren (en in het grondwater) terecht komt. We simuleren dit op de volgende manier:
Hetstart de "Zilverkarpervijver".
Kies met <F3> 2.0 kg extra nitraat per dag.
Hou de fosfaat- toevoeging op 0 kg, <F2> hoef je dus niet te bedienen. Laat de tijd lopen tot 20 april. Met <3>, <4> en <5> volg je de veranderingen van de grafieken.
Op 20 april gaan we ook extra (veel) fosfaat toevoegen. Met <F2> stel je 0.6 kg per dag in. Laat dan de tijd lopen tot 1 juni.
Je ontvangt van je docent printen van de grafieken voor deze overbemeste vijver. Plak deze in.
(maand april scherm 3 Zilverkarper)
Vijver 1, de "Algenvijver" (en ook vijver 2, de "Zilverkarpervijver") was nog niet helemaal "echt". In een echte vijver leven namelijk altijd ook andere kleine dierlijke organismen. In het stuk "Wat je van biologie moet weten" hebben we deze al genoemd: watervlooien en bodemdieren. Lees het stukje nog maar eens over.
In deze simulatie gaan we na hoe de algengroei beinvloed wordt door de aanwezigheid van watervlooien en bodemdieren.
Vissen zitten dus nog niet in deze vijver.
Opdracht 3.1
Kies uit de vijf vijvers "Watervlooien en Bodemdieren" en druk op de <xxxx> toets. Je ziet dan scherm 1. In de menubalk staat de cursor op xxxx. Door op <xxxx> te drukken kun je die uitleg krijgen. Druk op <2>: dan zie je onderstaand blokkenschema.
Opdracht 3.2
In het blokkenschema kun je zien wat de watervlooien en de bodemdieren opnemen en wat ze afstaan.
Opdracht 3.3
Noteer om tabel 3.1 in de kolom "1 april" de massa s die in het blokkenschema staan.
Tabel 3.1
WATERVLOOIEN
BODEMDIEREN
Opdracht 3.4
Daarna laten we de tijd lopen, maar eerst zorgen we voor mesttoevoer.
Met de <F2> toets kiezen we voor 0.15 kg fosfaat per dag.
Met de <F3> toets kiezen we voor 0.7 kg nitraat per dag.
Start dan de tijd. Op 1 mei stopt het programma vanzelf/
Noteer de massa s van 1 mei in tabel 3.1.
Opdracht 3.5
Met de toetsen <3>, <4> en <5> kun je het verloop van de grafieken volgen.
Vul in tabel 3.1 de waarden in voor 1 juni.
Opdracht 3.6
Je ontvangt van je docenten printen van de grafieken voor deze vijver van 1 april tot 1 juni. Plak deze in.
Bekijk deze grafieken en ook tabel 3.1 en beantwoord de volgende vragen.
(maand april scherm 3 Watervlooien/ Bodemdieren)
(maand april scherm 4 Watervlooien/ Bodemdieren)
(maand april scherm 5 Watervlooien/ Bodemdieren)
(maand mei scherm 3 Watervlooien/ Bodemdieren)
(maand mei scherm 4 Watervlooien/ Bodemdieren)
(maand mei scherm 5 Watervlooien/ Bodemdieren)
Opdracht 3.7
In deze vijver is het aantal kilogram bodemdieren enorm toegenomen. We kunnen op de computer naspelen wat er zal gebeuren als, bijvoorbeeld door een korte hevige ziekte, de hoeveelheid bodemdieren plotseling sterk omlaag gaat.
Dat doen we als volgt.
Herstart de Watervlooien- en Bodemdierenvijver,
Kies de nitraat- en fosfaattoevoer net als in de opdracht 3.4.
Laat de tijd lopen tot 3 mei: druk dan op <xxxx>.
Op 3 mei laten we een kleine ramp gebeuren.
Toets <F5> in.
Je typt dan een hoeveelheid van 1 (kg) bodemdieren in, een forse vermindering!
Laat dan de tijd weer verder lopen tot 1 juni.
Volg het verloop van de grafieken (scherm 4).
Je krijgt van je docent kopieen van de printen van scherm 3 en scherm 4 voor de maand mei. Plak deze in.
Verklaar het verloop van de hoeveelheid:
In vijver 4, de "Karpervijver", leven de volgende organismen:
Karpers zijn vissen die in hoofdzaak dierlijk voedsel eten. Verder verbruikt een karper natuurlijk zuurstof en produceert hij afval. De karpers worden in het voorjaar als jonge, kleine visjes in de vijver uitgezet. Het is onze bedoeling dat ze groot en dik worden: de biomassa karpers moet zo groot mogelijk worden.
Opdracht 4.1
Herhaal opdracht 1.1.
Kies uit de vijf vijvers nu de "Karper" en druk op de <xxxx> toets. Dan verschijnt scherm 1. In de menubalk staat de cursor op xxxx. Door op <xxxx> te drukken kun je die uitleg krijgen. Druk op <2>, dan verschijnt het volgende blokkenschema. (Daarin is vanwege de overzichtelijkheid een aantal pijlen weggelaten!)
Opdracht 4.2
Wat nemen karpers op volgens dit schema?
Opdracht 4.3
In het blokkenschema zijn de massa s van de begintoestand gegeven. Noteer deze in de kolom "1 april" van tabel 4.1.
Tabel 4.1.
KARPERS
Schimmels en
Opdracht 4.4
We laten nu de tijd lopen, maar eerst moeten we zorgen voor een geregelde mesttoevoer. Met de <F2> toets stel je een fosfaat-toevoeging van 0.15 kg per dag in. Met de <F3> toets stel je een nitraat- toevoeging van 0.7 kg per dag in. Start dan de tijd; op 1 mei stopt het programma uit zichzelf. (Met de toetsen <3>, <4> en <5> kun je het verloop van de grafieken volgen.) Noteer de aantallen kilogrammen in tabel 4.1.
Opdracht 4.5
Laat de tijd nu verder lopen tot 1 juni. Met de toetsen <3>, <4> en <5> kun je het verloop van de grafieken volgen. Noteer de massa s in tabel 4.1.
Opdracht 4.6
Je krijgt van je docent kopieen van een print van de grafieken. Plak deze in. Deze gebruik je, en tabel 4.1, bij de volgende vragen.
En in de tweede maand?
Bedenk een verklaring voor dit verschil?
(maand april scherm 3 Karper)
(maand april scherm 4 Karper)
(maand april scherm 5 Karper)
(maand mei scherm 3 Karper)
(maand mei scherm 4 Karper)
(maand mei scherm 5 Karper)
Opdracht 4.7
In een echte karpervijver gebruikt de kweker vaak de volgende techniek.
Hij of zij begint met vrij veel kleine karpervisjes. Na een maand wordt de helft er uit gehaald en in een andere vijver uitgezet. We kunnen iets dergelijks op de computer naspelen. Dat doen we als volgt.
Herstart de "Karpervijver".
Kies met <F2> 0.15 kg fosfaat- toevoer.
Kies met <F3> 0.7 kg nitraat- toevoer.
Kies nu met <F7> 500 kg karper, veel meer dus dan in opdracht 4.1.
Kies ook met <F5> 100 kg bodemdieren, als extra voer voor de karpertjes.
Laat dan de tijd lopen tot 3 mei.
Stel dan de biomassa karpers in met <F7> op 50 (kg).
Van je docent krijg je kopieen van de printen van de grafieken van scherm 3 en 4 voor de maand mei.
Plak deze in.
Verklaar het verloop van het aantal kg
In vijver 5, de "(Vis)kweekvijver", leven de volgende organismen:
In een (kweek) vijver leven allerlei organisme die als voedsel voor vissen kunnen dienen. Je kunt er best twee vissoorten tegelijk in kweken, wanneer ze verschillend voedsel eten. Dat is het geval met de combinatie karpers, die het liefst dierlijk voedsel eten, en zilverkarpers, die het liefst plantaardig voedsel eten. Deze vissen worden als kleine visjes uitgezet in een viskweekvijver en het is de bedoeling van de kweker dat ze groot en dik worden.
Opdracht 5.1
Stop dexxxxxxxx in de computer en zet deze aan. Het programma wordt nu in het geheugen van de computer geladen. Dat duurt even. Na enige tijd verschijnt de titel VIJVER op het scherm. Druk dan op de <xxxx> toets. (Links boven zie je de cursor op xxxx staan. Druk je op <xxxx> dan komt er een submenu. Ga je met een xxxx naar beneden naar "Algemeen" en druk je op <xxxx> dan krijg je een korte uitleg. Als het goed is ken je de inhoud al. Druk weer op <xxxx>.)
Verplaats dan de cursor naar "Vijvers" en druk op <xxxx>. Je ziet dan een submenu met vijf vijvers.
Kies met een xxxx voor "Kweekvijver". Druk op <xxxx>. Je ziet dan een tekening van deze vijver: scherm 1. Druk op toets <2>: scherm 2 laat het volgende blokkenschema zien. (Er hadden nog wel meer pijlen getekend kunnen worden, maar dan wordt het schema te onoverzichtelijk.)
Opdracht 5.2
We gaan vervolgens deze viskweekvijver gedurende vijf maanden op verschillende manieren beheren.
Het gaat er uiteraard om om een manier te vinden die tegen de laagste kosten de hoogste opbrengst aan vis heeft.
De volgende factoren kunnen we in het computerprogramma instellen:
(Dat visvoer bestaat uit bolletjes meel en eiwitten, pellets genaamd.)
(Dat heet ook wel "beluchting").
Hieronder staan acht verschillende manieren.
Als er acht computers zijn kunnen in acht leerlinggroepjes deze acht manieren kunnen uitgevoerd worden.
Manier
Toev. Fosfaat in kg/dag (F2)
Toev. Nitraat in kg/dag (F3)
Toev. Visvoer in kg/dag (F8)
Toev. Zuurstof in kg/dag (F9)
1
2
3
4
5
6
7
8
0.25
0.5
1.0
2.0
4.0
0
6.0
8.0
5.0
10.0
Stel de waarden in volgens de door jouw groepje gekozen manier.
Start dan de tijd en laat deze lopen tot 30 september.
Je kunt met de toetsen <3>, <4> en <5> het verloop van de grafieken zien. Met de toets <2> zie je de getallen. Probeer ondertussen het verloop te voorspellen.
Op 30 september geeft de computer je de totalen op een extra scherm. Namelijk de totalen van de toevoegingen en de totale hoeveelheden van de vissen (inclusief de beginhoeveelheden). Noteer deze totalen in tabel 5.1.
Tabel 5.1
LASTEN
BATEN
Totaal toegevoegd is:
Totale hoeveelheid
Fosfaat (kg)
Nitraat (kg)
Visvoer (kg)
Zuurstof (kg)
Zilverkarpers (kg)
Karpers (kg)
Opdracht 5.3
Alle extra s kosten geld.
Fosfaat en nitraat kosten f0.50 per kg.
Visvoer kost (ongeveer) f1,- per kg.
Beluchten kost (ongeveer) f3,- per dag. (De hoeveelheid lucht doet er niet veel toe. Lucht kost op zichzelf niets, maar je hebt een installatie nodig en de pomp moet draaien.)
Karpers leveren ongeveer f3,50 per kg op.
Zilverkarpers worden in Nederland alleen voor aquaria gekweekt.
Daarvoor geldt een prijs per stuk. Stel de kg-prijs maar op f10,-.
Bereken je winst (of verlies?)
Enschede, jan. 17, 2002; updated jan, 27, 2004; restaiuratie: 19 maart 2025; update 31 januari 2026
Wil je op een gegeven moment doorgaan met twee vismassa's (voor karpers zowel als zilverkarpers) klik dan (2 x 50 kg). Ga daarna gewoon door.
Herstarten doe je door links weer 'Simulatie' aan te klikken.