Hoofdstuk 8

8 Leven op aarde

- 8. 1 Een leefbare planeet
1 Enkele voorwaarden zijn:
- geschikte temperatuur,
- aanwezigheid van zuurstof,
- aanwezigheid van water,
- afwezigheid van gevaarlijke straling, - zwaa rtekracht,
- voedsel.
2
omstandig heden Mars Venus aarde
temperatuur 70 tot 0 graden C rond 450 graden C rond 15 graden C
Samenstelling atmosfeer 2,7 % N20,15%°295 % e02 3,5 % N2<0,01 % °295 % e02 78 % N220,95 % °20,03 % e02
aanwezigheid water nauwelijks(bevroren) geen wel
luchtdruk(atmosfeer) 1/100 90 1
3 Tussen de 0 en 100 oe is water vloeibaar. Aan de opper
vlakte van een planeet kan dus alleen vloeibaar water voorkomen, als er een temperatuur heerst die tussen deze beide waarden ligt. Aangezien de temperatuur op een planeet voornamelijk bepaald wordt door de hoeveelheid zonlicht, is de afstand van de zon tot de planeet van essentieel belang voor de aanwezigheid van vloeibaar water.
4 a Hypothese: Als gevolg van de straling van de zon ontstaan in de oeratmosfeer en oeroceaan aminozuren.
b Nee, deze experimenten sluiten niet uit dat er op Mars en Venus ooit leven kan zijn geweest. Oorspronkelijk verschilde de oeratmosfeer op de drie planeten vermoedelijk niet zoveel. Misschien is pas later de temperatuur op de planeten gaan veranderen.
5 a De kans op een meteorietinslag is afhankelijk van de oppervlakte van de planeet. Omdat de diameter van de aarde tweemaal zo groot is als die van Mars, is de oppervlakte van de aarde viermaal zo groot (oppervlakte = nr2). De aarde heeft dus vier keer zoveel kans op een meteorietinslag als Mars.
b In de atmosfeer van de aarde verbranden vrijwel alle meteorieten. Mars heeft geen atmosfeer, dus alle meteorieten geven een inslagkrater.
6 a De atmosfeer filtert röntgenstraling, gammastraling en ultraviolette straling uit de zonnestraling.
b De toename van de temperatuur wordt veroorzaakt door de absorptie van röntgen- en gammastraling in deze luchtlaag. Door de omzetting van straling in warmte, stijgt daar dan de temperatuur.
c In de stratosfeer neemt de temperatuur toe van ongeveer -50 tot 0 oe. De temperatuur van deze luchtlaag stijgt doordat het daar aanwezige ozon ultraviolette straling absorbeert en omzet in warmte.
7 a Op deze hoogte is de lucht veel ijler en ondervindt een vliegtuig minder luchtweerstand.
b Het vliegtuig zal bestand moeten zijn tegen een groot verschil in luchtdruk. Ook moeten de passagiers normaal kunnen ademen, dus zal de ontwerper rekening moeten houden met een zuurstofvoorziening.
8 Omdat een grotere hoeveelheid zonne-energie de aarde bereikt, zal er meer water uit de oceanen verdampen. Het gevolg hiervan is dat er op aarde meer regen zal vallen. Er ontstaat een snellere waterkringloop. Een ander gevolg van de toename van de hoeveelheid zonne-energie is dat het temperatuurverschil groter wordt tussen de evenaar en de polen. Hierdoor wordt er via luchtstromingen meer waterdamp getransporteerd van de evenaar naar de polen.
9 De hoeveelheid water in de atmosfeer (0,013 miljoen km3) gaat ongeveer 100 000 maal in de watervoorraad van de oceanen (1350 miljoen km3). Als je de hoeveelheid water in de atmosfeer voorstelt als een waterdruppel (ongeveer 0,05 mi), dan bevatten de oceanen een hoeveelheid van: 0,05 x 100 000 = 5000 mi = 5 liter
Deze hoeveelheid is vergelijkbaar met een emmer vol water.
10 In principe niet, elk punt op dezelfde breedte krijgt even lang zonlicht.
11 Planten nemen koolstofdioxide op en vormen daaruit zuurstof en koolhydraten. Bij de verbranding van koolhydraten wordt zuurstof opgenomen en ontstaat weer C02.
12 Bij het opzetten van de fosforkringloop ga je eerst op zoek naar de bronnen en buffers van fosfor. Vervolgens breng je beide met elkaar in verband door middel van omzettingsprocessen.
Ten slotte geef je bronnen, buffers en omzettingsprocessen van de kringloop in een schema weer.
13 Belangrijke factoren zijn:
- temperatuur,
- luchtdruk,
- samenstelling atmosfeer, - afstand tot de zon,
- aanwezigheid van water, - aanwezigheid van zuurstof.

- 8. 2 Grenzen aan de temperatuur
1 a Hoe harder het waait, hoe meer water zal verdampen.
b Als het bewolkt is, bereiken minder zonnestralen het aardoppervlak en zal er minder water verdampen.
2 a Als je een deksel op een kokende pan met water doet, wordt het deksel gloeiend heet. Tegen de onderkant van het deksel condenseert waterdamp en daarbij komt warmte vrij.
b Als je een pan water op het vuur zet. wordt warmte aan het water toegevoegd. Daardoor verdampt het water sneller.
3 Het verschil zal in Berlijn groter zijn dan in Nederland. De zee heeft een matigende invloed op het klimaat. Omd<)t Berlijn meer landinwaarts ligt, is de matigende werking van de Noordzee op het temperatuurverschil hier veel kleiner.
4 a De temperatuur neemt af naarmate je verder van het aardoppervlak afgaat (in de troposfeer). Omdat koude lucht minder waterdamp kan opnemen dan warme lucht, zal waterdamp condenseren tot waterdruppels. Het gevolg is dat er in de troposfeer wolken ontstaan en niet op de grond.
b Omdat het op Antarctica bijna altijd vriest, zal er nauwelijks water verdampen. Het meeste water is bevroren.

5 Havens in Noord-Europa krijgen relatief warm water aangevoerd vanaf de evenaar. Havens langs de Canadese kust krijgen een koude oceaanstroom vanuit de noordpool.
6 a Zonne-energie wordt opgenomen in zeewater, daardoor stijgt de temperatuur van het water.
b Bij de opname van eenzelfde hoeveelheid zonne-energie stijgt de temperatuur van een grote hoeveelheid water veel minder. Daarom is de jaarlijkse temperatuurschommeling van een oceaan veel kleiner dan die van de Noordzee.
7 Omdat de hoeveelheid zonne-energie die elk jaar op aarde terechtkomt ongeveer gelijk is, ,zal er ook weinig verschil zijn in de gemiddelde wereldjaartemperatuur.
8 a Tijdens een ijstijd zijn de zwerfkeien meegevoerd door het landijs vanuit Scandinavië. Toen de temperatuur op aarde weer toenam, zijn de gletsjers gesmolten en bleven de keien achter in Noord-Nederland.
b Dat de grens van het landijs op de lijn Haarlem - Nijmegen heeft gelegen.
9
wetenschappelijke richting bijdrage
biologie de grootte van jaarringen van bomen verschilt
geologie oprukkende en terugtrekkende gletsjers
natuurkunde hoeveelheid kalk in fossiele schelpen
astronomie zonnevlekken op de zon variëren
10 Deze aanwijzingen zijn:
- Onderzoek naar kalk in fossiele schelpen zegt iets over de luchttemperatuur in de tijd dat deze schelpen zijn ontstaan. Dus schelpen in verschillende grondlagen zullen een beeld geven van koude en warme periodes op aarde.
- De loop van sommige rivieren in Noord-Europa markeert de grens van het landijs uit verschillende ijstijden.
11 a Een klimaatmodel is een computermodel dat rekent met variabelen zoals de zonnestraling, de samenstelling van de atmosfeer en de ligging van oceaanstromingen. Het dient om voorspellingen te doen over klimaatveranderingen.
b De uitkomsten van klimaatmodellen hebben een onzekerheidsmarge. Als de voorspelling van zo'n model echter past in de overtuiging van een politieke partij, kan wel eens worden 'vergeten' te vermelden dat er een onzekerheidsmarge is.
12 Mogelijke antwoorden zijn:
- nee, als het warmer wordt, wordt er ook minder energie verbruikt,
- ja, als het natter wordt, moeten de dijken worden verhoogd. Ook moeten er alternatieven worden gevonden voor te natte landbouwgebieden,
- nee, als het minder zonnig wordt, bereikt ook minder schadelijke ultraviolette straling ons land.
Overleg ook met je docent(e).
13 a Door de inslag van een grote meteoriet, een heftige vulkaanuitbarsting of een atoomoorlog kan het klimaat plotseling veranderen. Een geleidelijke klimaatsverandering kan worden veroorzaakt door bijvoorbeeld de afname van het aantal zonnevlekken op de zon of door het broeikaseffect.
b Op een plotselinge klimaatsverandering kan een maatschappij zich niet voorbereiden, op een geleidelijke wel. Als bijvoorbeeld de temperatuur op aarde toeneemt, zal de zeespiegel gaan stijgen. Een laag gelegen land, zoals Nederland, kan dan de dijken gaan verhogen, of mensen adviseren te emigreren.

8. 3 Modellen om te voorspellen
1 Fossiele brandstoffen zijn nodig voor:
- verwarming, productie van elektriciteit en licht, - het maken van kunststoffen zoals plastic,
- het vervoer van mensen en producten,
- het bereiden van voedsel,
- douchen, wassen en afwassen.
2 a Jaarlijks energieverbruik
b Het belangrijkste verschil tussen beide diagrammen is dat in Nederland meer dan twee keer zoveel aardgas wordt verbruikt als op wereldschaal. Omdat aardgas in de Nederland wordt gevonden, wordt er veel meer aardgas gebruikt en dus minder steenkool en aardolie.
3 Behalve van aardgas maak je ook gebruik van andere vormen van energie, zoals elektriciteit en vervoer.
4 a Omdat moerasgas dat bij rottingsprocessen vrijkomt meestal niet wordt opgevangen en dus in de atmosfeer ontsnapt.
b Als je de rotting van planten laat plaatsvinden in een afgesloten tank, kun je het vrijgekomen moerasgas opslaan en gebruiken als energiebron.

5 a Ongeveer 65% van alle bewezen olievoorraden liggen in het Midden-Oosten. Aardolie is één van de belangrijkste vloeistoffen waarop de wereldeconomie drijft. Dus landen met grote oliereserves, zoals die in het Midden-Oosten, spelen een belangrijke rol in de wereldpolitiek.
b Door ervoor te zorgen dat de olievoorraad zo lang mogelijk meegaat. Dit kan onder andere worden bereikt door niet te veel olie te verkopen en de olieprijs hoog te houden.
6 Enkele factoren zijn:
- de bevolkingsgroei,
- het welvaartspeil,
- de omvang van de bewezen voorraden, - de energieprijs,
- de ontdekking van nieuwe voorraden, - energiebesparing.
7 Stelling is juist, met een toelichting als: bij een goede mondiale samenwerking kunnen we samen zolang mogelijk profiteren van de voorraden fossiele brandstoffen. Hierdoor zal een energiecrisis worden uitgesteld. Stelling is onjuist, met een toelichting als: een onstabiele wereldpolitiek zorgt juist voor een hogere olieprijs. Er zal minder olie worden verkocht, de voorraden raken minder snel op en dus wordt de energiecrisis uitgesteld. Overleg ook met je docent(e).
8 De olievoorraad is na ongeveer 42 jaar uitgeput:
141 000 miljoen ton = 42,3 jaar
1313 miljoen ton per jaar
Van de voorraad aardgas kan nog bijna 62 jaar gebruik
worden gemaakt:

122000 miljoen ton = 61,9 jaar
1972 miljoen ton per jaar

9 Redenen hiervoor zijn:
- in dunbevolkte gebieden zijn windmolens minder storend voor het landschap,
- een groot gedeelte van het land grenst aan zee, dus veel wind, - op veel afgelegen plekken is geen elektriciteit aanwezig, - in de Deense bodem zijn de aardgasreserves kleiner.
10 a Hoge kosten en technische problemen staan grootschalige toepassing in de weg.
b Als mensen er meer voor zouden willen betalen, kan er veel meer gebruik worden gemaakt van bijvoorbeeld windmolens, zonnecellen en biogasinstallaties. Overleg ook met je docent(e).
11 De wetenschap heeft genoeg alternatieve en duurzame energiebronnen ontwikkeld, zoals zonne- en windenergie, toch blijft de bijdrage van deze energiebronnen gering.
12 a Als gevolg van de toegenomen welvaart en door de verhoging van de mobiliteit.
b Energiebedrijven verrichten zelf onderzoek naar een efficiënter gebruik van energie. Ook geven ze voorlichtingscampagnes hoe de consument energie kan besparen.
c Mogelijke argumenten zijn:
- ik gebruik al heel weinig energie,
- ik betaal er toch voor,
- laat de industrie maar bezuinigen.
13 a Wel toevoegen als variabelen: als deze alternatieve energiebronnen rendabel worden, zal er veel minder gebruik worden gemaakt van fossiele brandstoffen. Ze zullen zo later opraken dan voorspeld.
Niet toevoegen als variabelen: het aandeel van de alternatieve energiebronnen is zo klein dat het geen zin heeft deze op te nemen in het model.
b Enkele maatregelen zijn:
- subsidieregelingen (zonneboiler, HR-ketel en dubbelglas),
- voorlichtingscampagnes over energiebesparing,
- het stellen van eisen aan nieuwbouw.
c Een toegenomen welvaart of grote rampen kunnen leiden tot compleet verkeerde voorspellingen. Ook de ontwikkeling van nieuwe technologieën kunnen de uitkomst van een model sterk doen afwijken.

- 8. 4 Menselijke invloed op de biosfeer
1a Omdat de politiek pas na de jaren tachtig maatregelen heeft genomen.
b Omdat het herstel van het evenwicht in de ozonlaag ontzettend traag gaat, hebben beperkende maatregelen pas op de lange termijn effect. Daarom is er weinig verschil in de voorspellingen voor het jaar 2005.
c Deze zal rond de 0% schommelen.
2 a CFK is schadelijk, dus niet gebruiken. Opzettelijk CFK in het milieu brengen is een overtreding. Behalve dat je weet dat het niet mag, weet je ook dat het schadelijk is. b De oude spuitbussen naar het depot voor chemisch afval brengen of inleveren bij een chemokar.
3 a Inruilkoelkasten werken nog heel redelijk. In derdewereldlanden brachten bedrijven deze koelkasten weer op de markt, zodat ze er daar nog geld mee konden verdienen.
b Als deze koelkasten kapot zijn, worden ze waarschijnlijk niet op een milieuvriendelijke manier gesloopt. De CFK's komen dan vrij in de atmosfeer.
c Mogelijke maatregelen zijn:
- het geven van informatie over het gevaar van CFK’s in koelvloeistoffen,
- het invoeren van een statiegeldsysteem voor koelkasten,
- in die landen bedrijven opzetten die de kapotte koelkasten verantwoord demonteren.
4 waterdamp, koolstofdioxide en methaan zijn de belangrijkste broeikasgassen.
B waterdamp, omdat van alle broeikasgassen dit gas het meest voorkomt in de atmosfeer.
C ,Elk broeikasgas absorbeert een verschillende hoeveelheid 'vzonne-energie (MVP-waarde) en staat deze later weer af. Het aandeel van elk gas in de temperatuurstijging zal dus ook verschillen. En niet van elk gas is evenveel aanwezig.
5 Argument voor deze stelling: Sinds het begin van de industriële revolutie zien we een gelijkmatige toename van zowel het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer, als van de gemiddelde temperatuur op aarde.
Argument tegen deze stelling: De aarde maakt een tussen ijstijd door waarin stijging van de gemiddelde temperatuur normaal is.
6 a Mogelijke maatregelen zijn:
- energiebezuinigingen,
- terugdringen van het gebruik van fossiele brandstoffen, - stimuleren van alternatieve energiebronnen.
b De verhoging van de benzineprijs is een manier om de uitstoot van CO2 te verminderen. Voor het bedrijfsleven wordt transport duurder en zal daardoor afnemen. Als het bedrijfleven minder winst maakt, wordt de economie geremd.
c De gevolgen van het broeikaseffect houden niet op bij de grens. Er is maar één atmosfeer, dus de problematiek treft ons allemaal.
7
eenvoudige broeikasmodellen ingewikkelde broeikasmodellen
hoeveelheid broeikasgassen hoeveelheid broeikasgassen
totale luchtcirculatie op aarde
wisselwerking tussen oceanen en atmosfeer
de opname van broeikasgassen. in biomassa, oceanen en bodem
8 Volgens metingen is maar de helft van de totaal geproduceerde hoeveelheid koolstofdioxide daadwerkelijk in de atmosfeer aanwezig. De andere helft wordt vermoedelijk door de biosfeer vastgehouden. Eén van de belangrijkste factoren van het broeikasmodel, het CO2-gehalte, wijkt dus voor 50% af. Als het koolstofdioxidegat niet wordt meegenomen in zo'n model, zal dit de betrouwbaarheid van de voorspellingen niet ten goede komen.
9 Er wordt een grote stijging van de temperatuur op aarde 'voorspeld; de grootte van de stijging is echter onzeker. De grafiek laat zien dat de onzekerheidsmarge van voorspellingen enorm is. Het is natuurlijk teleurstellend dat ondanks alle maatregelen de komende vijftig jaar de temperatuur zal gaan stijgen.
10 a Mogelijke redenen zijn:
- Door het ozon gat komt er ultraviolette straling op aarde met dodelijke of ziekmakende gevolgen.
- Het broeikaseffect is een geleidelijk proces, het ontstaan van het ozongat is veel sneller gegaan.
- Het ozongat in de atmosfeer is aantoonbaar, het broeikaseffect is nog steeds niet wetenschappelijk bewezen.
b In voorlichting over het ozongat worden CFK's aangewezen als de veroorzakers, dit is wetenschappelijk bewezen. Dat de uitstoot van koolstofdioxide bijdraagt tot het broeikaseffect, is nog steeds discutabel.
c Het ozon gat en het broeikaseffect hebben niets met elkaar te maken, het zijn twee verschillende verschijnselen. Een marginale overeenkomst is dat de grootste veroorzaker van het ozon gat, de CFK's, een kleine bijdrage leveren tot het broeikaseffect.

Samenvatting

In tegenstelling tot Mars en Venus waren de omstandigheden op aarde gunstig voor het ontstaan van het eerste leven. De afstand tot de zon maakt dat water op aarde vloeibaar is. Het ontstane leven zette koolstofdioxide uit de oeratmosfeer om in zuurstof. De atmosfeer van de aarde beschermt leven door stof uit de ruimte tegen te houden en schadelijke straling van de zon weg te filteren. De biosfeer van de aarde omvat al het leven, de aardbodem en een klein deel van de atmosfeer. Leven maakt deel uit van vele kringlopen, die zich alle in de biosfeer afspelen.

Water dient op aarde als warmtepomp. Het slaat zonne-energie in zich op en verspreidt dit over het hele oppervlak. Waterdamp in de atmosfeer beschermt de aarde tegen te grote verschillen
in temperatuur overdag en 's nachts. Ook zeewater transporteert zonne-energie. De aanwezigheid van zeewater matigt temperatuurverschillen in de omgeving. Plaatselijk kunnen temperaturen sterk wisselen, gemiddelden over korte en lange perioden zijn nodig voor uitspraken over eventuele veranderingen in het klimaat. Zo heeft de aarde in haar geschiedenis meerdere ijstijden gekend. Geleidelijke veranderingen in het klimaat bedreigen het leven op aarde veel minder dan plotselinge veranderingen zoals bijvoorbeeld door een meteorietinslag. Klimaatmodellen kunnen voorspellingen doen over de geleidelijke klimaatveranderingen. Dit is economisch van groot belang, want klimaatveranderingen hebben ingrijpende gevolgen voor het leven op aarde.

De wereldeconomie drijft op de beschikbaarheid van fossiele brandstoffen. Modellen voorspellen echter dat de voorraad daarvan in de komende eeuw op is. Deze voorspellingen hebben ertoe geleid dat na intensief onderzoek het aantal bewezen voorraden sterk is toegenomen, waardoor de energiecrisis mogelijk tientallen jaren uitstel krijgt. Onderzoek naar alternatieve energiebronnen levert technieken op, waarmee op een duurzame manier energie kan worden gewonnen. De hoge productiekosten staan grootschalige toepassing ervan echter nog steeds in de weg. Energiebesparingsmaatregelen in Nederland leveren tot nu toe hoogstens een verminderde groei van het energieverbruik op, omdat door de economische groei de vraag naar energie onverminderd hoog blijft.

De invloed van de mens op de biosfeer is zo groot geworden, dat het evenwicht tussen atmosfeer en leven verstoord geraakt is. Door chemische stoffen wordt de ozonlaag langzaam afgebroken. De veroorzaker CFK mag nu niet meer geproduceerd worden. Modellen zijn onmisbaar om het effect van maatregelen in de toekomst te voorspellen.
Het broeikaseffect is een ingewikkeld milieuprobleem. Enerzijds zijn wetenschappers het niet eens over de oorzaak. Zijn het zonnevlekken of komt het door het toegenomen koolstofdioxidegehalte? Of beide? Het ontbreekt nog aan wetenschappelijke kennis over de biosfeer. Computers kunnen ingewikkelde modellen nog niet aan. Al deze factoren staan het nemen van effectieve maatregelen in de weg.