Actieve Aarde

Module 6 Actieve aarde Hfst 1 Platentektoniek

§ 1 Lange tijd, zelfde processen

In de lagen van de aarde vindt je sporen van het verleden van onze planeet. We nemen aan dat wat nu op aarde gebeurt vroeger ook zo werkte. Deze aanname heet actualisme.

Basalt is een stollingsgesteente dat als dunne, vloeibare lava uit een vulkaan stroomt. De vloeibare gesteente is onder invloed van de zwaartekracht een dal in gestroomd. Na jaren ligt daar een hoger gelegen richel. Het hele dal is geërodeerd en alleen de vroegere dalbodem met het harde basalt is blijven liggen, dit komt doordat de erosiegevoeligheid van het harde basalt anders was dan het omringende zachte gesteente. Het vroegere stuk dalbodem met het basalt is nu de top geworden van een richel. Er heeft een omkering van het reliëf plaatsgevonden.

De verschuivingen van continenten heeft gevolgen voor klimaten en zeestromen. In de aardkorst kan je bewijzen vinden voor deze verschuivingen.

Korst 5-60 km dik

§ 2 Het algemeen systeem

De aardkorst is opgebouwd uit een aantal losse platen of schollen. Deze bestaan meestal uit stukken oceaanbodem en stukken continent. De aardkorst van de oceaanbodem bestaat uit oceanische korst met overwegend basalt. De aardkorst van de continenten bestaat uit graniet en is lichter dan de oceanische korst. Basalt en graniet zijn stollingsgesteenten en dus van vulkanische oorsprong.

De begrenzing van de platen is bijna altijd aan de ene kant een mid-oceanische rug en aan de andere kant een trog, een langgerekte laagten de zeebodem. Gebergten vind je vaak langs plaatranden of op plaatsen waar vroeger continenten tegen elkaar zijn gedrukt.
Gebergten worden in de loop van de tijd afgebroken en het materiaal wordt afgezet in geosynclinalen. Dit zijn dalingsgebieden waarin lange tijd afbraakmaterialen van gebergten werden verzameld. Die afbraakmaterialen heten afzettingsgesteenten of sedimenten. Deze met sedimenten gevulde dalingsgebieden vormen zich vaak weer tot nieuwe gebergten.

In gebergtegebieden vind je vaak zware aardbevingen en explosief vulkanisme. Bij deze gevaarlijke vorm van vulkanisme wordt veel granitisch materiaal de lucht in geslingerd. Ook vind je vulkanisme bij mid-oceanische ruggen. Dit is een rustige vorm van vulkanisme waarbij dunne, vloeibare basalt uitstroomt. Er is ook vulkanisme op plekken waar geen plaatgrenzen zijn. Op die plaatsen zijn er hotspots, een puntvormige plek aan het aardoppervlak waar een stijgende convectiestroom door de aardkorst brandt.

Vulkanisme en aardbevingen hangen samen met de aanwezigheid van plaatranden. Mid-oceanische ruggen liggen altijd op plaatsen waar heet gesteente uit de aardmantel omhoog komt. De stromingen van gesteenten noem je convectiestromen.
Bij mid-oceanische ruggen wordt nieuwe aardkorst gevormd. Omhoogkomende gesteente worden zijdelings naar beide kanten afgevoerd. Tegenover de aangroei van nieuwe aardkorst staat de verdwijning van aardkorst op andere plekken, in de subductiezones. De zones bevinden zich op plaatsen van troggen in de oceaan. Bij de troggen duikt de continentale korst onder de oceanische korst. Omdat de oceanische korst (basalt) zwaarder is dan de continentale korst (graniet en sedimenten) duikt deze onder de continentale korst en neemt lichte sedimenten en water mee de aardmantel in. Daar oefent waterdam en licht materiaal een gebergtevormende kracht uit. Vulkanisme is vaak het gevolg.
De verplaatsing van aardkorstdelen door convectiestromen heet platentektoniek. De wrijvingskrachten bij het langs en onder elkaar schuiven van platen zijn enorm. De convectiestromen voeren de druk op totdat deze zich ontlaadt in een aardbeving.
De zwaarste aardbevingen en het explosiefste vulkanisme doen zich voor aan de landkant van de subductiezones. Dit hangt samen met de ligging van aardbevingshaarden (plaatsen waar aardbevingen ontstaan). Deze liggen altijd op het wrijvingsvlak van de overschuivende plaat. Als de duikende plaat dieper komt, wordt het schuiven moeilijker. Als deze toch schuift wordt de aardbeving zwaarder. De plaat duikt vanuit de trog, hierdoor liggen de aardbevingshaarden altijd landinwaarts. Hier ligt ook het epicentrum van de aardbevingen, dit is de plaats aan het aardoppervlak van waaruit de aardbeving schijnt te vertrekken.

§ 3 Het reliëf bij ruggen, troggen en hotspots

De mid-oceanische rug is ontstaan daar waar onder een continent een stijgende convectiestroom na opbolling voor een breuk heeft gezorgd. Als gevolg daarvan ontstaat een reliëf van lage en hoge delen. De delen die weg zakken zijn de slenken, de delen die omhoog komen heten de horsten.
Langs de breuken kan basaltische materiaal uitstromen. Het vloeibare basalt kan de vorm krijgen van lage schildvulkanen of plateaubasalten.
Als het proces van de convectiestromen verder gaat ontstaat er een smalle oceaan tussen twee omhoogkomende stukken aardkorst. Op de bodem van deze oceaan ontstaat een richel die uitgroeit tot een mid-oceanische rug.

Reliëf bij subductiezones:
Bij vulkanisme spelen de sedimenten op de zeebodem een belangrijke rol. Tijdens subductie worden de sedimenten en het zeewater wat er tussen zit onder het continent geperst. Daar ontstaat door temp. verhoging onder de aardkorst en door wrijving een magmahaard met omgesmolten sedimenten en waterdamp. Doordat er steeds nieuw materiaal wordt aangevoerd wordt de druk groter. Als de druk in de magmahaard groter is dan het gewicht van het bovenliggende gesteente komt het tot een uitbarsting.

Vulkanen bij subductiezones noem je stratovulkanen. Het zijn steile vulkanen met uitbarstingen van as en lavabommen. De uitbarsting kan zo sterk zijn dat zelfs een deel van de vulkaan wordt meegenomen. Er ontstaat een reusachtige krater, een caldera.

Bij een subductiezone worden sedimenten van de zeebodem onder het continent geduwd. Dot verklaart twee dingen:
• De aanwezigheid van een magmahaard. Deze ontstaat doordat er op het wrijvingsvlak van twee platen veel warmte wordt ontwikkeld.
• De ophoping van continentaal gesteente. Dit ontstaat doordat de sedimenten geplooid worden. De dikke laag continentaal materiaal bevindt zich op een plastische laag, de asthenosfeer. Het lichte gesteente drijft hierop. Omdat de laag dik is, steekt het continent naar boven en naar beneden uit. Dit komt door de opwaartse druk van het water. Bij continenten spreek je van een isostatische gewicht.
Als een subductieproces lang duurt, wordt de oceanische plaat gevolgd door een continent. Er vindt een botsing tussen twee continenten plaats. Alle sedimenten uit de voormalige zee tussen de 2 continenten worden samengedrukt en geplooid, er ontstaat een plooiingsgebergte op de plaats van de vroegere botsingszone. De subductie stopt.

Als gebergten worden afgebroken, wordt het erosiemateriaal elders neergelegd. Soms in een trog om een nieuw gebergte op te bouwen. Soms wordt het op de rand van een continent neergelegd. Het gewicht van sedimenten leidt gewoonlijk tot een daling, zodat er nieuwe sedimenten op kunnen worden afgezet. Dit soort gebieden die voortdurend in een dalende beweging zijn en tegelijkertijd worden opgevuld met afbraakmateriaal uit omringende gebergten, noem je geosynclinalen.

Relief bij hotspots:
Hotspots zijn vulkanische verschijnselen aan het aardoppervlak die te danken zijn aan een geïsoleerde stijgende magmastroom, ookwel mantelpluim genoemd. Hotspots vind je op :
• de zeebodem: Als de oceaanbodem over een mantelpluim schuift, ontstaan basaltische uitvloeiingen die lange tijd kunnen duren. Er vormen zich vulkanische eilanden en uitgestrekte uitvloeiingen op de zeebodem.
• het continent: een puntbron van stijgend magma onder een continent zorgt voor het opbollen van het gebied. Zo’n gebied noem je een dome. Als het gebied opbolt, breekt de aardkorst en ontstaat explosief vulkanisme. Dit komt omdat er continentaal materiaal wordt meegenomen in het magma. Hierdoor wordt het taai en moeilijk in beweging te brengen.

§ 4 Gesteenten, ertsen en mineralen

stollingsgesteenten: hebben een vaste vormen gekregen door stolling van vloeibaar materiaal.
Gesteenten afzettingsgesteenten (sedimenten): gevormd bij het achterlaten van los materiaal. De sortering (korrelgrootte) vertelt ons om welke afzetting het gaat.
Metamorfe gesteenten: gesteenten die ontstaan zijn uit stollings- of afzettingsgesteenten onder invloed van hoge druk en temp.

De verschillende gesteenten kunnen in elkaar overgaan, dit heet de gesteentesyclus:

Ertsen zijn concentraties van metalen in gesteenten, zoals ijzer, koper en goud. Mineralen zijn anorganische bestanddelen van de aardkorst. Het zijn de bouwstenen van de gesteenten.
Lz nog aantekeningen en pg 260.

Aardrijkskunde Actieve Aarde hfst 2 Klimaatveranderingen

§ 1 Het klimaat op aarde

Om natuurlijke klimaatveranderingen te kunnen verklaren gebruiken we het principe van het actualisme, je gebruikt dus de kennis van de werking van de huidige klimaatsystemen om veranderingen in het verleden te verklaren.
Het weer is de toestand van de atmosfeer of dampkring (de luchtlaag rondom de aarde) gedurende een korte periode binnen een klein gebied. Als je het gemiddelde weer over een lange periode (30 jaar) en een groter gebied bekijkt dan spreek je over klimaat. Hierbij let je op:
• de gemiddelde temp.
• neerslag
• het patroon van regelmatig terugkerende processen in de dampkring in een gebied.
Het systeem van klimaten werkt op zonne-energie(de straling die door de zon in verschillende golflengten wordt uitgezonden). Het is belangrijk hoeveel straling van de zon naar de aarde komt en hoeveel de aarde zelf terugstraalt. De stralingsdichtheid (de hoeveelheid straling per vierkante meter per seconde) is het groots aan de evenaar. Als er veel energie wordt besteedt aan het opwaremn van de aarde, zet de lucht uit en gaat deze stijgen, dit is bij lagedrukgebieden. De luchtdruk (het gewicht van de lucht die op de 1 cm2 van de aarde drukt) is hier laag. Rondom de evenaar zie je een permanente zone met sterk stijgende luchtbewegingen, de intertropische convergentiezone (ITCZ). Deze zone verplaatst zich boven land (tussen de keerkringen) in een poging de hoogste zonnestand te volgen.
Door de aardrotatie (de draaiing van de aarde om de aardas in 24 uur) krijgt de luchtstroom volgens de Wet van Buys Ballot een afwijking. Deze wet houdt in dat de lucht stroomt van een maximum naar een minimum en krijgt daarbij op het noordelijk halfrond een afwijking naar rechts en op het zuidelijk halfrond een afwijking naar links (steeds bekeken met de wind in de rug). Een hogedrukgebied is een gebied waar de lucht een dalende beweging heeft als gevolg van inkrimping. Lucht die afkoelt, krimpt in. Dezelfde luchtkolom kan nu meer lucht bevatten. Het gewicht neemt toe en de luchtdruk wordt hoger. Als de luchtdruk ergens hoger is dan in de omgeving, spreken we van een hogedrukgebied of maximum. Ter hoogte van de keerkringen vind je aan et oppervlak subtropische hogedrukgebieden(de zones met dalende lucht nabij 30 graden NB en ZB). Hier neemt de luchtdruk toe en door het samendrukken van de lucht stijgt de temp en wordt de lucht droger. Hierdoor vind je er vaak woestijnen.
Vanuit de hogedrukgebieden stroomt de lucht naar de evenaar en de polen. Door de afwijking is er een noordoostpassaat (de wind in de tropen die van de subtropische hogedrukgebieden op het noordelijk halfrond waait naar het equatoriaal minimum, met een afwijking naar rechts) en een zuidoostpassaat (de wind in de tropen die van de subtropische hogedrukgebieden op het zuidelijk halfrond waait naar het equatoriaal minimum, met een afwijking naar links). De warem lucht die naar de polen stroomt botst op 60 graden met de koude lucht van de polen. Deze luchtsoorten bewegen in het front (de grenszone tussen twee luchtsoorten) langs elkaar. Hierdoor ontstaan depressies (lagedrukgebied in de frontale zone (meestal in de gematigde luchtstreek)).

Algemene luchtcirculatie verschuift door:
• De veranderende loodrechte stand van de zon in de tropen.
• Het verschil in warmtehuishouding tussen land- en zeeoppervlakten.

Aan de rand van de subtropische hogedrukgebieden (die meebewegen met de ITCZ) bevinden zich door luchtdrukverval in de bovenlucht snel stromende winden. Ze circuleren van west naar oost in de bovenlucht. Het zijn straalstromen (zones met snelstromende lucht in de bovenlucht op plaatsen met een groot verschil in luchtdruk, bijvoorbeeld op de rand van de subtropische hogedrukgebieden). Het stromingspatroon is moeilijk voorspelbaar, want de straalstromen schuiven om de subtropische hogedrukgebieden heen.

De straling van de zon bestaat uit kortgolvige straling.
Zichtbare licht
Straling van de zon
Ultraviolet (Onzichtbaar licht met een hoge energie-intensiteit)
Nabij-infrarood

De straling van de zon wordt niet veel gehinderd op zijn weg naar de aarde. Wel wordt het ultraviolet opgevangen door ozon (vorm van zuurstof met drie zuurstofatomen. Ozon op leefniveau is schadelijk. Ozon hoog in de atmosfeer filtert de schadelijke ultraviolette straling. De ozonlaag wordt aangetast door cfk’s en halonen (o.a in piepschuim en koelvloeistoffen)).
Een deel van de straling wordt teruggekaatst door wolken en het aardoppervlak of het wordt opgenomen door stof en waterdeeltjes.
Er gaat ook straling van het aardoppervlak weg, dit is de langgolvige straling. Veel van deze straling wordt in de dampkring opgenomen. Dit is het broeikaseffect, het effect dat kortgolvige straling vrijwel ongehinderd door de dampkring komt, maar de langgolvige straling wordt tegengehouden. Samen met de toename van de hoeveelheid koolzuurgas in de lucht zorgt dit voor een verhoging van de gemiddelde temperatuur op aarde.
De som van alle inkomende en uitgaande straling noem je de stralingsbalans. Door de verschuiving van de loodrechte stand van de zon verschilt de stralingsbalans in de loop van een jaar.
De warmtebalans is de rekensom waarbij gekeken wordt wat er wordt gedaan met de nettostraling. Deze kan besteed worden aan:
• het verdampingsproces,
• de verwarming van de bodem
• de verwarming van de lucht.
Van belang hierbij is het geleidingsvermogen (de grootte van de warmtedoorlaat van gesteente of van de bodem. Over het algemeen wordt warmte goed doorgegeven in natte bodems en slecht in droge bodems). Ook belangrijk is de warmtecapaciteit, de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen in of worden onttrokken aan een bepaald volume gesteente of bodemmateriaal.

§ 2 Klimaatveranderingen in het verleden

Luchtbewegingen zijn afhankelijk van de ligging van hoge en lagedrukgebieden en die ligging is weer afhankelijk van de stralingsbalans en deze wordt weer beïnvloedt door de zon. Elke kleine verandering in de relatie tussen de zon en de aarde leidt tot een kettingreactie van gevolgen.
Om iets te kunnen zeggen over klimaatveranderingen, moet je goed letten op het schaalniveau waarop factoren van invloed zijn.

De stralingsdichtheid is afhankelijk van:
• Intensiteit van processen op de zon.
• De bewegingen van de aarde om de zon. In deze beweging zitten kleine variaties die volgens verschillende onderzoeken doorslaggevend waren voor klimaatveranderingen in het verleden.

Drie factoren bepalen de hoeveelheid straling die van de zon naar de aarde komt:
• De vorm van de aardbaan (de weg die de aarde in 1 jaar om de zon aflegt).
• De hoek van de aardas (de hoek die de aardas maakt met het vlak waarin de aarde om de zon draait).
• De tolbeweging van de aardas.
Een ijstijd is een klimaatverandering op gematigde breedte, waarbij zich regelmatig koude perioden voordeden tijdens het quartair.

In de som van de stralingsbalans kunnen allerlei factoren veranderen waardoor de beschikbare energie op aarde verminderd of vergroot word, dit is van invloed op de algemene luchtcirculatie.

Straling van de zon wordt door verschillende oorzaken tegengehouden in de dampkring:
• Straling wordt door stof in de dampkring tegen gehouden. Stof kan in de dampkring komen door vulkanisme, het inslaan van grote meteorieten en door veranderingen in de omvang van woestijnen.
• Straling wordt teruggekaatst op witte bovenkant van bewolking.
• Kortgolvige straling wordt teruggekaatst door het aardoppervlak. Hoe lichter de kleur van het aardopp, hoe meer er wordt teruggekaatst.

Aardse straling gaat niet makkelijk terug naar de ruimte, doordat ze in de dampkring door allerlei stoffen wordt tegengehouden (waterdamp, CO2).

Van belang bij het effect van broeikasgassen op de temp. zijn:
• De hoeveelheid gassen die in de atmosfeer terecht komt.
• Het effect op de temperatuur per massa-eenheid.
• De verblijftijd in de atmosfeer
• De mate van onttrekking aan de atmosfeer
Broeikasgassen komen op verschillende manieren in de atmosfeer:
• Waterdamp → verdamping,
• CO2 → verbranding organisch materiaal (zoals hout) en door normale ademhaling van dieren en planten.
Op de lange termijn varieert de hoeveelheid CO2 doordat de intensiteit van chemische verwering verandert. Voor chemische verwering is namelijk veel CO2 nodig. De intensiteit kan veranderen door:
• Klimaatveranderingen
• Opheffing van gebieden (waardoor ze intensiever blootgesteld worden aan verwering)
De CO2 kan met het verweringsmateriaal worden meegenomen en worden afgezet in oceanen. Hier wordt de CO2 gebruikt bij de opbouw van kalkskeletten van zeedieren (schelpen). Uiteindelijk komt de CO2 dus als kalksteen op de zeebodem te liggen. Als de CO2 later in gebergten weer wordt afgebroken kan het vrijkomen. Als water in de oceanen goed kan circuleren kan de CO2 vrijkomen. Belangrijk zijn afzinkgebieden, hier kan oppervlaktewater naar de diepte verdwijnen.

Zeestromen en luchtbewegingen zijn transporteurs van energieoverschot uit de tropen naar hogere breedten. De stroming van water in de oceanen wordt gestuurd door de vaste winden in de tropen, de passaten (het hele jaar door waaiende winden tussen de subtropische maxima en het equatoriaal minimum (de ITCZ), waarbij de afwijking op het noordelijk halfrond naar rechts is met als resultaat een noordoostpassaat en op het zuidelijk halfrond naar links met als resultaat een zuidoostpassaat) en door de ligging van continenten.
Water zakt wanneer het zwaarder is dan omliggend water. Water wordt zwaarder bij afkoeling en als het zouter wordt.
Golfstroom stroomt naar noorden van Atlantische Oceaan → water koelt af → door extreem hoge verdamping van water aan Noord-Amerikaanse kunst wordt zoutgehalte weer hoger → water wordt zwaarder → water gaat dalen.

De Golfstroom transporteert enorme hoeveelheden energie. Als de Golfstroom verandert heeft dit grote gevolgen voor het klimaat in West–Europa.
De koude poollucht en depressies zullen zich dan vanuit het grensvlak van de koude en warme lucht naar het zuiden gaan bewegen en Nederland zou kouder en droger worden.

Klimaatveranderingen als gevolg van luchtbewegingen zijn het sterkst merkbaar op plaatsen waar de luchtbewegingen nu een vast patroon hebben. Dit vaste patroon vind je bijvoorbeeld bij de droge subtropische hogedrukgebieden, de straalstroom of de moessons, halfjaarlijkse van richting wisselende winden, hoofdzakelijk voorkomend in de tropen. De moessons zijn vooral actief boven land en draaien ca. 180º van richting als gevolg van de verschuiving van de ITCZ.
De oorzaak van de Kleine IJstijd kan een verandering van de luchtcirculatie zijn die meer koude lucht vanuit de polen laat toestromen of een verandering in de golfstroom.

Als er gewicht van de aarde verdwijnt, zal het aardoppervlak in zijn streven naar een isostatisch evenwicht (de toestand waarin de aarde verkeert nadat er een zwaar gewicht is toegevoegd of verdwenen. Als gevolg van de verandering in belading kan de aardkorst dalen of stijgen) omhoog komen.

§ 3 De mens als factor van verandering.

Mensen beïnvloeden het wereldklimaat op verschillende manieren:
• Door activiteiten veranderen we het aardoppervlak → de stralingsbalans verandert hierdoor.
• We brengen stof en gassen in de atmosfeer → de drukverdeling verandert → stromingspatronen van de lucht en zeestromen veranderen.

De mens brengt veel afvalgassen in de dampkring, bijv. SO2, CFK’s en CO2.
De mens zorgt via deze gassen voor een versterkt broeikaseffect, een versterking van het vasthouden van de langgolvige uitstraling van de aarde vanwege gassen die de mens in de atmosfeer brengt. Een broeikaseffect op zich is positief, omdat het de aarde bewoonbaar maakt, maar het versterkte broeikaseffect is erg slecht. Het heeft verschillende gevolgen:
De temperatuur zal stijgen → het zeewater wordt warmer → het water zet uit → zeespiegel komt hoger te liggen → bedreigend voor eilandstaten.

Andere effecten van versterkte broeikaseffect:
• Een veranderende stralingsbalans.
• Verschuivingen in de luchtdrukverdeling.
• Een andere loop van de zeestromen.
• Het afsmelten van gletsjers.
• Het poolwaarts opschuiven van de permafrost (altijd bevroren ondergrond) en toendra’s.
Dit alles betekent voor de toekomst een klimaatverandering en veel onzekerheden.

§ 4 Het opsporen van klimaatveranderingen.

Landschapsvormen geven vaak aanwijzingen dat het klimaat in het verleden anders was.

Voorbeeld 1:
Een gletsjer is het resultaat van een soort evenwicht tussen aanvoer en afvoer. De aanvoer wordt bepaald door de hoeveelheid neerslag in de vorm van sneeuw en de afvoer wordt bepaald door het smeltingsproces. Er zijn 2 mogelijkheden voor terugtrekking:
• Het klimaat is droger geworden, waardoor er minder aanvoer is.
• Het klimaat is warmer geworden, waardoor er een grotere afvoer is.
Aan de achterlating van morenewallen (door een gletsjer opgeduwde wal van verweringspuin) kun je zien dat er een gletsjer is geweest. Een gletsjer is een ijsstroom die vanuit het gebied met eeuwige sneeuw ijs afvoert naar de dalen waar het kan afbrokkelen door smelting.
Een groot oppervlak van gemalen gesteente, keileem, duidt ook op zo’n geologisch verleden met een klimaat dat vroeger kouder was. Keileem is fijn verpulverd gesteente dat door landijs is uitgesmeerd over het land waarover het zich heeft uitgestrekt. Het materiaal is slecht doorlatend voor water.

Voorbeeld 2:
Ook een landschap waar een warmer klimaat heeft geheerst, geeft aanwijzingen voor dat klimatologisch verleden, zoals kopjes. Kopjes zijn afgeronde granieten bergjes in de savanne die worden veroorzaakt door verschillen in chemische verwering. De rondingen maken het vrijwel onmogelijk dat water op de kopjes blijft staan. De kopjes blijven op deze manier buiten schot, terwijl de omgeving sterk onderhevig is aan chemische verwering.

Voorbeeld 3:
Spectaculair zijn de kustterrassen. Dit zijn vervlakkingen op een niveau waar vroeger water tegen de kust sloeg. De vervlakking kan zijn ontstaan door het wegslaan van de oevers (brandingsnissen) of juist door afzetting van materiaal.
In Salt Lake City kun je hieruit afleiden dat vroeger het Great Salt Lake nog veel groter moet zijn geweest. Eenzelfde soort evenwichtsverandering als bij de gletsjers moet hierbij een rol hebben gespeeld. De meerspiegel is het resultaat van toevoer en afvoer van water, de waterbalans. Dit is de vergelijking die aangeeft hoe de neerslag wordt verdeeld over de verdamping, de infiltratie en de afstroming over de oppervlakte. Een verklaring voor verandering van de waterbalans is het voorkomen van koudere omstandigheden.

Voorbeeld 4:
Afzettingen verraden in welk milieu ze zijn afgezet. Soms zijn daar aanwijzingen uit te halen voor het klimaat dat tijdens deze afzetting heerste. Het duidelijkste voorbeeld is de afzetting van steenkool. Dit ontstaat in een tropisch regenwoud klimaat. De steenkool in Nederland is dus een aanwijzing dat er ooit een tropisch regenwoud klimaat in Nederland is geweest.

Fossielen (versteende resten van planten of dieren, of afdrukken daarvan in het gesteente) zijn een belangrijk hulpmiddel bij het bepalen van relatieve ouderdom van gesteente. De relatieve ouderdom is de ouderdom van een gesteente ten opzichte van andere gesteente. Erg belangrijk zijn gidsfossielen, fossielen van organismen die gedurende een betrekkelijk korte tijd voorkwamen in gestrekte gebieden. Dankzij die eigenschappen zijn gidsfossielen geschikt voor de bepaling van de relatieve ouderdom van gesteentelagen en kunnen ze informatie verschaffen over de klimatologische omstandigheden uit die tijd.

Nog een manier om klimaten te achterhalen is de pollenanalyse. Dit is onderzoek naar de samenstelling van stuifmeelkorrels in oude lagen. De samenstelling kan iets zeggen over de toenmalige vegetatie en daardoor iets over het klimaat. Stuifmeelkorrels zijn onderdeel van planten; door hun sterke houdbaarheid kunnen de korrels ook na lange tijd nog een beeld geven van de vegetatie in een ver verleden.

Ook boomringen geven een indruk van verandering in klimaat. Boomringen worden ook wel groeiringen genoemd. De jaarlijkse diktegroei die een indicatie kan geven van de omstandigheden (temperatuur, temperatuur van het jaar ervoor, neerslag in verhouding tot verdamping, plagen, relatie met soorten in de omgeving, voedselvoorziening [mineralen, macro en micro], grondwatervoorziening, windrichting).
Hoge temperaturen en veel neerslag laten boom beter groeien → groeiring wordt breder, maar na een zware winter produceert een boom een smallere groeiring. Boomringen gaan niet ver terug in het verleden. Deze meetmethode kent dus problemen.
Fossiele bladeren gaan wel ver terug in het verleden. Bekend verschil tussen bladeren van tropische bomen en van bomen van de gematigde breedte is het uiterlijk van de bladrand.
Tropische bomen → bladeren gaafrandig (glad)
Loofbomen van gematigde breedte → bladeren gekarteld.

Diersoorten zijn ook redelijke indicatoren van het klimaat. Kleine schelpdiertjes die in zee leven kunnen heel nauwkeurig de temperatuurgrens aangeven. Beneden een bepaalde temperatuur produceren ze linksdraaiende schelpjes en boven die temperatuur rechtsdraaiende schelpjes. Deze schelpdiertjes kunnen een goed beeld geven van het temperatuurverloop in het verleden.

Samenvatting uit het boek:

Om de klimaatveranderingen te kunnen aangeven, moet het klimaatsysteem bekeken worden op zijn mogelijkheden tot verandering.
1) Het klimaatsysteem wordt gevoed door zonne-energie. Verandering in de hoeveelheid zonne-energie die de aarde bereikt, leidt tot klimaatverandering: bijvoorbeeld als gevolg van een andere aardbaan, wijziging in de stand van de aardas en de tolbeweging van de aardas.
2) De tweede mogelijkheid in klimaatverandering is te vinden in de doortocht van de zonnestraling door de dampkring. Stof, CO2 en andere broeikasgassen kunnen de energiehuishouding danig beïnvloeden en zorgen voor een broeikaseffect en veranderingen in de stralingsdichtheid.
3) De derde mogelijkheid van de veranderingen heeft te maken met de verdeling van de continenten over de aarde (platentektoniek, de leer van de schuivende continenten. Delen van de aardkorst (platen) bewegen ten opzichte van elkaar, waardoor de ligging van de oceanische korsten en continentale korsten op aarde in de loop der tijd verandert). Deze verdeling is van invloed op de algemene luchtcirculatie (bijvoorbeeld de aanwezigheid van moessons) en op de zeestromen.
4) De vierde mogelijkheid van verandering is te vinden in de ligging van lage- of hogedrukgebieden, die andere stromingen kunnen sturen. Denk bijvoorbeeld aan de hogedrukgebieden boven de vroegere landijskappen of denk aan de ITCZ, het equatoriale minimum dat boven landmassa’s veel sterker verschuift dan boven zee.
5) Ten slotte is de mens in staat het klimaat te beïnvloeden. Enkele voorbeelden zijn:
- Het versterkte broeikaseffect, dit treedt op als menselijke activiteiten leiden tot verhoogde uitstoot van broeikasgassen zoals CO2.
- De aantasting van de ozonlaag.
- Veranderingen in de begroeiing door toedoen van ontbossing en overbeweiding; die veranderingen hebben eveneens effect op het klimaat

Actieve aarde hfst 3 Ontwikkeling van het leven op aarde

Het algemene systeem van het leven

1.1 De opbouw van het leven

Aan de basis van het leven ligt een aantal eigenschappen:
1) Het vermogen om organische stof op de bouwen uit mineralen en water. Organische stof is een vorm waarin materie zich kan verbinden om leven te vormen. Mineralen zijn voedingsstoffen voor het in stand houden van organische materiaal. Dit bouwproces wordt aangedreven door zonne-energie. Water, mineralen en zonne-energie vormen dus de bouwstoffen voor het leven.
2) Het vermogen tot zelfreproductie. Dit is het vermogen van levende organismen om kopieën van zichzelf te maken.
Op basis van deze eigenschappen hebben zich op aarde organismen ontwikkeld, die op een bepaalde manier samenwerken. De organismen zijn vaak gebonden aan een bepaalde plaats in het natuurlijk systeem van de aarde. De kenmerken van deze plaats spelen hierbij een belangrijke rol. Zo verschillen organismen uit de tropen nogal van die van de poolgebieden. Toch komt het patroon van hun onderlinge relaties per gebied overeen. De verschillende organismen maken allemaal deel uit van een ecosysteem. Een ecosysteem is een ruimte waarin levende en niet-levende delen samenwerken om een stroom van materie en energie te organiseren voor het in stand houden van het systeem. De grondkenmerken van ecosystemen zijn overal op aarde hetzelfde. Het bestaat uit een organisch deel (planten, planteneters, vleeseters, bacteriën en afvaleters) en een anorganische deel (bodem, water, lucht en voedingsstoffen).

1.2 Niches

Iedere soort vervult binnen het ecosysteem een eigen rol. Doordat de rollen in het systeem verschillen, is een goede samenwerking mogelijk. Een specifieke rol in het ecosysteem is een niche. Als een niche niet is ingevuld, zal er snel een soort zijn die probeert de rol op zich te nemen, omdat een eigen functie in het geheel van een ecosysteem meer garanties biedt op overleven dan de concurrentie aangaan.
In ecosystemen met een hoge dynamiek verandert de leefomgeving vaak. Dynamiek is de mate van verandering in de anorganische omgeving van een ecosysteem. Ecosystemen met een hoge dynamiek hebben vaak een eenvoudige opbouw (weinig soorten, maar veel individuen per soort) en brede niches. Dit komt omdat maar weinig soorten tegen grote veranderlijkheid in temperatuur, licht en vochtigheid kunnen. De soorten die er zijn, moeten meerdere taken vervullen. In een omgeving met een lage dynamiek kunnen veel soorten leven. Daar zijn de niches smal en de soorten zeer gespecialiseerd.
De niche bepaalt in hoge mate het uiterlijk van een diersoort, meer nog dan de familiebanden.
Ecosystemen bouwen in de loop van de tijd een evenwicht op.

1.3 Evolutie

Darwin maakte met zijn evolutietheorie een einde aan de illusie dat de natuur onveranderlijk was. In deze theorie stelt Darwin dat alle soorten zijn ontstaan uit andere soorten door een natuurlijk selectieproces. In de natuur vindt selectie plaats. Dit is een proces in de natuur waarbij bepaalde eigenschappen binnen een soort in de gegeven omstandigheden de beste blijken te zijn. Deze groep overleeft en kan zich vermenigvuldigen, waardoor een verschuiving binnen de soort plaatsvindt. Hierbij hoort de term survival of the fittest, de soort die zich het best aan de omstandigheden weet aan te passen heeft de meeste kans om te overleven. Overleven heeft veel te maken met op het juiste moment op de juiste plek zijn.
Evolutie (ontwikkeling waarbij nieuwe soorten uit vooroudersoorten tot ontwikkeling komen) heeft te maken met:
1) Selectie: een mechanisme waarbij bepaalde eigenschappen van een soort worden versterkt.
2) Isolatie: zorgt voor verschillende natuurlijke omstandigheden en daardoor voor een gescheiden ontwikkeling van soorten. (bijv wanneer een continent in twee delen wordt verdeeld)
3) Grote verandering in natuurlijke omstandigheden zorgen voor selectie en vaak voor het uitsterven van soorten. (platentektoniek, inslaan van meteorieten en klimaatveranderingen)
De geschiedenis van het leven

2.1 De geologische tijdschaal

Geologen zijn al lang in staat om de ouderdom van afzettingen aan te geven aan de hand van de fossielinhoud. De resultaten van al hun werk worden samengevat in de geologische tijdschaal. Dit is de kalender waarin de aardgeschiedenis is ingedeeld in hoofdtijdvakken, perioden en tijdvakken en waarmee zicht gegeven wordt op de veranderingen in de aardkorst, de ontwikkeling van het leven op aarde en het ontstaan en voorkomen van gesteenten, mineralen en delfstoffen. Lr pg. 299
Fossielen zijn resten of afdrukken van vroeger leven. Gidsfossielen zijn fossielen die kenmerkend zijn voor een bep. geologische tijdsperiode. Deze moeten voldoen aan:
1) De soort moet een korte tijd hebben geleefd
2) De soort moet een groot spreidingsgebied hebben gehad.

2.2 Het Paleozoïcum (600-225 miljoen jaar geleden)

In het precambrium ontwikkelden zich de eerste primaire levensvormen. Het Paleozoïcum was de periode waarin vele vormen van nieuw leven evolueerden. Er ontstonden toen diersoorten met een skelet. Ook begon de voedselketen vorm te krijgen. Er waren nu ook vleeseters. Het leven beperkte zich tot de zee, omdat het land onbewoonbaar was door de gevaarlijke kortgolvige straling van de zon. In de loop van deze periode gingen bepaalde soorten gebruikmaken van verschillende strategieën om zich te handhaven. Ze probeerden uit de greep van andere dieren te blijven door:
1) Schutkleuren te ontwikkelen
2) De bewegingssnelheid te vergroten
3) Pantsers te maken
Een gidsfossiel uit het Paleozoïcum is de triboliet. Dit was een die als modderkruiper op de bodem van de oceaan leefde en daarbij voortdurend nieuwe vormen ontwikkelde. Daarom voldeed de soort uitstekend aan de voorwaarden voor een gidsfossiel, namelijk een korte leefperiode en een wijde verspreiding.
Tijdens het Paleozoïcum was het een komen en gaan van soorten. Dit kwam vooral door de verschuiving van de continenten. Hierdoor veranderden de zeestromen en dus ook de leefomstandigheden. Ook was er veel vulkanische activiteit, wat weer gevolgen had voor de stralingsbalans en daarmee voor de groei van plantaardig materiaal.
In de loop van het Paleozoïcum begonnen planten het landoppervlak in te nemen. Ook dieren kwamen langzamerhand aan land.

2.3 Het mesozoïcum (225-65 miljoen jaar geleden)

De overgang naar het mesozoïcum wordt gemarkeerd door het ontwikkelen van nieuwe soorten. Die nieuwe soorten hangen samen met het samengaan van alle continenten in het supercontinenten Pangea, zo’n 225 miljoen jaar geleden.
De mid-oceanische ruggen werden minder actief en de oceanische bekkens werden groter. Veel continentaal plat waarop het meeste (zee)leven zich bevond was al tijdens de botsing verdwenen en nu liep ook het water er nog af richting de dieper bekkens. De klap die aan het leven werd toegebracht was enorm. Ook in de tijd na de vorming van pangea was de aarde nogal actief. Het supercontinent werd uit elkaar gescheurd en dat betekende veel vulkanische activiteit en isolatie. Toch waren er soorten die tijdens het hele mesozoïcum het aardoppervlak hebben beheerst. Op land waren dat de reptielen en in zee de ammonieten, een soort dat tijdens het mesozoïcum veel vormen heeft ontwikkeld en daardoor veel gidsfossielen heeft geleverd.
Ook aan het einde van de krijtperiode waren er gebeurtenissen die belangrijk waren voor het leven. Enerzijds was er de sterke vulkanische (hotspot) activiteit in India. Anderzijds sloegen er veel meteorieten in. Dit zijn stukken materie die vaak met grote snelheid vanuit het heelal op de aarde neerkomen, waarbij kraters kunnen worden geslagen in het aardoppervlak.
Tektieten zijn glasdeeltjes die zijn ontstaan door het smelten van kwarts en het zeer snel weer stollen. Door de energie van een inslaande meteoriet smelt een gesteente. Meestal wordt het gesteente snel weer weggeslingerd, waardoor het zeer snel weer stolt.

2.4 Het kenozoïcum (65 miljoen jaar geleden – nu)

In het jongste tijdvak van de geologische geschiedenis zijn het vooral de zoogdieren die domineren en die de niches in het aardse ecosysteem hebben ingenomen. Het is ook de periode waarin het klimaat vaak veranderde door een veranderde ligging van de continenten en door gebergtevorming. Tevens is het de periode van de ijstijden.
In Noord-Amerika hadden de zoogdieren de niches van de ecosystemen gevuld. In Zuid-Amerika waren het vooral de buideldieren. Na het verdwijnen van de isolatie tussen de twee continenten kregen de soorten concurrentie in de eigen niche. De zoogdieren waren beter aangepast en verdrongen de meeste buideldieren, waardoor deze uitstierven.

2.5 De opkomst van de mens

In de laatste miljoenen jaren verschijnt de voorganger van de mens op het toneel. Ook de ontwikkeling van de mens en zijn voorgangers heeft alles te maken met evolutie via selectie en isolatie.