Hoofdstuk 2

Nieuwe plantenrassen met hogere opbrengst: granen, aardappelen, tomaten, die groene revolutie gaat nog steeds door

Methode

Omschrijving

Werking/resultaat

Slash-und-burn

Stuk bos platbranden en de grond gebruiken als landbouwgrond

Vruchtbare grond door mineralen in as

Bemesting

Uitrijden van stalmest en menselijke uitwerpselen op akkers

Mest bevat mineralen/energie die bacteriën gebruiken om nitraat te maken

Groenbemesting

In de grond onderploegen van vlinderbloemigen als erwten, linzen en soja

Veel stikstof in grond door nitrificerende bacteriën

Wissellandbouw

Het ene jaar erwten, linzen, soja, andere jaar iets anders

Erwten, linzen, soja leveren stikstofrijke grond, dan opbrengst van ander gewas vergroot

Mechanisatie

Grond bewerken, zaaien en oogsten met machines i.p.v. met de hand

Grote voedspelopbrengst door sneller/efficiënter werken

Gewasbescherming

Bespuiten van gewassen tegen schadelijke insecten/onkruid

Insecticiden en herbiciden doden insecten en onkruid, maar niet het gewas

Bemesting met kunstmest

Uitstrooien van kunstmest over akkers

Bevat stikstof en andere belangrijke elementen, die planten direct op kunnen nemen

Klassieke biotechnologie

Kruisen van verschillende plantenrassen

Ontstaat nieuw, beter gewas, dat goede eigenschappen van beide ouders erft

Sociale gevolgen

• Kunstmest is duur, dus alleen voor de rijken

• Boeren in andere landen vaak maar 1 gewas verbouwen, monocultuur, kans op mislukte oogst neemt toe, dan getroffe boer failliet

• Hangt van politiek, technische en wetenschappelijke ontwikkelingen af of die ook echt bijdragen aan verbetering v/d levensomstandigheden voor iedereen

   

  Dilemma van stikstof en fosfor

• Stikstof niet in goede vorm, binden door: onweer, symbiose van vlinderbloemigen/ knolletjesbacteriën en kunstmest (hoge energiekosten)

• Fosfor alleen als fosfaat bruikbaar in de natuur

• Symbiose met schimmels nodig voor winning uit gesteente

• Voor kunstmest die gesteentes ook nodig, maar die raken op

• Veel fosfaat in oceaan, is dat de oplossing v/d toekomst?

   

  2.3 Systeem aarde

  Leven en zuurstof

• Atmosfeer (luchtlaag om aarde) belangrijk voor in stand houden van leven op aarde, bestaat nu uit 78,09% stikstof; 20,95% zuurstof; 0,93% argon en 0,03% overige gassen

• Niet altijd zelfde samenstelling, geschiedenis is nauw verbonden met ontstaan van leven

• Oeratmosfeer bevatte bijna geen zuurstof, 1e levensvormen konden in zuurstofloze atmosfeer leven, produceerden zuurstof via fotosynthese

• Steeds meer leven, meer zuurstofproductie dan opname, zo meer planten en dieren overleven

• Productie en opname van zuurstof kwam zon 350 miljoen jaar geleden tot evenwicht

   

  Beschermende atmosfeer

• Atmosfeer beschermt aarde:

• Als schild tegen ruimtepuin, meteorietinslag maakte einde aan tijdperk van dino’s

• Als filter tegen gevaarlijke straling, ultraviolette, röntgen of gammastraling kunnen cel binnendringen en celprocessen ontregelen met kanker als gevolg

• Als isolatiedeken voor leefbare temperatuur, zonder natuurlijk broeikaseffect zou gem. temp. -18oC zijn, zonnestraling zou dan grotendeels terugstralen in vorm van infraroodstralin

• Brokstukken: verbranden als meteoren (vallende sterren), jaarlijks enkele tientallen niet volledig verbrande stukjes als meteorieten op aarde neerstorten, geen bescherming voor km grote stukke

• Straling: röntgen en gamma verliezen energie door botsingen met luchtdeeltjes, 3 soorten UV bereiken atmosfeer, maar ozonlaag laat klein deel door, energie van UV zet ozon om in zuurstof en door evenwichtsreactie weer andersom (O2            O3)

• Broeikaseffect: zonnestraling verwarmt aardoppervlak, aarde zendt warmte uit (IR), waterdamp/kooldioxide/methaan houden die warmte gedeeltelijk vast, zo hogere gem. temp (14,3), hoe meer broeikasgassen, hoe hoger de temperatuur

• Gaten in ozonlaag door drijfgassen die reageren met ozon, vooral bij polen omdat daar kristallen in de lucht zijn

   

  Temperatuurregeling

• Lichaam regelt dat het altijd rond 37oC is, zweten/kippenvel, lichaamswarmte ontstaat door stofwisseling en wordt verdeeld door bloedsomloop, dit is voorbeeld van regelsysteem

• In huis zorgen luchtstromen voor verdeling warmte, kringloop van energie (warmte) en materie (luchtmoleculen)

   

  De thermostaat van de aarde

• Aarde regelsysteem met thermostaatwerking, systeem gevormd door atmosfeer/oceanen, stromingen daarin verdelen de warmte, grootschalige stromingen zijn kringlopen

• Elementkringloop: element zit steeds weer in andere stof

• < > steeds dezelfde stof die zich verplaatst, verandering kan alleen faseovergang zijn

  Oceanen ook opslagplaats, zonnewarmte opnemen en weer afgeven, aanwezigheid vloeibaar water heeft matigende invloed op temp.verschillen op aarde

• Rond evenaar stijgt warme lucht op en door verdamping wordt zonnewarmte aan omgeving onttrokken, lucht koelt op andere plekken af, waterdamp condenseert, warmte komt vrij

• In tropen oppervlaktewater van oceanen opgewarmd, lichte warme water stroomt naar noord en zuid, koelt af en stroomt op grote diepten als zwaar, koud water terug

   

  Biosfeer, bronnen en buffers

• Biosfeer: gesloten systeem, vb. leven op aarde in onderste laag atmosfeer, bovenste lagen aardkorst en water op aarde (afgezien van opnemen/afgeven zonnestraling)

• Buffers: opslagplaatsen voor elementen (planten nemen CO2 op)

• < > afgevers van elementen (mensen/dieren stoten CO2 uit)

  Op grotere schaal sluiten kringlopen op veel plaatsen op elkaar aan en vormen stabiel evenwicht

   

  Onderzoek

  Proberen biosfeer te doorgronden, schaalmodel van biosfeer in Arizona, proberen in evenwicht te leven met deze biosfeer, maar mislukte, bufferwerking kon niet goed nagebootst worden

   

  2.4 Veranderd klimaat

  Het klimaat reconstrueren

• Klimaatverandering, laatste honderd jaar loopt temperatuur gemiddeld op

• Plaatjes zijn bronnen voor klimaatarchief, maat niet verder dan duizenden jaren geleden

• De bronnen zijn niet even betrouwbaar, combineren dan betrouwbaarder

• Klimaat is van nature veranderlijk, want ijstijden en warme periodes wisselen elkaar af

Klimaat is van nature veranderlijk, want ijstijden en warme periodes wisselen elkaar af

Bron

Toelichting

Reikwijdte

Weerkundige waarnemingen

Geregistreerde waarnemingen. O.a. temperatuur/neerslag

Tot 17e eeuw

Historische bronnen

Schilderijen, verslagen

Tot 10e/11e eeuw

Jaarringen

Temperatuur en neerslag beïnvloeden dikte en houtstructuur van jaarring

Tot duizenden jaren geleden

Stuifmeel/pollen

Voorkomen van stuifmeelkorrels van bepaalde boomsoorten in gesteente geeft informatie over klimatologische omstandighedn

Tot 125000 jaar geleden

Ijs

Samenstelling ijs geeft informatie over klimaat tijdens ontstaan

Tot 400.000 jaar geleden

Oceaansedimenten

Sedimenten op oceaanbodem bevatten kleine fossiele schelpjes die geven informatie over temperatuur van oceaanwater

Tot honderden miljoen jaren geleden

Het klimaat voorspellen

• Vanaf 1970 stijgt gem. temp. Relatief snel

• Hopen dat klimaatmodellen duidelijkheid geven, je brengt factoren met elkaar in verband

• Geologische factoren: tijdschaal miljoenen jaren, verandering ligging/verhouding land en oceaan. Zo verschuiven stromingen in atmosfeer en oceaan

• Astronomische factororen: variatie in instraling/verdeling zonnewarmte. Schommelen v/d vorm v/d aardbaan en gemiddelde afstand zon tot aarde. Hoeveelheid uitstraling zon niet constant

• Atmosferische factoren: verandering hoeveelheid broeikasgassen, sinds industriële revolutie en ontstaan intensieve veehouderij heeft mens veel extra CO2 en methaan aan de atmosfeer toegevoegd. Zo versterkt broeikaseffect

• Plotselinge gebeurtenissen: meteorietinslagen/vulkaanuitbarstingen kunnen klimaat veranderen. Slecht voorspelbaar, op lange termijn ook weinig invloed

   

  Het klimaatsysteem

• Weer kan in korte tijd enorm variëren, dus moeilijker voorspellen

• Klimaatverandering langzamer, want oceaan speelt grotere rol

• Klimaatsysteem: geheel van atmosfeer, oceanen, landmassa’s, biosfeer, land- en zeeijs waarin en waartussen transport en uitwisseling van energie en stoffen plaatsvindt

• Dus voor klimaatmodel natuurkundige, scheikundige, biologische kennis nodig

   

  Voorspelbaarheid

• 2 soorten voorspellingen

• Eerste: hoe ontwikkelt de atmosfeer zich vanzelf in de loop van de tijd. Bijv. weervoorspellingen

• Die voorspellingen zeer beperkte reikwijdte

• Tweede: voorspellen v/d effecten van veranderingen in klimaatfactoren, zoals toenemende broeikasgassen ook bevolkingsscenario’s

• Kan nog veel verbeterd worden, want over wisselwerking tussen oceaan en atmosfeer en over het proces van wolkenvorming is nog relatief weinig bekend

   

  Klimaat en terugkoppelingen

• Negatieve terugkoppeling: 1 factor remt, de andere factor stimuleert, stabiliserend effect

• Temp. Water stijgt, neemt verdamping toe. Zo afkoelend effect, dus beperkt temp.stijging

• Positieve terugkoppeling: alle factoren stimuleren elkaar, destabiliserend. Albedo effect

• Temp. Stijgt, sneeuw/ijs neemt af. Minder zonnestraling kaatst terug, dus temp. Stijging

   

  Discussie

• Hoeveelheid CO2 en methaan stijgt en temp stijgt. Dus versterkt broeikaseffect en temp.stijging gaan hand in hand

• Maar meer factoren effect, hier veel discussie over

• 1 ding staat vast: het klimaat heeft grote invloed op de levensomstandigheden op aarde