Hoofdstuk 2: Biosfeer in beweging

Par 1. Meer kennis, meer voedsel.

Fotosynthese = onder invloed van licht maken bladgroenkorrels van de plant zuurstof en glucose uit water en kooldioxide uit de lucht.

Sterft de plant, dan komen de kooldioxide en water weer vrij. Planten, dieren en mensen maken deel uit van de koolstofkringloop en de zuurstofkringloop (elementkringlopen).

Stikstof is voor iedere plant belangrijk, omdat het een onderdeel is van eiwitten. De atmosfeer bestaat voor 80% uit stikstofgas. Planten kunnen stikstof niet direct uit de lucht opnemen. In de natuur krijgen planten de meeste stikstof via bacteriën in de bodem waarmee ze samenleven. De bacteriën nemen stikstof uit de lucht op en zetten het om in ammoniak en nitraat. Dat kunnen planten wel opnemen.

Vergroting van de voedselproductie is nodig om het groeiend aantal mensen op aarde te kunnen voeden. Een toenemende vraag naar voedsel zal vooral betekenen dat er meer plantaardig voedsel moet komen (bijv. tarwe, rogge of rijst), maar door de groeiende welvaart zal ook de vraag naar vlees flink stijgen.

Productieverhogende methodes:

• Slash-and-burn = een stuk bos platbranden en de grond gebruiken als landbouwgrond. Resultaat: vruchtbare grond door mineralen uit de as.
• Bemesting = uitrijden van stalmest en menselijke uitwerpselen op de akkers. Resultaat: mest bevat mineralen en energie die bacteriën gebruiken om nitraat te produceren.
• Groenbemesting = vlinderbloemigen onderploegen. Resultaat: veel stikstof in de grond.
• Wissellandbouw = per jaar wisselen van gewassen. Resultaat: gewassen leveren stikstofrijke grond, waardoor de opbrengst van het volgende gewas vergroot word.
• Mechanisatie = grond bewerken met machines. Resultaat: grotere voedselopbrengst.
• Gewasbescherming = bespuiten van gewassen. Resultaat: insecten en onkruid worden gedood.
• Bemesting met kunstmest = uitstrooien van kunstmest. Resultaat: direct opneembare stikstof.
• Planten veredeling = kruisen van plantenrassen. Resultaat: nieuw, beter gewas.
• Biotechnologie = genetische modificatie. Resultaat: nieuwe of verbeterde eigenschappen.

Kunstmest is duur. In ontwikkelingslanden kunnen alleen een paar rijke boeren dit betalen. 

Westerse afnemers willen graag grote hoeveelheden van constante kwaliteit. Boeren in ontwikkelingslanden verbouwen daarom soms maar één gewas. = Monocultuur. Het risico op een mislukte oogst neemt hierdoor toe.

Par 2. Systeem op aarde.

Een natuurwetenschappelijke theorie: Kort na het ontstaan van onze planeet, waren veel vulkanen actief die grot hoeveelheden gas uitstootten. Zo ontstond een dichte atmosfeer van vooral kooldioxide. Bombardementen van meteorieten zorgde niet alleen voor verwoesting, maar ook voor water. Ook brachten de projectielen organische verbindingen mee. Het warme water en de daarin opgeloste mineralen vormden een oersoep waarin door chemische reacties steeds complexere stoffen ontstonden. Er bleken organismen voor te komen die zichzelf konden vermenigvuldigen: leven!

Beschermende atmosfeer:

• Zonnebril: tegenhouden van schadelijke UV-straling
• Paraplu: meteorieten, ijs- en rotsblokken tegenhouden
• Warmtedeken: natuurlijk broeikaseffect

Naast het natuurlijk broeikaseffect is er op aarde ook sprake van een versterkt broeikaseffect: menselijke activiteiten verhogen de concentraties van broeikasgassen in de atmosfeer en versterken het natuurlijk broeikaseffect.

De gemiddelde temperatuur op aarde is 14,3 graden Celsius. Dat komt o.a. door:

• Atmosfeer: gassen om de planeet
• Oceanen: warmtebuffer (opslaan zonnewarmte)

Bij een elementkringloop zit een element in steeds weer een andere stof. Maar bij een stofkringloop gaat het om steeds dezelfde stof die zich verplaatst. De enige verandering die een stof in de stofkringloop kan ondergaan is een faseverandering.

Biosfeer = het onderste deel van de atmosfeer, de bovenste kilometers van de aardkorst en het water. Dit is een gesloten systeem.

Buffers = opslagplaatsen van elementen uit de atmosfeer.

Mensen en dieren geven via hun ademhaling koolstof aan de atmosfeer af. Zij zijn bronnen. 

Par 3. Veranderend klimaat.

Veranderend klimaat kan je teruglezen door:

• Weerkundige waarnemingen
• Historische bronnen
• Jaarringen
• Stuifmeel/pollen
• Ijs
• Oceaansedimenten

Dit zijn klimaatbronnen.

We hopen dat klimaatmodellen duidelijkheid kunnen geven over wat ons te wachten staat. In zo'n model leg je het verband tussen de verschillende factoren die invloed hebben op het klimaat. De klimaatfactoren:

• Geologische factoren. Door verschuivingen van continenten veranderen ook de lucht- en oceaanstromen.
• Astronomische factoren. De instraling, de verdeling en de straling die de zon uitzendt varieeren.
• Atmosferische factoren. Versterking van het broeikaseffect.
• Plotselinge gebeurtenissen. Bijv. vulkaanuitbarsting.

Het geheel van atmosfeer, oceanen, landmassa's, biosfeer, land- en zeeijs maken deel uit van het klimaatsysteem.

Kennis over terugkoppeling is belangrijk als je een klimaatmodel goed wilt weergeven.

Er zijn 2 soorten voorspellingen:

1. Natuurlijke ontwikkelingen van de atmosfeer -> Beperkte reikwijdte.
2. Effecten van veranderingen in klimaatfactoren -> Onzekerheid groter als de termijn toeneemt.

Invloeden op het klimaat:

• Natuurlijk:
  • Schommelingen in helling aardas, baan aarde, afstand tot zon.
  • Verschuivingen continenten
  • Meteorietinslagen en vulkaanuitbarstingen
• Menselijk:
  • Versterkte broeikasgassen

Par 4. Bevolkingsgroei in modellen.

Wereldbevolking groeit jaarlijks met 1,5%

Voorspellen van de groei blijft lastig. Je hebt te maken met verschillende invloeden:

• Beschikbaar voedsel
• Beschikbaar water
• Gezondheidszorg
• Politieke maatregelen
• Economische ontwikkelingen

Club van Rome voorspelt in 1972 met behulp van modelberekeningen:

• Groeiende wereldbevolking vereist een grotere voedselproductie
• Natuurlijke hulpbronnen raken uitgeput
• Industrialisatie zorgt voor verdergaande milieuvervuiling

Voorspellingen kwamen niet uit:

• Ze vergisten zich in technologische en sociale ontwikkelingen
• Er werden meer olie en andere energiebronnen opgespoord
• Er werd meer gedaan aan bestrijding milieuvervuiling
• Meer gebruik voorbehoedsmiddelen