Hoofdstuk 16 Systeem Aarde en de mens
Paragraaf 1 Koolstofkringloop en klimaat
Fotosynthese: het startschot
Eerste eencellige autotrofe organismen, door ontstaan hiervan veranderde aarde drastisch. CO2 in
atmosfeer→ met regens mee naar oceanen→fotosynthese→CaCO3→afname CO2-concentratie→temp.
daling, tot wel -50 C, aarde bedekt met ijs. Opwarming door vulkaanuitbarstingen waardoor CO2 vrijkwam
→oer continent viel uit elkaar→veel niches→aarde bevolkt met variatie levensvormen, verbonden door
complexe voedselwebben en ecosystemen: systeem Aarde.
Koolstofvoorraden
Sinks: hvlheden koolstof in organisch stoffen wat vastligt in bodemvoorraden. Gaat bv. om fossiele
brandstoffen. Bv. grote hvlheden organisch materiaal in permafrostgebieden rond noordpool. In zeeën
veel afgestorven plankton, blijven opgeslagen in oceaanbodem. Ook grote sink is kalkgesteente (vooral
CaCO3) gevormd door chemische processen vanuit CO2. Veel vanuit CO2 geproduceerde stoffen in
biomassa levende organismen, in regenwoud bv. is dit heel veel maar niet constant. Noordelijk halfrond
april-sep meer CO2 opnemen dan afgeven, daarna andersom. Zuidelijk tegenovergesteld.
Koolstof stroom
Koolstof kan vrijkomen door bv. vulkaanactiviteit/erosie. Door natuurlijke processen zo’n 107-108 ton
CO2 vrij→’nieuwe ronde’→begint bij fotosynthese. Koolstofsinks onderdeel van langzame
koolstofkringloop, zo’n 100-200 miljoen jaar. Snelle koolstofkringloop: minuten tot enkele duizenden
jaren. Jaarlijks 1010-1011 ton koolstof vrij als CO2 door dissimilatie. Dit zetten planten weer om in
biomassa. Eind 19de eeuw koolstof goed verdeeld tussen atmosfeer, ecosystemen en sinks: stabiele
koolstofstromen
Mensen en koolstof
Energievoorziening voor arbeid, transport en warmte vraagt koolstofverbindingen, net als grondstoffen
en bouwmateriaal. Er zijn veel mensen bij gekomen→ontstaat zoveel CO2 dat CO2-concentratie→
koolstofkringloop veranderd.
De temperatuur op aarde
CO2 is broeikasgas: gas dat in atmosfeer warmte-isolerende werking heeft. Effect heet broeikaseffect→
gem. temp 15 C, zonder broeikaseffect zou dat -15C zijn. CO2 fossiele brandstoffen→versterkte
broeikaseffect, meer warmte vasthouden dan normaal.
Andere belangrijke broeikasgassen: waterdamp, CH4 en N2O. kunnen warmte die aarde uitstraalt
absorberen→energie stralen ze naar alle kanten uit, dus ook terug naar aarde. Ozon haalt wel deel
zonnestralen tegen, ander deel teruggekaatst door hoge bewolking. Gewone broeikaseffect: 50%
waterdamp, 25% lage bewolking, 20% CO2, 5% andere broeikasgassen bv. methaan.
Water verdampt→boven oceaan lucht volledig verzadigd met waterdamp. Hogere temp. →extra
verdampen→meer verzadiging. Ook op land meer verdamping bij hogere temp.
Versterkt broeikaseffect door verhoogde concentratie. Er zit duidelijk verband tussen stijging hvlheid CO2
en stijging temp. Deel toegevoegde CO2 door mens opgevangen door verhoogde fotosynthese.
, Methaan en distikstofmonoxide
CH4 (methaan) en N2O (lachgas) spelen ook rol bij versterkt effect. GWK (global warming potential) van
CH4, broeikaseffect CH4 25x zo sterk als CO2. Concentratie 1,8 ppm van CH4
(Extra) CH4 uit fossiele brandstof, landbouw, afvalstortplaatsen en veeteelt. In veel plassen moerasgas dat
vooral uit CH4 bestaat. Ontstaat uit organisch materiaal onder anaerobe omstandigheden. Vaak in
toendra: water kan niet weg door permafrost eronder→plassen→methaanbacteriën breken organische
stoffen af. Door effect temp. omhoog→extra CH4-vorming. Uit ontdooide permafrost, moerasgas. In
atmosfeer CH4 niet heel veel toenemen, oxideert in 10-15 jaar tot CO2.
N2O komt vrij door bacteriewerking en in sterk bemeste landbouwgrond door overtollig/uitgespoeld
nitraat (NO3-). Concentratie atmosfeer 3,3 ppm, GWP 265. Duur lang voordat het in atmos is afgebroken.
Op weg naar klimaatbeheersing
Gevolgen broeikaseffect: smelten ijs, droogte, overstromingen, waterpeil stijgt, hogere temp.
2015 Parijs: klimaatafspraken om CO2-uitstoot te verminderen, VS doet niet mee.
Wereldwijd ontwikkelingen zichtbaar, bv. energiezuinige technieken, energieopwekking, etc. circulaire
economie en voedsel gebruiken uit regio krijgen aandacht. Een hoopvol begin van lastige klus: verbanden
tussen zon, land, oceaan en atmosfeer in systeem Aarde zijn complex.
Paragraaf 2 Stikstofkringloop
Stikstof gebruiken via natuurlijke processen
Niet alle stikstof in planten. Deel spoelt uit via rivieren naar oceaan. Onvoldoende stikstof in bodem.
Meeste N2 in lucht, als gas voor groot deel van organismen niet op te nemen. Stikstofbinding/
stikstoffixatie: N2 opnemen uit lucht. Enkele bacteriën kunnen dat: stikstofbindende bacteriën, leven vrij
in boden of water, andere in symbiose met planten, vb hiervan op pagina 280. Reducenten in bodem
breken N-houdende organische stoffen af tot NO3- en NH4+, dit heet groenbemesting, het verrijken van
bodem met stikstof afkomstig uit plantenresten.
De stikstofkringloop en de mens
Meest planten NO3- als stikstofbron, andere NH4+. Gebruiken N voor aminozuren, eiwitten en andere
organische stikstofhoudende verbindingen. Via voedselketen N in dieren, reducenten zorgen dat N weer
beschikbaar komt voor planten. Hierin veel bacteriën actief.
Stikstof basis om te groeien voor planten. Steeds grotere bevolking→meer voedsel nodig→extra N nodig.
Groenbemesting geen goede oplossing, want vee eet voer van plantaardige oorsprong en groei daarvan
vergt weer N, daarom vaak kunstmest.
Kunstmest bevat vooral fosfaat, kalium en stikstof en is verrijkt met sporenelementen, gaat uitputting van
deze in bodem tegen. Produceren kunstmest: N2 reageren met H2→NH3→omzetting tot salpeterzuur
(HNO3)→levert gewenste NO3-. Productie kunstmest is zeer groot.
Stikstof in het water
Door regenwater kan NO3-, uitspoelen en in oppervlaktewater komen→ eutrofiëring: verrijking van water
met anorganische voedingsstoffen. Sinds komst kunstmest is dit verdubbeld. →Algenbloei: grote
toename algen→sterfte andere waterplanten, want zij krijgen geen licht meer voor fotosynthese. O2-
pruductie overdag onvoldoende voorziening O2 voor ’s nachts. Helemaal als door sterfte planten/dieren
meer bacteriën komen. Hypoxie kan leiden tot anaeroob water. Cyanobacteriën (blauwalgen) horen tot
bacteriën, foto-autotroof en blauwgroene kleur. Sommige soorten scheiden giftige stoffen uit.
