Oefentoets Biologie: Broeikaseffect | HAVO 4/HAVO 5 | variant 3

5/5 Algencentrale.
Zie figuur B 2930 van de bijlage.

Stel dat je de opdracht hebt om financiers te vinden voor de, in het artikel genoemde, proefinstallatie. Dan is het belangrijk datje op een overzichtelijke manier het principe van een algencentrale uitlegt. Dit kan met behulp van het schema in de afbeelding.

In dit schema staan zeven genummerde pijlen. Vermeld wat door elk nummer wordt voorgesteld. Je hebt hiervoor de keuze uit de volgende acht woorden:
- algen;
- algenpoeder;
- elektriciteit;
- koolstofdioxide;
- voedingsstoffen;
- warmte;
- zonlicht;
- zuurstof.

Vul achter elk nummer het juiste woord in. Elk woord mag maar één keer worden gebruikt.

1/2 Ook broeikasgassen bij witte steenkool.

Tekst:
Waterkrachtcentrales lijken een minder milieuvriendelijke energiebron dan tot nu toe is aangenomen. In het Amerikaanse blad Ambio wordt berekend dat de waterreservoirs enorme hoeveelheden koolstofdioxide en methaan produceren. Dat zijn gassen die beide het broeikaseffect versterken.
Volgens de nieuwe studie ontstaan de gassen door het vergaan van planten die in het stuwmeer dat achter de dam ontstaat onder water verdwijnen. Per kilowattuur geproduceerde elektriciteit bleek ongeveer 1 kilo koolstofdioxide te zijn vrijgekomen. Dat komt overeen met de uitstoot van een kolengestookte elektriciteitscentrale.
Tot nu toe werd de uitstoot van gassen door stuwmeren nooit gezien als een nadeel van enige betekenis van waterkrachtcentrales.

bewerkt naar: de Volkskrant, 31 juli 1993

Bij welk proces komen methaan en koolstofdioxide vrij?

2/2 Ook broeikasgassen bij witte steenkool.

In de stuwmeren komt evenveel koolstofdioxide per opgewekt kilowattuur elektriciteit vrij als in met kolen gestookte centrales. In het krantenartikel wordt gesuggereerd dat door dit koolstofdioxide stuwmeren een even grote bijdrage leveren aan het broeikaseffect als kolencentrales.

Leg uit dat dit een onjuiste conclusie is.

1/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.
Zie figuur B 4692 van de bijlage.

Op een school in Midden-Limburg wordt een vakkenintegratieproject georganiseerd met als thema: mogelijke oorzaken voor en gevolgen van het versterkt broeikaseffect.
De verandering van het CO₂ -gehalte in de atmosfeer wordt door het IPCC (International Panel on Climate Change) in een rapport genoemd als de belangrijkste factor voor het versterkte broeikaseffect. Het IPCC neemt aan dat natuurlijke CO₂ -variaties verwaarloosbare effecten gehad hebben op klimaatveranderingen in het verleden.
De leerlingen van HAVO-5 hebben de film 'An inconvenient truth' van Al Gore gezien. Via de docent hebben ze een krantenartikel gekregen over het rapport van het IPCC. Aan de leerlingen wordt gevraagd argumenten te verzamelen om te onderbouwen of het IPCC-rapport de juiste oorzaken noemt voor de recente stijging van het CO₂ -gehalte in de atmosfeer. Een groepje leerlingen stuit op het onderzoek van de Utrechtse ecologe Friederike Wagner. Zij heeft gewerkt in het gebied van de Roer, vlak bij hun school.
De leerlingen besluiten dit onderzoek te bestuderen, zodat zij mogelijke oorzaken van de recente CO₂ -verhogingen kunnen verduidelijken.
Friederike Wagner onderzoekt al jaren de relatie tussen het aantal huidmondjes in een blad en de CO₂ -concentratie in de lucht. Het is bekend, dat het aantal huidmondjes per oppervlakte-eenheid omgekeerd evenredig is met de CO₂ -concentratie in de lucht. Kennelijk kan de plant bij een hoge CO₂ -concentratie gemakkelijker CO₂ opnemen, en kan dan dus met minder huidmondjes toe. In de gematigde streken van het noordelijk halfrond maken bomen ieder jaar nieuwe bladeren. Hierdoor zijn jaarlijks de hoeveelheid huidmondjes per mm² afgestemd op de heersende CO₂ -concentratie.
In de afbeelding staat het theoretische verband tussen de CO₂ -concentratie in de lucht en het aantal huidmondjes per mm² weergegeven.

Welke grafieklijn geeft het hierboven beschreven verband correct weer?

2/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.

Bij bladeren die in veen of onder water zijn geconserveerd, blijven de huidmondjes in de opperhuid van het blad honderden jaren zichtbaar. De onderzoekers telden huidmondjes op 500 tot 1000 jaar oude eikenbladeren uit ‘fossiele' afzettingen langs de Limburgse rivier de Roer. Met ¹⁴ C -datering stelden ze de leeftijd van de bladeren vast. Met behulp van resultaten uit een onderzoek naar het verloop van de CO₂ -concentratie in de lucht in de loop van de laatste 50 jaar, konden ze de CO₂ -concentraties van de lucht gedurende de
periode van 1000 tot 1500 berekenen.
De absolute ouderdomsbepaling van de fossiele eikenbladeren vindt plaats met behulp van de ¹⁴ C-methode.

Verklaar dat de ¹⁴ C-methode geschikt is voor de 500 tot 1000 jaar oude fossielen en niet voor fossielen uit de geologische periode van het Carboon.

3/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.
Zie figuur B 4693 van de bijlage.
Zie figuur A 1043 van de bijlage.
Zie figuur A 1044 van de bijlage.

In de afbeelding worden de resultaten van het onderzoek aan de fossiele eikenbladeren weergegeven. Op de X-as staat de tijd: de jaren 1000 tot 1500.
Op de Y-as staat het aantal huidmondjes per mm² .
In de afbeelding wordt de relatie tussen het getelde aantal huidmondjes (X-as) en de afgeleide CO₂ -concentraties van de lucht (Y-as) weergegeven. Deze afbeelding is verkregen door gebruik te maken van resultaten van recente metingen.

In de afbeelding wordt de toename van de CO₂ -concentratie in de atmosfeer weergegeven in de periode 1958 - 2009. Deze resultaten berusten op metingen van het Mauna Loa meetstation op Hawaii. In de jaren vóór 1958 zijn dergelijke metingen niet verricht. Elk jaar zijn er schommelingen waar te nemen, de getrokken lijn geeft de gemiddelde CO₂ -concentratie van de lucht weer.
Uit afbeelding blijkt dat, voor de periode van 1000 tot 1500, de bladeren uit 1300 de minste huidmondjes per mm² bevatte.

Hoe hoog was, uitgedrukt in ppm, in het jaar 1300 de CO₂ -concentratie in de lucht?
- Gebruik hiervoor de afbeeldingen B 4693 en A 1043.
- Geef je antwoord in een geheel getal.

4/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.

In welk jaar in de twintigste eeuw was de gemiddelde CO₂ -concentratie in de lucht in Hawaii even hoog als in 1300 in Nederland.
- Gebruik hiervoor afbeelding A 1044. In het jaar [invulveld]

5/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.
Zie figuur A 1045 van de bijlage.

Ook in Nederland varieert de CO₂ -concentratie in de lucht in de loop van het jaar. Dit wordt in de afbeelding, voor een periode van 30 maanden, weergegeven.
Ieder streepje op de X-as staat voor een maand.

Verklaar waardoor in het tijdsinterval P -> Q de CO₂ -concentratie in de lucht daalt.

6/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.
Zie figuur B 4694 van de bijlage.

De leerlingen uit HAVO-5 houden op het einde van het project een PowerPointpresentatie.
Ze hebben een zeer speciale foto van een blad ontdekt. Met een scanning-elektronenmicroscoop is een foto gemaakt van het oppervlak van een blad. De leerlingen gebruiken deze foto om het transport van gassen in en uit het blad te verduidelijken.

In de afbeelding zijn drie plaatsen op de opperhuid aangegeven met de nummers 1, 2 of 3.

Via welk van de genummerde delen van een blad vindt de gaswisseling van CO₂ en O₂ tussen buitenlucht en de intercellulaire ruimten plaats?
En via welk deel staat het blad water af dat in de intercellulaire ruimten verdampt is?

7/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.

Uit het onderzoek van Friederike Wagner bleek dat tussen de jaren 1000 en 1500 het CO₂ -gehalte schommelde. Door veranderingen in de circulatie van het zeewater in de oceanen werd het zeewater toen gemiddeld warmer. Het oppervlaktewater is de grootste bron van CO₂ op aarde. De forse schommelingen tussen 1000 en 1500 na Christus hadden natuurlijke oorzaken.
Als het water warmer wordt kan het minder CO₂ bevatten waardoor het CO₂ -gehalte in de atmosfeer toeneemt.
Dit proces versterkt zichzelf: er is sprake van een positieve terugkoppeling.

Leg in 2 stappen uit hoe dit positieve terugkoppelingsmechanisme in dit geval werkt.

8/8 Onderzoek naar het klimaat met behulp van huidmondjes.
Zie figuur C 415 van de bijlage.
Zie figuur B 4693 van de bijlage.
Zie figuur A 1043 van de bijlage.
Zie figuur A 1044 van de bijlage.

Op de laatste dia van hun PowerPoint-presentatie noteerden zij: "De hypothese dat het versterkte broeikaseffect mede wordt veroorzaakt door menselijk handelen, wordt ondersteund". (zie de afbeelding C 415)

Geef, op basis van gegevens van de afbeeldingen B 4693, A 1043 en A 1044, argumenten voor de in de afbeelding vermelde conclusie van de leerlingen.
- Betrek in je argumentatie de procentuele stijgingen van het CO₂ -gehalte.
- En werk de berekeningen daarvoor uit.

1/4 Stikstof in zee houdt broeikasgas in de lucht.

Tekst:
Bij het Centrum voor Marien Onderzoek in Yerseke is ontdekt dat in de diepzee veel meer nitraat wordt omgezet in stikstofgas (denitrificatie) dan ooit is gedacht. Dit gegeven is belangrijk, want door denitrificatie wordt indirect het broeikaseffect versterkt. Door versterking van het broeikaseffect, dat o.a. veroorzaakt wordt door CO₂ (g) - maar niet door N₂ (g) - wordt de gemiddelde temperatuur op aarde hoger.
Stikstof doorloopt in de oceanen een cyclus. N₂ (g) wordt omgezet in nitriet en nitraat door bacteriën waaronder cyanobacteriën (blauwwieren). Dit proces heet stikstoffixatie. Andere bacteriën gebruiken nitraat en onder zuurstofarme omstandigheden komt N₂ (g) vrij door denitrificatie.
In de oceanen komen veel algen voor. Algen kunnen de versterking van het broeikaseffect tegengaan. Sommige algen hebben celwanden die naast cellulose ook kiezelzuur bevatten. Andere algen hebben celwanden met kalk. Dergelijke celwanden worden ook wel algenskeletjes genoemd. Als de algen afsterven, zakken de skeletjes ervan tot een diepte van vijfhonderd tot vijftienhonderd meter waar ze blijven zweven.

bewerkt naar: De Volkskrant, 13 juni 1998

Door welke eigenschap kunnen algen het broeikaseffect tegengaan ?

2/4 Stikstof in zee houdt broeikasgas in de lucht.
Zie figuur B 2736 van de bijlage.

Algen (zie de afbeelding) maken zowel overdag als 's nachts aminozuren. De opname van stoffen voor de vorming van deze aminozuren is overdag en 's nachts niet gelijk.

Welke stof of welke stoffen nemen algen ook 's nachts op voor de opbouw van aminozuren ?

3/4 Stikstof in zee houdt broeikasgas in de lucht.

Leg uit dat denitrificatie genoemd in de tekst indirect kan leiden tot versterking van het broeikaseffect.

4/4 Stikstof in zee houdt broeikasgas in de lucht.

Algen kunnen in oceanen massaal voorkomen. Dit kan op plaatsen, waar de algen afsterven, soms ineens leiden tot een vermindering van de hoeveelheid zuurstof, die niet alleen verklaard kan worden door de verminderde productie.

Waardoor vermindert de hoeveelheid zuurstof dan in korte tijd nog meer ?

Broeikasgassen

Naast koolstofdioxide wordt nog een aantal gassen als broeikasgas aangemerkt.

Welke van de onderstaande gassen zijn broeikasgassen?

Versterkt broeikaseffect.

In de gematigde streken zal het versterkte broeikaseffect vooral positief uitpakken, maar bijvoorbeeld op een koraaleiland als de Malediven in de tropen zullen de gevolgen juist zeer negatief zijn.

Dit wordt veroorzaakt doordat in de gematigde streken de planten beter gaan groeien door de hogere concentratie [invulveld], terwijl het koraaleiland bedreigd wordt door [invulveld].

Klimaatverandering

Waarom is een wereldwijde klimaatverandering van belang voor allerlei levensgemeenschappen?

Kyoto-protocol

Veel regeringen hebben het Kyoto-protocol ondertekend.

Welke van de volgende maatregelen draagt bij aan de doelstelling van de reductie van broeikasgassen?

Wilgen.

Lees de tekst hieronder.
afbeelding

Op grond van welke eigenschap is wilg zo geschikt voor energieteelt?